CC BY
3
ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 17. ПОЧВОВЕДЕНИЕ. 2023. Т. 78. № 4 LOMONOSOV SOIL SCIENCE JOURNAL. 2023. Vol. 78. No. 4
УДК 631.481 |(сс)ГЯТТа
DOI: 10.55959/MSU0137-0944-17-2023-78-4-4-13
SOLA INCOGNITA:
НЕРЕШЕННЫЕ ЗАДАЧИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ПОЧВОВЕДЕНИЯ П. В. Красильников
МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения, 119991, Россия, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12 E-mail: krasilnikov@soil.msu.ru
К юбилею факультета почвоведения МГУ автор рассматривает вопросы, оставшиеся нерешенными в области классического генетического почвоведения за последние полвека, и предлагает список задач, требующих решения в ближайшем будущем. Отмечается, что на фоне снизившегося интереса к почвенно-генетическим исследованиям накапливаются проблемы в смежных областях, которые требуют ясного понимания генезиса почв: классификации почв, почвенной цифровой картографии, палеопочвоведении и оценке почв. Нет единого понятийного аппарата, описывающего почвообразовательные процессы. Одной из нерешенных проблем остается оценка скоростей почвообразовательных процессов, без которой затруднительна как реконструкция эволюции почв в прошлом, так и прогноз поведения почвенных систем в будущем. Приводится несколько примеров недостаточно исследованных и дискуссионных педогенетических процессов. В частности, механизмы текстурной дифференциации не расшифрованы как в умеренных, так и в тропических областях; во многих случаях явно дифференцированные по содержанию илистой фракции почвы соседствуют с почвами с однородным по гранулометрическому составу профилем. Неизвестны механизмы глубокого иллювиирования гумуса при отсутствии признаков альфегумусового процесса или осолонцева-ния. Отсутствует ясное понимание механизмов формирования уплотненных срединных горизонтов почв (фраджипэнов) и горизонтов, сцементированных опалом (дурипэнов). Предлагается создать базу данных нерешенных почвенно-генетических вопросов, которые требуют анализа и осмысления.
Ключевые слова: почвообразовательные процессы, классификация почв, цифровая почвенная картография, экстремальное почвообразование, эволюция почв.
Введение
Почвоведение как отдельная наука появилось благодаря возникновению почвенно-генетической парадигмы, сформулированной в наиболее ясной и емкой форме нашим великим соотечественником Василием Васильевичем Докучаевым (1846-1903), который показал, что почва является результатом совокупного воздействия внешних факторов среды [Докучаев, 1948]. Поскольку любая естественная наука опирается на понимание процессов, происходящих в природе, почвоведение также пошло по пути выделения и группировки процессов, протекающих в почвенном теле. Впервые понятие элементарных почвенных процессов (ЭПП) в 1916 г. предложил С.С. Неуструев [1977], а в дальнейшем учение об ЭПП было развито рядом ведущих отечественных ученых, от С.А. Захарова до А.А. Роде и, в наибольшей степени системно, И.П. Герасимова [1973]; последнее обобщение имеющихся представлений в этой области было представлено в работе Караваевой и соавторов [1992]. Серьезный разбор концепции ЭПП и ее роли в общей системе генети-
© Красильников П.В., 2023
ческого почвоведения провел И.А. Соколов [1993]. Практически независимо в США и Западной Европе сформировалась сходная концепция педогенетических процессов [Дюшофур, 1975; Simonson, 1959; Bockheim, Gennadiyev, 2000]. Представления об ЭПП являются концептуальным ядром почвенно-генетического почвоведения, причем именно последнее является самостоятельной наукой со своим собственным понятийным аппаратом, в то время как другие разделы наук о почве, например физика почв, химия почв или почвенная микробиология, по сути представляют собой разделы фундаментальных наук, адаптированные по отношению к изучению почвенных объектов. Надо сказать, что разделы наук, исследующие физические свойства, минералогический, химический, биохимический состав почв, биохимические и биологические процессы, протекающие в почвах, получили большое развитие и, пожалуй, отчасти затмили собственно генетическое почвоведение, получившее в англоязычной литературе название pedology (сам термин введен Фридрихом Альбертом Фаллу в 1862 г.). Одной из причин, думается, было то, что в науки о почвах приходили
специалисты из разных областей знаний, которые несли с собой свое видение природы и свой набор методов, подходов и инструментов для ее изучения. Отметим, что в большинстве естественных наук понятийный и терминологический аппараты сформировались задолго до возникновения почвоведения как самостоятельной науки, и поэтому эти понятия и термины без особых изменений используются и в почвенных работах. При всем том, что почвоведение сильно именно своей комплексностью и междисциплинарным подходом, существует реальная возможность постепенной потери генетическим почвоведением своей идентичности. До настоящего времени существует большое количество «белых пятен» в понимании генезиса и эволюции почв, по ряду вопросов отсутствует консенсус. Ситуация усугубляется терминологическим хаосом, который касается как терминов и определений в почвенно-генетических исследованиях, так и в базовой почвенной классификации. В результате как почвоведы, так и специалисты из других областей знаний воспринимают специальные разделы наук о почве как более «научные», чем собственно генетическое почвоведение, которое занимается непонятными, с точки зрения внешнего наблюдателя, вещами и говорит на непонятном для окружающих языке. Исследования как отечественной [Иванов, Луковская, 2003], так и зарубежной научной литературы ^е 8оига ОИуе1га Filho, 2020] показали, что за последние десятилетия процентное соотношение публикаций по разным разделам почвоведения резко изменилось. Отмечается увеличение количества статей, связанных с биологией и биохимией почв, загрязнением и деградацией почв и некоторых других разделов, в то время как количество почвенно-генетиче-ских публикаций неуклонно снижается. Подобная тенденция наблюдается и в отечественной науке, и за рубежом. В недавнем обзоре [Кгазйшкоу, 2022] мы обсуждали приоритетные направления наук о почве в России, и собственно исследование генезиса почв не попало в список прорывных разделов, которые сулят получение новых фундаментальных и прикладных результатов. Ситуация усугубляется тем, что не только широкой публике, но и специалистам не всегда очевидно, какая практическая польза может быть извлечена из почвенно-генетических исследований. В связи с этим чувствуется необходимость в некоторой перезагрузке классического почвоведения, возвращении этого важнейшего направления в область интересов научного сообщества. Для этого требуется выявить приоритетные направления развития почвенно-генетического почвоведения как в теоретическом плане, так и с точки зрения решения прикладных задач. Думается, 50-летие создания первого в мире отдельного факультета почвоведения в Московском университете — это хороший повод поразмышлять о перспективах развития нашей науки в ближайшие десятилетия.
Фундаментальное и прикладное значение
почвенно-генетических исследований
Может показаться, что генетическое почвоведение не нуждается в защите. О значимости понимания генезиса почв писали и классики — основатели почвенной науки, и наши современники. Однако существуют риски тихого вытеснения генетического почвоведения, причем риски как внешние, так и внутренние. В частности, большое количество авторов, подающих статьи, описывающие исследования почвенных объектов, в журналы, специализирующиеся в области почвоведения, не имеют специального образования и даже базовых знаний по этой дисциплине. В результате терминология, используемая такими авторами, не соответствует принятой в науках о почве. Используются геологические, инженерные термины или просто бытовые названия почв. Автору данной статьи, как рецензенту и члену редколлегий нескольких российских и международных журналов, приходилось сталкиваться с тем, что объекты исследований характеризовались как «суглинки», «лесные почвы», «почвы стандартного состава», «типичные красные почвы» и т. п. При этом авторы подобных сочинений не всегда адекватно реагируют на просьбы рецензентов и редакции использовать принятую в науках о почвах терминологию и подчас настаивают на сохранении своих вариантов характеристики объектов, как будто, к примеру, в биологический журнал может быть принята статья про «типичное зеленое растение». Понятно, что проблема не в терминологии, а в отказе от понимания почвы как естественного природного тела, свойства и распространение которого регулируются известными нам закономерностями. При отказе от понятия генезиса почвы мы теряем возможность интерполировать и, тем более, экстраполировать любые результаты исследований почвенных тел в пространстве и времени.
Существует и некоторая опасность размывания почвенно-генетического ядра в нашей науке, как ни странно, в результате активного развития, с одной стороны, математических методов в почвоведении, с другой же стороны, методов дистанционного зондирования и геофизических измерений (remote and proximate soil sensing). Само по себе развитие указанных методов и подходов в почвоведении является прогрессивным и нужным, особенно в такой бурно развивающейся области, как цифровая почвенная картография (ЦПК) [Савин, 2022]. Однако у ряда исследователей, особенно пришедших в почвоведение из точных и инженерных наук, создается подчас впечатление, что понимание закономерностей пространственного распространения почвенных свойств можно заменить большим количеством измерений, что, разумеется, неверно [Bouma et al., 1999].
Несмотря на очевидность роли почвенно-ге-нетических работ как теоретической основы всех
почвенных исследований, повторим тезисно значимость этой роли. В основе этих работ лежит обновленная нео-докучаевская формула «факторы — внутренние процессы — свойства — внешние функции» [Герасимов, 1973; Targulian, Krasilnikov, 2007]. Использование этой формулы для решения фундаментальных задач почвоведения подразумевает, что по одному компоненту мы можем реконструировать другие. Только на основании представлений о генезисе почв возможно создание базовой почвенной классификации, однако диагностика производится по наблюдаемым и измеряемым свойствам. В то же время, если генезис почвенных горизонтов и признаков неясен, мы не можем судить, насколько они являются диагностическими для типа, а не отражают региональные и локальные условия почвообразования.
Очевидно также, что представления о генезисе почв лежат в основе почвенной картографии, как традиционной [Hudson, 1992], так и цифровой [Флоринский, 2012]. Границы почвенных контуров в значительной степени следуют пространственному распределению факторов почвообразования. В связи с этим в современной ЦПК активно используются цифровые модели рельефа и дистанционные данные, которые позволяют оконтуривать важнейшие из почвообразующих факторов, такие как рельеф, растительность, использование почв и т. д. Наиболее надежные результаты ЦПК дает, если при составлении электронных карт принимаются во внимание факторы и процессы почвообразования, как в разработанном в России методе совпадений [Кириллова и др., 2014] или в известной компьютерной программе SoLIM [Li et al., 2020].
Важнейшим применением знаний о почвообразовательных процессах являются палеогеографические реконструкции. По профилю погребенных и поверхностных палеопочв мы можем реконструировать условия среды прошлых эпох, поскольку почва способна накапливать и сохранять твердофазные продукты выветривания и почвообразования, выступая в качестве памяти биосферы и литосферы [Таргульян, Бронникова, 2019]. В настоящее время палеопочвоведение является одним из наиболее динамично развивающихся разделов наук о почвах, и получаемая информация имеет большое значение для реконструкции истории Земли.
В меньшей степени очевидно значение почвен-но-генетических процессов для биосферных функций почв [Добровольский, Никитин, 1986] и производных от них экосистемных услуг, связанных с почвами [Adhikari, Hartemink, 2016]. Однако эта связь существует благодаря тому, что через свойства внутренние почвенные процессы влияют на внешние функции почв в биосфере. Обычно функции почв оценивают исключительно как позитивные, однако при внимательном рассмотрении ока-
зывается, что далеко не все почвообразовательные процессы ведут к улучшению почвенных условий для биоты и повышению продуктивности почв; некоторые процессы приводят к частичной утрате почвенного плодородия [Targulian, Krasilnikov, 2007]. Последняя приведенная работа была написана как ответ на популярную в конце прошлого века теорию Геи — глобальной земной экосистемы [Lovelock, 1979] и роли почв в поддержании ее функционирования [van Breemen, 1993].
Можно продолжать перечисление задач генетического почвоведения в решении вопросов в разных областях наук о почве и смежных направлений. Отметим, что, помимо чисто теоретической значимости, знание генезиса почв обеспечивает решение вполне конкретных задач учета и мониторинга почвенных ресурсов, планирования землепользования и природоохранных мероприятий. Из этого следует, что развитие генетического почвоведения является непременным условием прогресса всех направлений наук о почве. Нерешенные вопросы, накопившиеся в почвенно-генетических исследованиях из-за некоторого охлаждения интереса к этой области, в какой-то мере тормозят развитие почвенной науки.
Понятийный аппарат,
терминология, классификация
Если мы хотим видеть генетическое почвоведение как состоявшуюся отрасль науки, нам необходимо систематизировать понятийный аппарат почвоведения и используемую в почвенных работах терминологию. Нельзя сказать, что понятийный аппарат в почвенной науке отсутствует: он существует и зафиксирован в ГОСТах, учебниках и учебных пособиях. В то же время именно в генетическом почвоведении существуют большие проблемы, связанные с пониманием базовых положений нашей науки. Речь не идет о дискуссии по конкретным вопросам генезиса почв: в живой науке всегда есть место разнообразию мнений. Проблема заключается в определенном кризисе понятия ЭПП и их диагностики. Отметим, что известный американский ученый Ричард Арнольд активно возражал против формулировки «элементарные почвообразовательные процессы», резонно замечая, что сложные комплексы физических, химических и биологических процессов, происходящие в почвах, вряд ли можно считать «элементарными». Несмотря на то что уже А.А. Роде [1984] разделял почвообразовательные процессы на частные и общие, микро- и макропроцессы, по-прежнему в категорию ЭПП попадают как сравнительно простые физические или химические преобразования вещества, например морозное дробление минералов, так и сложные процессы мобилизации, переноса и закрепления вещества в почвенном профиле, в которых задействованы
разнообразные механизмы, например оподзолива-ние или осолодение. Второй проблемой концепции ЭПП является достаточно обычный для почвоведения в целом терминологический разнобой. Он отмечается и в западной литературе [ВоскЬет, Gennadiyev, 2000], однако в российской школе избыточность и дублирование терминологии особенно заметны. Существует более двухсот терминов, обозначающих различные ЭПП в публикациях разных научных школ [Караваева и др., 1992], часть из которых синонимична, у другой же части определения ЭПП в разной степени различаются. Третьей большой проблемой представляется недостаточная разработанность диагностики ЭПП. Традиционный подход, основанный на поиске индикаторов ЭПП, то есть твердофазных продуктов почвообразования, опирается на гипотезы о почвообразовании, которые обычно основаны на косвенных данных. Собственно, основные дискуссии в почвоведении как раз сводятся к тому, каковы механизмы возникновения тех или иных признаков в почвах. В силу достаточно больших характерных времен большинства почвообразовательных процессов, связанных с трансформацией и перемещением минеральных компонентов, мы обычно не можем наблюдать непосредственно ЭПП в динамике. Наблюдения над почвенными режимами не позволяют реконструировать медленные почвообразовательные процессы. Как заметил в личной беседе В.О. Таргульян, судить об эволюции почв по режимам — все равно что пытаться описать биографию человека по данным ежедневного измерения его температуры и артериального давления. Одним из немногих методов, позволяющих непосредственно оценивать передвижение вещества в почвенном профиле, является метод почвенных лизиметров, однако и он ограничен почвами с промывным водным режимом, а также имеет ряд методических сложностей [Умарова и др., 2021]. Конечно, к настоящему времени в почвоведении накоплен достаточно большой арсенал методов, позволяющих в какой-то мере реконструировать почвообразование; прежде всего это метод хроно-рядов. Однако даже последний не всегда позволяет расшифровать механизмы, стоящие за формированием тех или иных объектов. Подытоживая, можно сказать, что диагностика всех ЭПП представляет собой сложную задачу, которая вряд ли будет решена в ближайшее время, что, очевидно, следует оценить позитивно: будущие поколения почвоведов не останутся без работы. Тем не менее в самое ближайшее время необходимо достичь консенсуса по базовым понятиям и терминам, связанным с почвообразовательными процессами. На данном этапе подобная работа назрела, и, очевидно, ее следует осуществлять под эгидой Докучаевского общества почвоведов. Также полезным было бы переиздание Толкового словаря по почвоведению,
поскольку с прошлого издания, опубликованного почти полвека назад [Роде, 1975], произошли существенные изменения в понимании генезиса почв и связанной с этим терминологии.
Хотя вопросы классификации почв находятся за рамками данной статьи, следует отметить, что требуется установить более тесную связь между по-чвенно-генетическими изысканиями и почвенной таксономией, что является естественным требованием к базовой почвенной классификации. Уже в течение 25 лет идет развитие новой классификации почв России [Классификация и диагностика..., 2004], однако она до сих пор не принята в качестве официального документа. Новая классификация основана на достаточно прогрессивных идеях, которые авторы воплотили с той или иной степенью успешности. В то же время эта классификация подвергается и критике. Одним из неудачных моментов является то, что новые горизонты и, соответственно, типы почв выделяются в ней на основании гипотез, которые формулируются подчас на основе единичных полевых наблюдений. Как правило, почвенная классификация должна отражать уже сложившийся консенсус по естественным классам почв и по их генезису, а не строиться на основании дискуссионных догадок. В ряде случаев типодиаг-ностические горизонты выделены на основании признаков, генезис которых спорен или вовсе неизвестен. Например, не вполне ясен генезис «ксероме-таморфического» горизонта, не приводится генетическая интерпретация «текстурно-карбонатного» горизонта, есть вопросы по механизму образования «квазиглеевого» горизонта и т. д. Очевидно, что при всех своих достоинствах классификация должна быть доработана с учетом современных почвенно-генетических представлений, причем на основе обсуждения широким кругом специалистов. Инициатива должна принадлежать Межведомственной комиссии под эгидой Докучаевского общества почвоведов.
База данных нерешенных вопросов
генетического почвоведения
Почвоведение — вполне состоявшаяся наука, где существующие взгляды в значительной степени зафиксированы в разнообразных документах и учебниках. Эта ситуация создает у студентов и даже многих исследователей иллюзию законченности картины мира в почвоведении. Кажется, что мы уже давно знаем о почвах всё или почти всё, новое же знание можно получить либо путем ухода в глубокое изучение отдельных почвенных параметров современными инструментальными методами, либо расширяя круг объектов исследований. Отметим, что оба упомянутых пути действительно приносят новые интересные результаты. Как отмечалось, вопросы генезиса почв, в особенности связанные с механизмами почвообразования, за-
частую требуют привлечения современных инструментальных методов. В частности, много вопросов остается в области минералообразования в почвах. Хотя некоторые из путей преобразования почвенных тонкодисперсных минералов хорошо известны, например деградационная трансформация слоистых силикатов с потерей заряда на слое [Соколова и др., 2005], по-прежнему существует широкий спектр взглядов на возможность новообразования минералов в относительно молодых почвах умеренных областей, от признания возможности формирования хорошо окристаллизованных глинистых минералов в ходе почвообразования до полного отрицания возможности минералообразо-вания в почвах за исключением слабо окристалли-зованных продуктов химического или биогенного происхождения. В литературе, в том числе в учебной, по-прежнему широко используются термины «первичные» и «вторичные» минералы, которые являются, на наш взгляд, малополезными для почвоведов в силу того, что разделяются в геологии исключительно генетически, по происхождению из магмы (первичные) либо в ходе разнообразных постмагматических процессов (вторичные). При этом «вторичные» минералы, особенно из группы силикатов, могут мало отличаться от «первичных» по составу, свойствам и устойчивости к выветриванию. В почвенных исследованиях чаще всего безразлично, образовались минералы при кристаллизации магмы или в результате метаморфизма, гидротермальных, катагенетических и диа-генетических процессов. Гораздо важнее отделять минералы литогенные, то есть унаследованные от почвообразующей породы, от педогенных и биогенных минералов. Последние в большой степени отражают условия и процессы почвообразования; кроме того, они обычно обладают высокой поверхностной активностью.
Для понимания генезиса почв также представляется важным понимание механизмов формирования, передвижения по профилю и разрушения органического вещества почвы. Нет единства во взглядах на природу химической связи в гумусовых веществах почвы [Заварзина и др., 2021], по-прежнему слабо изучены органоминеральные соединения гумусовых веществ с глинистыми минералами [Ванюшина, Травникова, 2003]. Эти существующие пробелы в знаниях затрудняют поч-венно-генетическую интерпретацию почвенных свойств. Тем не менее прогресс в методах изучения минеральной и органической части почв позволяет шаг за шагом продвигаться в понимании функционирования почвенной системы. Многие другие интересные результаты приносят методы глубокого исследования вещества, например применение современных изотопных и ядерных методов [Щеглов и др., 2022; Pires, 2018] или субатомной микроскопии почв [Cheng et al., 2008].
Активно осваиваются почвоведами те объекты, которые не рассматривались как почвы: во многих классификациях в число почв попадают техногенные грунты, скальные выходы, подводные почвы и т. п. [Krasilnikov et а1., 2009]. Большое количество объектов, которые ранее не исследовались методами генетического почвоведения, активно изучаются сегодня в России в рамках концепции «экстремального почвообразования» [Горячкин и др., 2019]. Список объектов достаточно обширен и включает в себя даже такие экзотические объекты, как реголиты других планет [Таргульян и др., 2017; Amundson et а1., 2008]. В этом же контексте следует рассматривать тенденцию «углублять» исследование за пределы почвенного профиля в зону реголита мощностью до десятка метров, так называемую критическую зону [Huggett, 2023].
Однако при анализе современного состояния генетического почвоведения оказывается, что и традиционные объекты исследований являются не столь простыми для интерпретации, как может показаться. Если говорить о базовых вопросах почвоведения, то важнейшим является вопрос о скоростях почвообразовательных процессов. В существующей литературе скорость одних и тех же процессов оценивается величинами, которые могут отличаться на порядки: например, иллювиирова-ние глины и образование текстурного горизонта по разным источникам занимает от нескольких столетий до десятков тысяч лет [Та^иНап, Krasi1nikov, 2007]. Очевидно, что в значительной степени скорости процессов зависят от биоклиматических условий, предварительной педогенной проработки материала и от многих других факторов, поэтому для отдельных ЭПП вряд ли возможно указать достаточно узкий коридор характерных времен образования определенных признаков. Частным, но крайне важным вопросом является влияние интенсивности эрозии или накопления осадков на скорости почвообразования [Birke1and, 1984; А1ех-androvskiy, 2007; Krasi1nikov et а1., 2011]. Очевидно, что разделение почв по скорости осадконакопления на синлитогенные и постлитогенные, а также син-денудационные довольно условно: почв с нулевым балансом прихода и расхода осадков, скорее всего, не существует, и следует говорить о непрерывном ряде почв по степени стабильности поверхности, на которой они формируются. В целом требуется систематическая работа по оценке скоростей почвообразовательных процессов, без которой затруднительна как реконструкция эволюции почв в прошлом, так и прогноз поведения почвенных систем в будущем.
Существует множество нерешенных вопросов и в области генезиса многих групп почв. Обычно эти вопросы не поднимаются, о них не говорится в учебниках, а в последние годы всё реже упоминаются и в научно-исследовательских статьях.
Фактически многие загадки генезиса почв не были решены не из-за того, что современное состояние науки не позволяет их решить, а потому, что к ним был в свое время потерян интерес. Типичным примером является дискуссия о механизмах формирования альфегумусовых почв. Исходная гипотеза о миграции алюминия и железа в виде комплексов с фульвокислотами появилась в начале ХХ века и довольно долго считалась господствующей, однако в конце века ее заменила теория, согласно которой алюминий и кремний мигрируют в профиле в виде рентгеноаморфных алюмосиликатов — аллофанов и имоголита. Позже было высказано предположение, что аллофаны и протоимоголитовый комплекс формируются непосредственно в горизонте В за счет выветривания под действием угольной кислоты, а гумусовые вещества осаждаются на поверхности новообразованных алюмосиликатов как на губке [см. Gustafsson е! а1., 2005]. Тем не менее во всех теориях, объясняющих механизмы образования подзолов и подбуров, есть определенные внутренние противоречия, и единой общепринятой теории подзолообразования не существует.
Нет полной ясности даже с такой простой, казалось бы, задачей, как описание механизмов текстурной дифференциации профиля, морфологические признаки которой наблюдаются как макроскопически, так и под микроскопом. Очевидным объяснением является иллювиирование илистых частиц из верхних горизонтов в срединные, однако многие детали, такие как балансовые расчеты, реконструкция истории почвенного покрова и т. п., не позволяют считать эту гипотезу единственной [Соколов и др., 1983]. Хотя гипотеза о повсеместной двучленности всех текстурно-дифференцированных профилей мира и невозможности формирования педогенной элювиально-иллювиальной дифференциации по илу вряд ли может рассматриваться серьезно, трудно спорить, что литогенная дифференциация профилей является довольно распространенным явлением: это и криогенная проработка материала, и коллювиаль-ные отложения, и эоловые наносы, и выпадение вулканических пеплов, и многое другое. Кроме того, в ряде очевидно литогенно однородных профилей морфологически не обнаруживаются кутаны иллювиирования. В тропических почвах это отчасти связывается с тем, что слоистые силикаты со структурой 1:1, в первую очередь каолинит, не имеют выраженной формы пластинок и потому не формируют явно ориентированных глинистых кутан; также каолинит диспергируется хуже, чем минералы структуры 2:1. Кроме того, предполагается, что текстурная дифференциация может формироваться не только за счет иллювиирования глины, но и в результате ряда других процессов, например растворения ила в верхних горизонтах за счет кислотного гидролиза или ферролиза как его
разновидности, в результате селективной эрозии тонкодисперсных частиц из верхних горизонтов почвы, из-за интенсивного образования глины в срединных почвенных горизонтах [IUSS Working Group WRB, 2022]. По сути, речь идет о конвергенции почвенных признаков, которые формируются в результате совершенно различных ЭПП [Розанов, 1977; Phillips, 1999]. Еще более ярким примером конвергенции в почвообразовании является формирование осветленных горизонтов в почвенном профиле, которые могут быть результатом процессов, отличающихся по механизмам и характерных для разных природных условий.
Неизвестны механизмы глубокого иллювииро-вания гумуса при отсутствии признаков альфегу-мусового процесса или осолонцевания. В мировой классификации для тропических почв, в основном горных областей, описан так называемый «сомбри-ковый» горизонт, который формируется под гумусовым горизонтом А и характеризуется прокраской гумусом поверхностей структурных отдельностей [IUSS Working Group WRB, 2022]. В подобных почвах нет признаков альфегумусового процесса, также не наблюдается щелочной реакции, которая могла бы приводить к потечности гумуса. Механизмы формирования подобных горизонтов не расшифрованы.
Отдельного обсуждения заслуживает генезис глубоко выветренных тропических почв без признаков текстурной дифференциации, которые в международной классификации относятся к реферативной группе Ferralsols [IUSS Working Group WRB, 2022]. Отсутствие текстурной дифференциации в условиях сильно промывного режима, который господствует в экваториальных и субэкваториальных областях, давно привлекает внимание специалистов. И.А. Соколов [2004] вовсе считал, что глубокие гематит-гиббсит-каолинитовые реголиты в тропиках являются результатом гидротермальной проработки горных пород, а современное почвообразование ассоциировал с накоплением и передвижением гумуса в верхней части глинистой толщи. В.О. Таргульян считал Ferralsols относительно молодыми почвами, образовавшимися в результате переотложения продвинутых продуктов выветривания и почвообразования за счет аллювиальных, склоновых или эоловых процессов. Надо сказать, что большая часть полевых наблюдений не подтверждает ни одну из приведенных выше гипотез: чаще всего мы имеем дело с классическими профилями кор выветривания, где снизу вверх фрагменти-рованная порода постепенно сменяется сапро-литом, а затем зоной литомаржа — каолинита и гидр(оксидов) железа и алюминия. Тем не менее в формировании разных по морфологии и свойствам тропических почв еще достаточно загадок для вдумчивого исследователя.
Присутствие и отсутствие дифференциации профиля в сходных биоклиматических условиях является интересной задачей не только в тропиках для текстурно-дифференцированных Acrisols, Ali-sols и Lixisols, с одной стороны, и недифференцированных Ferralsols и Nitisols, с другой стороны [IUSS Working Group WRB, 2022]. Практически повсеместно мы можем наблюдать пары классов почв, которые формируются в одинаковых биоклиматических условиях, однако профиль одного из классов дифференцирован по окраске и/или гранулометрическому составу, другой же относительно однороден. В свое время В.О. Таргульян [1971] произвел анализ пары почв, отличающихся по хроматической дифференциации: подзол и подбур. Текстурно-дифференцированные и недифференцированные суглинистые почвы описывались на севере Западной Сибири [Головлева и др., 2017]. Можно продолжить и более известные классические комбинации недифференцированных палевых почв и дифференцированных солодей Центральной Якутии, и многие другие объекты. Несомненно, объяснение механизмов «запуска» процессов дифференциации профиля может быть увлекательной головоломкой в генетическом почвоведении.
Очень слабо проработан вопрос о происхождении сцементированных горизонтов, которые определяют облик, свойства и использование большого количества почв. Существует относительный консенсус по поводу формирования обогащенных железом гидрогенных горизонтов, ортзанда и плинтита, хотя идет дискуссия по поводу роли почвенной биоты в формировании тропического плинтита [Francis et al., 2012]. Не вызывает особых вопросов образование сцементированных горизонтов, состоящих из карбоната кальция, может быть, за исключением своеобразного горизонта «тоска» черноземовидных почв аргентинских прерий. Очевидно происхождение солевых и гипсовых кор в аридных обстановках. Однако существуют и некоторые горизонты, для которых механизмы их образования не вполне очевидны. Одним из таких горизонтов является фраджипэн (fragipan или fragic horizon) — уплотненный горизонт с массивной структурой, не имеющий цементирующего агента [IUSS Working Group WRB, 2022]. Большинство авторов сходятся на том, что горизонт формируется в результате процесса, который называют «гидроконсолидацией», однако механизмы его не вполне раскрыты. Поскольку сущность процесса остается во многом непонятной, сложной задачей оказалось объяснить пространственное распределение фраджипэнов в масштабе такой крупной страны, как США [Bockheim, Hartemink, 2013]. Учитывая широкий диапазон биоклиматических условий — от тропиков до тайги [Krasilnikov et al., 2016; Pogosyan et al., 2018], при которых формируются подобные горизонты, можно предположить,
что есть несколько механизмов, приводящих к формированию фраджипэна. Исследования этого интересного образования далеко не завершены. Практически нет почвенно-генетических исследований, объясняющих генезис горизонтов, сцементированных опалом — дурипэнов (duripan или duric horizon) [Francis et al., 2012]. Глобальное географическое распространение дурипэнов показывает их связь с древними стабильными поверхностями, ассоциированными со средиземноморским климатом.
Даже беглый взгляд на современное состояние почвенно-генетических исследований показывает, что в наших знаниях о генезисе почв существует множество пробелов. Мы предлагаем создать базу данных нерешенных почвенно-генетических вопросов, которые требуют анализа и осмысления. Подобную базу данных можно формировать на факультете почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, в том числе под эгидой Докучаевского общества почвоведов. Подобный список задач позволил бы многим молодым почвоведам из МГУ и других научных и научно-образовательных организаций определить свою область интересов и выбрать тематику квалификационных работ. Не следует забывать, что решение почвенно-генетических загадок является, помимо прочего, великолепной гимнастикой для ума, позволяющей подготовить зрелого специалиста, способного решать задачи любой сложности в почвоведении.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ванюшина А.Я., Травникова Л.С. Органомине-ральные взаимодействия в почвах (обзор литературы) // Почвоведение. 2003. № 4.
2. Герасимов И.П. Элементарные почвенные процессы как основа для генетической диагностики почв. Генетические, географические и исторические проблемы современного почвоведения // Почвоведение. 1973. № 5.
3. Головлева Ю.А., Аветов Н.А., Брюан А. и др. Генезис таежных слабодифференцированных почв Западной Сибири // Лесоведение. 2017. № 2.
4. Горячкин С.В., Мергелов Н.С., Таргульян В.О. Генезис и география почв экстремальных условий: элементы теории и методические подходы // Почвоведение. 2019. № 1. https://doi.org/: 10.1134/S0032180X19010040
5. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Экологические функции почвы. М., 1986.
6. Докучаев В.В. Избранные сочинения в трех томах. М., 1948-1949. Т. 1: Русский чернозем. 1948.
7. Дюшофур Ф. Основы почвоведения. М., 1970.
8. Заварзина А.Г., Данченко Н.Н., Демин В.В. и др. Гуминовые вещества — гипотезы и реальность (обзор). Почвоведение. 2021. № 12. https://doi.org/: 10.31857/ S0032180X21120169
9. Иванов И.В., Луковская Т.С. Наукометрический анализ публикаций журнала «Почвоведение» за 100 лет (1899-1998 гг.) // Почвоведение. 2003. № 1.
10. Караваева Н.А., Таргульян В.О., Черкинский А.Е. и др. Элементарные почвообразовательные процессы. Опыт концептуального анализа, характеристика, систематика. М., 1992.
11. Кириллова Н.П., Силёва Т.М., Ульянова Т.Ю. и др. Метод совпадений и его применение для построения цифровой крупномасштабной почвенной карты // Почвоведение. 2014. № 10. https://doi.org/: 10.7868/ S0032180X14080073
12. Классификация и диагностика почв России / Авторы и составители: Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. Герасимова. Смоленск, 2004.
13. Красильников П.В., Таргульян В.О. На пути к «новой географии почв»: вызовы и решения (обзор) // Почвоведение. 2019. № 2. https://doi.org/: 10.1134/ S0032180X19020096
14. Куст Г.С., Аветян С.А., Андреева О.В. Роль эволюционных подходов В.А. Ковды в оценке особенностей генезиса почв засушливых территорий при опустынивании // Почвоведение. 2004. № 12.
15. Мохначева Ю.В., Цветкова В.А. Библиометри-ческий анализ почвоведения как научного направления // Почвоведение. 2020. № 6. https://doi.org/: 10.31857/ S0032180X2006009X
16. Неуструев С.С. Генезис и география почв. М.,
1977.
17. Роде А.А. Генезис почв и современные процессы почвообразования. М., 1984.
18. Роде А.А. (отв. ред.) Толковый словарь по почвоведению / Составители: М.М. Абрамова, Л.Н. Александрова, Я.М. Аммосова и др. М., 1975.
19. Розанов Б.Г. Почвенный покров земного шара. М., 1977.
20. Савин И.Ю. Перспективы развития картографирования и мониторинга почв на основе интерполяции точечных данных и дистанционных методов // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2022. № 2.
21. Соколов И.А., Макеев А.О., Турсина Т.В. и др. К проблеме генезиса почв с текстурно-дифференцированным профилем // Почвоведение. 1983. № 5.
22. Соколов И.А. Теоретические проблемы генетического почвоведения. Новосибирск, 1993.
23. Соколов И.А. Тропическое почвообразование и выветривание (на примере Лаоса). М., 2004.
24. Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Толпешта И.И. Глинистые минералы в почвах. М.-Тула, 2005.
25. Таргульян В.О., Бронникова М.А. Память почв: теоретические основы концепции, современное состояние и перспективы развития // Почвоведение. 2019. № 3. https://doi.org/: 10.1134/S0032180X19030110
26. Таргульян В.О., Мергелов Н.С., Горячкин С.В. По-чвоподобные тела на Марсе // Почвоведение. 2017. № 2 https://doi.org/: 10.7868/S0032180X17020125
27. Таргульян В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумидных областях. М., 1971.
28. Умарова А.Б., Архангельская Т.А., Кокорева А.А. и др. Многолетние исследования почв Больших лизиметров МГУ: основные итоги первых 60 лет (1961-2021 гг.) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2021. № 3.
29. Флоринский И.В. Гипотеза Докучаева как основа цифрового почвенного картографирования (к 125-летию публикации) // Почвоведение. 2012. № 4.
30. Щеглов А.И., Цветнова О.Б., Агапкина Г.И., Кляшторин А.Л. Использование радионуклидов аэ-ральных выпадений в исследовании их геохимической миграции в почвах (обзор) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2022. № 4.
31. Adhikari K., Hartemink A.E. Linking soils to ecosystem services — A global review // Geoderma. 2016. Vol. 262. https://doi.org/: 10.1016/j.geoderma.2015.08.009
32. Alexandrovskiy A.L. Rates of soil-forming processes in three main models of pedogenesis // Revista Mexicana de Ciencias Geológicas. 2007. Vol. 24, № 2. http: //www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttex-t&pid=S1026-87742007000200014&lng=es&nrm=iso
33. Amundson R., Ewing S., Owen J. et al. On the in situ aqueous alteration of soils on Mars // Geochimica et Cosmo-chimica Acta. 2008. Vol. 72, № 15. https://doi.org/: 10.1016/j. gca.2008.04.038
34. Birkeland P.W. Soils and geomorphology. Oxford University Press, Oxford, UK, 1984.
35. Bockheim J.G., Gennadiyev A.N. The role of soil-forming processes in the definition of taxa in Soil Taxonomy and the World Soil Reference Base // Geoderma. 2000. Vol. 95, № 1-2. https://doi.org/: 10.1016/S0016-7061(99)00083-X
36. Bockheim J.G., Hartemink A.E. Soils with fragi-pans in the USA // Catena. 2013. Vol. 104. https://doi.org/: 10.1016/j.catena.2012.11.014
37. Bouma J., Stoorvogel J., Van Alphen B.J. et al. Pedology, precision agriculture, and the changing paradigm of agricultural research // Soil Science Society of America Journal. 1999. Vol. 63, № 6. https://doi.org/: 10.2136/ss-saj1999.6361763x
38. Cheng S., Bryant R., Doerr S.H., Rhodri Williams P., Wright C.J. Application of atomic force microscopy to the study of natural and model soil particles // Journal of Microscopy. 2008. Vol. 231, № 3. https://doi.org/: 10.1111/j.1365-2818.2008.02051.x
39. de Souza Oliveira Filho J. A bibliometric analysis of soil research in Brazil 1989-2018 // Geoderma Regional. 2020. Vol. 23. e00345. https://doi.org/: 10.1016/j.geodrs.2020. e00345
40. Francis M.L., Fey M.V., Ellis F. et al. Petroduric and 'petrosepiolitic' horizons in soils of Namaqualand // South Africa. Spanish Journal of Soil Science. 2012. Vol. 2, № 1. https://doi.org/: 10.3232/SJSS.2012.V2.N1.01
41. Gustafsson J.P., Bhattacharya P., Bain D.C. et al. Podzolisation mechanisms and the synthesis of imogolite in northern Scandinavia // Geoderma. 1995. Vol. 66, № 3-4. https://doi.org/: 10.1016/0016-7061(95)00005-9
42. Hudson B.D. The soil survey as paradigm-based science // Soil Science Society of America Journal. 1992. Vol. 56, № 3. https://doi.org/: 10.2136/ss-saj1992.03615995005600030027x
43. Huggett R. Regolith or soil? An ongoing debate // Geoderma. 2023. Vol. 432. 116387. https://doi.org/: 10.1016/j. geoderma.2023.116387
44. IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 4th edition. International Union of Soil Sciences (IUSS), Vienna, Austria, 2022.
45. Krasilnikov P., Arnold R., Marti J.J.I., Shoba S. (eds.). A Handbook of Soil Terminology, Correlation and Classification. Earthscan, UK, 2009.
46. KrasilnikovP.V., García-CalderónN.E., Ibáñez-Huer-ta A. et al. Soilscapes in the dynamic tropical environments:
The case of Sierra Madre del Sur // Geomorphology. 2011. Vol. 135, № 3-4. https://doi.org/: 10.1016/j.geomorph.2011.02.013
47. KrasilnikovP., García-Calderón N., Pogosyan L. Poly-genetic soils of montane cloud forest in Sierra Gorda, Mexico // Geoderma Regional. 2016. Vol. 7, № 4. https://doi.org/: 10.1016/j.geodrs.2016.11.001
48. Krasilnikov P. Soil priorities in Russia // Geoderma Regional. 2022. Vol. 29. e00538. https://doi.org/: 10.1016/j. geodrs.2022.e00538
49. Li Y., Zhang N., Li R.K. et al. Soil mapping based on assessment of environmental similarity and selection of calculating samples // Catena. 2020. Vol. 188. 104379. https:// doi.org/: 10.1016/j.catena.2019.104379
50. Lovelock J.E. Gaia: A New Look at Life on Earth. Oxford University Press: Oxford and New York, 1979.
51. Phillips J.D. Divergence, convergence, and self-organization in landscapes // Annals of the Association of American Geographers. 1999. Vol. 89, № 3. https://doi.org/: 10.1111/0004-5608.00158
52. Pires L.F. Soil analysis using nuclear techniques: A literature review of the gamma ray attenuation method
// Soil and Tillage Research. 2018. Vol. 184. https://doi.org/: 10.1016/j.still.2018.07.015
53. Pogosyan L., Sedov S., Pi-Puig T. et al. Pedogenesis of a Retisol with fragipan in Karelia in the context of the Holo-cene landscape evolution // Baltica. 2018. Vol. 31, № 2. https:// doi.org/: 10.5200/BALTICA.2018.31.13
54. Simonson R.W. Outline of a generalized theory of soil genesis // Soil Science Society of America Journal. 1959. Vol. 23, № 2. https://doi.org/: 10.2136/ss-saj1959.03615995002300020021x
55. Targulian V.O., Krasilnikov P.V. Soil system and pedogenic processes: Self-organization, time scales, and environmental significance // Catena. 2007. Vol. 71, № 3. https:// doi.org/: 10.1016/j.catena.2007.03.007
56. van Breemen N. Soils as biotic constructs favouring net primary productivity // Geoderma. 1993. Vol. 57, № 3. https://doi.org/: 10.1016/0016-7061(93)90002-3
Поступила в редакцию 12.07.2023 После доработки 18.08.2023 Принята к публикации 28.08.2023
ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 17. ПОЧВОВЕДЕНИЕ. 2023. Т. 78. № 4 LOMONOSOV SOIL SCIENCE JOURNAL. 2023. Vol. 78. No. 4
SOLA INCOGNITA:
UNSOLVED PEDOGENETIC CHALLENGES P. V. Krasilnikov
For the anniversary of the Faculty of Soil Science of Moscow State University, the author examines the issues that have remained unresolved in the field of classical genetic soil science over the past half century, and offers a list of tasks that need to be solved in the near future. It is noted that against the background of decreased interest in pedogenetic research, problems are accumulating in related fields that require a clear understanding of the genesis of soils: soil classification, digital soil mapping, paleopedology and soil assessment. One of the unsolved issues remains the estimation of the rates of soil-forming processes, without which it is difficult both to reconstruct the evolution of soils in the past and to predict the behavior of soil systems in the future. The mechanisms of textural differentiation have not been deciphered both in temperate regions and in the tropics; in many cases, soils clearly differentiated by the content of the clay fraction are adjacent to soils with a profile homogeneous in texture. The mechanisms of deep illuviation of humus are unknown in the absence of signs of spodic or natric properties. There is no clear understanding of the mechanisms of formation of compacted subsurface horizons of soils (fragipan) and horizons cemented with opal (duripan). It is proposed to create a bank of unresolved soil-genetic issues that require analysis and solution.
Keywards: soil forming processes, soil classification, digital soil mapping, extreme soil formation, soil evolution.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Красильников Павел Владимирович, чл.-корр. РАН, и. о. декана факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова, e-mail: krasilnikov@soil.msu.ru
© Krasilnikov P.V, 2023
