Значение работ А.А. Роде в изучении подзолообразовательного процесса и водных свойств
ФГБОУ ВПО «Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия»
Кафедра агрохимии, агроэкологии и почвоведения
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
на тему: «Значение работ А.А. Роде в изучении подзолообразовательного процесса и водных свойств»
Выполнила Мерикина А.В.
Проверила: профессор Полякова Н.В.
Нижний Новгород - 2014
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Биография А.А. Роде
. Изучение подзолистых почв. Подзолообразовательный процесс
. Водные свойства почв
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Выражение «почвообразовательный процесс» является весьма распространенным - нет ни одного учебника почвоведения, нет ни одной работы по вопросам генезиса почв, в которых не встречалось бы это понятие.
Почвообразовательный процесс можно рассмотреть, как сложную совокупность целого ряда элементарных явлений, развивающихся во времени, т. е. целого ряда элементарных процессов, находящихся в сложной взаимосвязи друг с другом.
Основным фактором, определяющим направление почвообразовательного процесса, является именно соотношение скоростей отдельных элементарных химических реакций и физических явлений. Последние же, в свою очередь, зависят прежде всего от двух внешних факторов - климата и рельефа, определяющих термический режим почвы и ее водный режим и водный баланс, значение которого не может быть излишне подчеркнутым.
Можно определить почвообразовательный процесс как совокупность протекающих в поверхностных слоях коры выветривания и непрерывно развивающихся во времени явлений превращения (разложения и синтеза) и перемещения веществ - явлений, находящихся в тесной функциональной взаимозависимости, в основе которых лежит двусторонний обмен веществ между почвой и растительным покровом.
Целью данной работы является изучение трудов А.А. Роде в части исследования подзолообразовательного процесса и водных свойств.
. Исследовать биографию Алексея Андреевича Роде.
. Изучить научную деятельность А.А. Роде в области исследования подзолистых почв, подзолообразовательного процесса, водных свойств почв.
. Определить значение работ А.А. Роде в дисциплине почвоведения.
1. Биография А.А. Роде
Роде Алексей Андреевич родился 21 апреля 1896 года в г. Москве.
В 1913 году А.А.Роде был принят в Политехнический институт, но проучился в нем только один год. Только в 1920 году А.А. Роде удалось продолжить систематическое образование и стать студентом Петроградского агрономического института (позже переименованного в Петроградский сельскохозяйственный институт (ПСХИ). В 1923 году по окончании ПСХИ А.А. Роде недолго работал в Коммунистическом университете нацменьшинств в должности ассистента на кафедре биологии, в 1924 году он перешел на работу в Бюро дальних экскурсий Наркомпроса.
В конце 1926 года в жизни А.А. Роде произошло значительное событие - он женился на Анне Ивановне Скалкиной, с которой учился в ПСХИ и потом вместе работал в Бюро дальних экскурсий. Прогрессирующая болезнь Алексея Андреевича заставила Анну Ивановну полностью отказаться от своей личной профессиональной деятельности и целиком посвятить себя заботе о муже, создавая ему необходимые условия для научной работы.
В 1922 году, когда А.А. Роде еще был студентом, его направили на практику в почвенную лабораторию Петроградского Лесного института (ныне - Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия), которую возглавлял в те годы профессор (позже - академик) К.К. Гедройц. Встреча и совместная работа с К.К. Гедройцем оказала глубокое влияние на выбор дальнейшего жизненного пути А.А. Роде. Он заинтересовался проблемами химии почв, начал помогать К.К. Гедройцу в проведении опытов и прошел под его руководством лучшую для того времени почвенную химико-аналитическую школу. В 1924 году А.А. Роде начал работать под руководством К.К. Гедройца на кафедре почвоведения Петроградского Лесного института в должности научного сотрудника, сначала совмещая эту деятельность с работой в Бюро дальних экскурсий. В 1926 году А.А. Роде защитил диплом в ПСХИ и окончательно перешел на кафедру почвоведения, где работал в должности лаборанта, а позже - научного сотрудника до 1930 года. В 1927 году была опубликована первая научная работа А.А. Роде, выполненная под руководством К.К. Гедройца. Она называлась «О действии углекислого кальция на почву». В том же году А.А. Роде опубликовал в журнале «Природа», имеющем широкий круг читателей, статью «Учение К.К. Гедройца о поглотительной способности почв». В этой статье на нескольких страницах в сжатом, но достаточно полном виде изложена суть концепции К.К. Гедройца, касающейся природы сорбционных свойств почвы и закономерностей обмена катионов между твердой фазой почвы и почвенным раствором. В 1928 г. был зачислен на должность научного сотрудника 1 разряда в Почвенный институт им. В.В.Докучаева. С 1935 г. заведовал в институте лабораторией сначала «Подзолистых почв», а затем «Химии почв». В 1935 г. был удостоен степени кандидата геолого-минералогических наук без защиты диссертации. В 1937 г. защитил докторскую диссертацию «Подзолообразовательный процесс».
В 1938-1941 гг. и 1943-1948 гг. заведовал кафедрой почвоведения и геологии Брянского лесного института. Создал Лабораторию гидрологии почв в Почвенном институте им. В.В.Докучаева. В 1952 г. выпустил книгу «Почвенная влага», которая потом выросла в двухтомник «Основы учения о почвенной влаге», удостоенный Государственной премии в 1972 г.
В 1955-1956 гг. А.А. Роде читал курс гидрологии почв на биолого-почвенном факультете МГУ.
Алексей Андреевич Роде является заслуженным деятелем науки РСФСР, лауреат Золотой медали им. В.В.Докучаева.
роде подзолистый водный почвоведение
2. Изучение подзолистых почв. Подзолообразовательный процесс
С первого же года работы в Почвенном институте им. В.В. Докучаева основным направлением научной деятельности А.А. Роде стало изучение проблемы генезиса подзолистых почв. Личные исследования подзолистых и болотно-подзолистых почв Лисинского лесничества и Валдайской возвышенности и анализ материалов других авторов по подзолистым почвам разных регионов (преимущественно - западных и центральных регионов России) легли в основу создания А.А. Роде концепции сущности подзолообразовательного процесса. Разработанная А.А. Роде концепция процесса подзолообразования в наиболее полном виде представлена в монографии «Подзолообразовательный процесс» (1937). В ней собраны и обобщены аналитические данные по 59 профилям подзолистых почв нашей страны. Интерпретация фактического материала дана с учетом критического анализа существующей к тому времени мировой литературы (А.А.Роде свободно читал специальную литературу на английском, немецком и французском языках). Почва рассматривается как динамическая система, находящаяся в состоянии постоянного обмена веществом и энергией с атмосферой, биосферой и литосферой. Поэтому для этого анализируются водный баланс подзолистых почв, обмен химических элементов в системе почва-растение, особенности гранулометрического, химического состава почвообразующих пород, проблемы развития почв во времени.
На основе отрицательных значений и числовых величин элювиально-аккумулятивных коэффициентов (по Коссовичу) и анализа всего фактического материала сделан вывод, что сущностью процесса подзолообразования является разрушение (растворение) в элювиальных горизонтах почвенного профиля всех минералов, кроме кварца, под влиянием растворов, содержащих угольную и различные органические кислоты. (Развивая точку зрения своего учителя_- К.К. Гедройца, - А.А. Роде подчеркивает роль иона водорода в процессе разрушения минералов).
При этом глинистые минералы в силу более высокой дисперсности растворяются в большей степени, чем неглинистые компоненты, иногда вплоть до полного их исчезновения из элювиальных горизонтов. Продукты растворения, представленные истинными (преимущественно соединения щелочных и щелочноземельных металлов) или коллоидными (преимущественно соединения Si, Al, Fe) растворами, выносятся за пределы почвенного профиля. В результате элювиальная толща подзолистых почв обедняется илистой фракцией, а также Al, Fe, Са, К, и Na и относительно обогащается Si, который накапливается в форме кварца.
В некоторых профилях подзолистых почв продукты растворения унаследованных от породы минералов могут осаждаться в виде вторичных соединений в нижней части элювиального горизонта.
Изложенные представления о сущности процесса подзолообразования получили полное подтверждение и развитие в последующих работах многих авторов (Таргульяна, Забоевой, Тонконогова).
Вместе с тем, два положения, сформулированные в монографии «Подзолообразовательный процесс», не были подтверждены последующими исследованиями. Одно из них касается незначительного участия перемещения глинистого материала в форме суспензий, т.е. процесса лессиважа, как фактора потери илистой фракции из элювиальных горизонтов.
Второе положение касается возможности синтеза собственно глинистых минералов, т.е. тонкодисперсных слоистых силикатов, в нижней части подзолистого горизонта. Более поздние исследования с широким использованием рентгеновского фазового анализа не дают оснований делать вывод о синтезе собственно глинистых минералов в суглинистых подзолистых почвах ни в горизонте Е, ни в каком-либо из нижележащих горизонтов. Вместе с тем, в некоторых профилях суглинистых подзолистых почв в нижней части подзолистого горизонта, действительно наблюдается аккумуляция несиликатных соединений Fе и Аl, которая может рассматриваться как наложение альфегумусового процесса на исходно дифференцированный по илу профиль. Но при этом накопление Fе и Аl осуществляется не в форме тонкодисперсных слоистых силикатов, а в виде гидроксидов Fе и прослоек гидроксидов Аl в минералах группы почвенных хлоритов. В 1937 году А.А. Роде защитил докторскую диссертацию на тему «Подзолообразовательный процесс». Ряд положений, сформулированных в монографии «Подзолообразовательный процесс», выходит далеко за рамки проблемы генезиса подзолистых почв и представляет собой развитие общей теории почвообразования.
Почвообразовательный процесс состоит из ряда элементарных химических, в широком смысле этого слова, (т.е. химических, физико-химических, коллоидно-химических, биохимических), процессов более или менее одинаковых во всех почвах. В зависимости от совокупности условий почвообразования (его продолжительности, климата, рельефа, материнской породы, растительности и т.д.) эти элементарные процессы могут идти с различной скоростью, и именно сочетанием этих скоростей обуславливается направление почвообразовательного процесса и, следовательно, тип возникающей почвы. Характерным свойством почвообразования является его цикличность.
Подзолообразовательный процесс всегда начинается сверху. При этом на породах суглинистых он первоначально идет за счет увеличения интенсивности в верхних горизонтах и лишь по достижении некоторой определенной величины последней распространяется книзу. Поэтому более молодые почвы от более старых отличаются в меньшей мере интенсивностью его выражения, чем мощностью верхней зоны элювиального горизонта. Чем тяжелее порода, тем быстрее идет на ней подзолообразование.
Отдельные окислы при подзолообразовании имеют разную подвижность. Наибольшие величины выноса в целом имеют MgO и Fe2О3, которые при этом мобилизуются быстрее остальных окислов. За ними идет группа: CaO, Al2O3, SiO2, Na2O, которая обладает меньшей подвижностью и мобилизуется более постепенно. На последнем месте стоит K2O - наиболее стойкий и наиболее медленно мобилизуемый окисел.
При дифференцированном изучении подвижности окислов по фракциям минералов на первом месте оказывается СаО, который поэтому и следует признать наиболее подвижным.
Существенными очередными задачами изучения подзолистых почв и подзолообразовательного процесса являются:
а) изучение динамики современного подзолообразовательного процесса как баланса обмена веществ в системе растительность - почва - грунтовые и открытые воды;
б) тщательное, полное и подробное аналитическое изучение специально подобранных профилей основных разностей подзолистых почв;
в) широкое и планомерное изучение географических вариантов подзолистых почв в связи с историей развития ландшафтов и четвертичной геологией;
г) подробное количественное изучение минералогического состава подзолистых почв;
д) экспериментальное изучение отдельных элементарных явлений почвообразовательного процесса, как например, условий миграции некоторых окислов и условий их выпадения из раствора;
е) экспериментальное изучение ряда физико-химических свойств, как например, почвенной кислотности, природы коллоидов и т. д.;
ж) изучение химического состава и процессов превращения органического вещества;
з) изучение энергетики подзолообразовательного процесса.
3. Водные свойства почв
-60-е годы были необыкновенно продуктивными в деятельности А.А. Роде.
После выхода в свет монографий «Почвенная влага» (1952) и издания ее в ряде стран на иностранных языках А.А. Роде становится известен как один из авторитетных исследователей в области почвенной гидрологии не только в нашей стране, но и в мире.
В 1952 году, когда давление Лысенко на отечественную науку начало ослабевать, по крайне мере в рамках АН СССР, директор Почвенного института им. Докучаева академик И.В.Тюрин принял решение о восстановлении А.А. Роде в должности заведующего лабораторией. В структуре института была создана лаборатория гидрологии почв, которую возглавил А.А. Роде.
В составе лаборатории продолжили свою деятельность сотрудники, практически работавшие под его руководством и в годы отстранения А.А. Роде от руководства лабораторией. Лабораторией был получен огромный и во многом уникальный материал по водному режиму почв, имеющих наиболее широкое распространение на территории СССР и широко вовлеченных в сельскохозяйственное использование. Был детально исследован водный режим подзолистых и болотных почв (И.С.Васильев, И.Н. Скрынникова), черноземов (Е.А. Афанасьева, А.Ф. Большаков, Т.П. Коковина), сероземов (А.Ф. Большаков), почв полупустынной зоны (А.Ф. Большаков, Г.С. Базыкина, Т.Я. Киссис), мерзлотных почв Забайкалья (Т.Я. Киссис) и слыбооподзоленных почв Западной Сибири (Н.М. Федорова).
Лаборатория не ограничивает круг вопросов только проблемами гидрологии почв. А.А. Роде подчеркивает что "почвенная влага - это не дистиллированная вода, и что исследование водного режима должно сопровождаться наблюдениями за динамикой состава водной и газовой фаз почвы". Под руководством А.А. Роде: И.Н. Скрынникова в подзолистых и болотных почвах изучала не только водный режим, но и состав почвенных растворов, Г.П. Максимюк исследовала процессы миграции солей в целинных и мелиорированных почвах Джаныбекского стационара, В.Б. Мацкевич вела наблюдения за динамикой СО2 в черноземах и почвах солонцового комплекса.
А.А. Роде был научным руководителем работ по изучению водных свойств и водного режима почв, проводившихся не только в Почвенном институте им. Докучаева, но и в других научных и производственных учреждениях СССР. Он консультировал работы по этой тематике в Коми республике, в Молдавии, Армении, Таджикистане и в других регионах, сам выезжал на опытные поля и площадки, где непосредственно проводились наблюдения, был научным редактором ряда монографий, посвященных водному режиму почв.
В 1956 году в журнале «Почвоведение» была опубликована статья А.А. Роде «Водный режим почв и его типы». Эта работа представляет собой развитие концепции Г.Н. Высоцкого (1934) о типах водного режима почв и одновременно - анализ полученного к тому времени большого фактического материала по особенностям водного режима отдельных почвенных типов. При этом сохраняется предложенный Г.Н. Высоцким методологический принцип необходимости изучения водного режима не почвы как таковой, а всей почвенно-грунтовой толщи, без чего невозможно понять законы перемещения влаги в почвенном профиле.
В статье дается четкое определение ряда понятий и терминов, широко используемых при изучении водного режима почв. Водный режим почв определяется как «...совокупность всех явлений поступления влаги в почву, ее передвижения и удержания в почве и ее расходования из почвы». Количественно водный режим характеризуется водным балансом почвы, т.е. как «... совокупность величин начального и конечного запаса влаги в почве и всех видов прихода в почву и расхода из почвы влаги за тот иной промежуток времени». Элементом водного режима является режим влажности почвы - « ...совокупность всех изменений содержания влаги в почве за данный период».
При классификации типов водного режима почв А.А. Роде в дополнение к идее Г.Н. Высоцкого предложил использовать еще два признака: источник увлажнения (атмосферные осадки, полые воды, грунтовые воды) и степень увлажнения, которую можно характеризовать появлением в почвенном профиле определенных категорий почвенной влаги. В результате к известным типам водного режима добавился мерзлотный тип, а каждый из четырех типов, предложенных Высоцким (промывной, периодически-промывной, непромывной, выпотной) был подразделен по источникам увлажнения и охарактеризован пределами колебания влажности, выраженной в категориях почвенной влаги.
Большое теоретическое и методологическое значение имели представления А.А. Роде по поводу водно-физических констант, изложенные им в статье в журнале «Почвоведение» (1961). По определению А.А. Роде, водно-физические константы - « ... это такие величины влажности почвы (выраженные в процентах от веса или объема почвы), при переходе через которые происходит более или менее резко выраженное изменение свойств (качества) почвенной влаги, в частности, степени ее подвижности». Ко времени написания этой статьи общепринятыми были представления о существовании шести констант: полная влагоемкость (ПВ), наименьшая влагоемкость (НВ), влажность разрыва капиллярной связи (ВРК), почвенная влажность устойчивого завядания растений (ВЗ), максимальная гигроскопичность (МГ) и максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ).
Анализ многолетних наблюдений за влажностью подзолистых почв, черноземов и лугово-каштановых почв позволяет прийти к выводу, что для данного почвенного горизонта водно-физические константы, в отличие от физических констант, не могут строго соответствовать какой-либо одной величине влажности. Их следует характеризовать определенными интервалами величин влажности, причем ширина интервала для каждого данного горизонта должна устанавливаться экспериментально на основании многолетних наблюдений.
Дальнейшее развитие учения о водных режимах почв заключалось в разработке концепции почвенно-гидрологических горизонтов, формирующих в совокупности почвенно-гидрологический профиль. В соответствии с этой концепцией почвенно-гидрологический горизонт - это часть почвенно-гидрологического профиля, в пределах которой почвенная влага в данный период представлена какой-либо одной определенной формой (полная влагоемкость - ПВ, наименьшая влагоемкость - НВ, влажность разрыва капиллярной связи - ВРК, влажность устойчивого завядания - ВЗ).
А.А. Роде предлагал выделять 7 типов гидрологических горизонтов: (1) горизонты полной водонасыщенности (влажность - ПВ), (2) горизонты капиллярной насыщенности (влажность - от ПВ до НВ), (3) горизонты наименьшей насыщенности (влажность - НВ), (4) горизонты слабого иссушения (влажность - от НВ до ВРК), (5) горизонты интенсивного иссушения (влажность - от ВРК до ВЗ), (6) горизонты полного биологического иссушения (влажность - ВЗ), (7) горизонты физического иссушения (влажность - ниже ВЗ).
Несмотря на изменение условий работы в Почвенном институте им. Докучаева в худшую сторону (в 1962 году институт переведен из системы Академии наук СССР в систему ВАСХНИЛ), А.А. Роде много и активно работает, и на вторую половину 60-х годов приходится создание им фундаментального труда о почвенной влаге.
В 1965 году в издательстве Гидрометеоиздат вышел первый том «Основ учения о почвенной влаге», который представлял собой существенно переработанное и дополненное издание монографии 1952 года, а в 1969 году в том же издательстве вышел второй том, посвященный методам изучения водного режима почв. Третий том, в котором А.А. Роде собирался обобщить материал по водному режиму различных почвенных типов, он не успел закончить.
Несмотря на то, что с момента публикации первого тома «Основ учения о почвенной влаге» прошло более сорока лет, многие основные изложенные в ней концепции и принципы классификации категорий почвенной влаги до сих пор не потеряли своего научного и практического значения. Они получили дальнейшее развитие в трудах А.Д. Воронина (1984), И.И. Судницына (1979) и многих других исследователей и вошли в современные учебники (Е.В. Шеин, 2005).
А.А. Роде активно участвовал в дискуссиях по ряду спорных вопросов почвенной гидрологии. В 1954 году в Государственном гидрологическом институте состоялась дискуссия о внутрипочвенном стоке с докладом сотрудника института Б.И. Куделина, отрицавшим возможность формирования собственно внутрипочвенного стока и считавшим, что передвижение гравитационной влаги в почве следует рассматривать как грунтовый сток и изучать его методами гидрогеологии. С этими положениями не соглашается А.А. Роде (1954) - он считает, что почвенная влага, содержащаяся в почве, и грунтовая влага, содержащаяся в грунтах, имеют ряд принципиальных отличий. В общем случае, почвенная влага по сравнению с грунтовой характеризуется значительно более контрастным температурным режимом и большей скоростью передвижения из-за более высокой порозности почв по сравнению с грунтами. Почвенная влага имеет другой химический состав, чем грунтовая вода, прежде всего,- за счет влияния деятельности живых организмов. Существование внутрипочвенного стока гравитационной воды, как в вертикальном, так и в боковом направлениях - широко распространенное явление, многократно доказанное экспериментально, в частности И.С.Васильевым для подзолистых почв.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В общей сложности в библиографии Алексея Андреевича насчитывается 276 научных работ, полный их перечень приведен в четвертом томе «Избранных трудов А.А. Роде» под редакцией Г.В. Добровольского. В этом списке перечислены самые основополагающие труды и те, которые демонстрируют широту проблем, которыми занимался А.А. Роде.
А.А.Роде прожил достойную счастливую жизнь. Его научная деятельность совпала с расцветом нашего государства. Да, были тяжелейшие периоды: борьба с болезнью, борьба за отстаивания своих убеждений в науке. Но его талант, фундаментальные обширные знания были востребованы. Алексея Андреевича по праву можно считать великим ученым, одним из основоположников современного почвоведения. Без его вклада в отечественную науку "золотой век" почвоведения, возможно, был бы всего лишь серебряным.
Из предисловия к Избранным трудам А.А. Роде (Г.В. Добровольский, В.О. Таргульян, Т.Л.Соколова): "Труды А.А. Роде - не просто источник исчерпывающей информации по многим конкретным проблемам почвоведения. По ним можно учиться глубокому творческому подходу к познанию сложнейших проблем мироздания, высокой принципиальности в отстаивании своих убеждений, четкости формулировок и определений, строгости и тщательности в интерпретации экспериментальных результатов".
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.Добровольский Г.В. Алексей Андреевич Роде - теоретик, организатор и руководитель стационарных исследований почв. Почвоведение, 1996, № 5, С. 537-543.
.Зайдельман Ф. Р. Проблемы и опыт мелиорации почв в трудах А.А. Роде. Почвоведение, 1996, № 5, С. 661-666.
.Роде А.А. Избранные труды Том 1. Теоретические проблемы почвоведения и вопросы генезиса почв. - М.: Почвенный нн-т им. В. В. Докучаева Россельхозакадемии, 2008. - С. 244.
.Роде А.А. Избранные труды Том 2. Подзолообразовательный процесс. - М.: ГНУ Почвенный ин-т им. В. В. Докучаева Россельхозакаде-мии, 2008. - С. 480.
.Роде А.А. Избранные труды Том 4. Проблемы гидрологам почв.- М: ГНУ Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, 2009.- 598 с. Соколова Т.А. Алексей Андреевич Роде - человек, ученый, борец. Тула: Гриф и К, 2011, С. 220.