Идея П. А. Костычева — В. Р. Вильямса о важности физического состояния почв для урожая нашла поддержку и у А. Г. Дояренко. Он одним из первых показал, что структура почвы воплощается в структуре ее перового пространства, в структуре ее пор. А следовательно, структура влияет на движение воды в почве, доступность ее растениям, на саму возможность контакта корня растения и почвы.

Влияние структуры почвы на растения хорошо демонстрировал опыт А. И. Ахромейки, проведенный еще в 30-х годах. А. И. Ахромейко взял почву, целиком состоящую из агрегатов — комочков размером один — три миллиметра. Часть образца растер и посеял в оба варианта растения. В растертой почве появилось меньше всходов, чем в комковатой. Оставив одинаковое количество растений в каждом варианте, А. И. Ахромейко получил урожай и убедился, что на распыленной почве он оказался выше. Этот опыт заставил академика В. Р. Вильямса отметить, что комковатая почва в первую очередь способствует лучшему прорастанию растений. Очень часто оказывается достаточным сделать комковатым самый верхний, сантиметровый, слой почвы, чтобы заметно повысить урожай растений.

Не менее важны и другие физические свойства почвы; например, механический состав. Песок, супесь, суглинок, глина обладают разным плодородием в одинаковых условиях. В них по-разному корень контактирует с почвой, неодинакова доступность воды при прочих равных условиях, в природе на них образуются разные биогеоценозы и т. д. Механический состав определяет многие другие свойства почвы, такие, как водопроницаемость, плотность, твердость. Недаром Н. А. Качинский, посвятивший всю жизнь изучению механического состава почв, говорил, что почвенное плодородие — это в первую очередь благоприятный водный и тепловой режимы, которые, естественно, в значительной степени зависят от физических свойств почвы, в частности от механического состава.

Водонепроницаемые горизонты почвы могут резко ухудшить состояние растений, привести к застою влаги, отравлению корней без доступа кислорода. Не менее опасна для растений провальная водопроницаемость, когда вода уходит в глубокие слои почвы, теряясь для растений.

Высокая плотность почвы затрудняет проникновение корней в нее. Это явление особенно четко проявляется на слитых почвах, развитых у нас в Предкавказье и Молдавии, в Индии, африканских странах. В слитых почвах корни осваивают лишь небольшой объем, поэтому они не могут использовать весь запас питательных веществ. Удобрения на этих почвах очень эффективны.

Растениям вредна и низкая плотность, так как в этом случае почва в летний период уплотняется, что может привести к разрыву корней.

Важность физических свойств почвы для получения высоких урожаев послужила толчком к возникновению агрофизики. Само название первым применил М. Вольни. А в 30-е годы нашего века по предложению академика А. Ф. Иоффе был создан Агрофизический институт в Ленинграде. Многие важные исследования современной агрофизики связаны с этим институтом, в частности работы по влиянию полимеров на создание комковатой структуры почв, изучение доступности воды растениям и др.

Одновременно была создана другая школа физиков почв — в Московском университете. Эта школа связана с именем Н. А. Качинского. Он разработал систему анализов физических свойств почв, дал им агрономическую оценку.

В Почвенном институте им. В. В. Докучаева проблемами физики почв долгое время занимался профессор А. А. Роде. Он разработал основы учения о почвенной влаге, построил классификацию почвенной влаги, ее доступности для растений. Благодаря А. А. Роде была составлена детальная методика исследования почвенной влаги, подытожившая большой многолетний опыт советских и зарубежных ученых и практиков. Именно детальное изучение водных свойств почв позволило затем приступить к анализу типов водного режима.

К физическим свойствам почв традиционно относят тепловой режим, а также такие признаки, как набухание при увлажнении и усадка при высыхании.

Ясно, что физические свойства определяют систему обработки почв, конструктивные особенности почвообрабатывающих орудий и другой сельскохозяйственной техники. Традиционно этими вопросами занимаются агрономы, особенно известна школа академика В. П. Горячкина из Тимирязевской академии. В. П. Горячкин разработал технологию почв, систему изучения физических свойств почв и воспитал множество ученых и практиков, успешно работающих в области земледелия.

Такое внимание к физическим свойствам почв не случайно. Жизнь растений, проникновение корней в почву, существование микроорганизмов и почвенных животных связаны с физическими свойствами почв.

Не менее важны физические свойства для инженерных сооружений: дорог, водохранилищ, гидростанций и пр. Проектирование и строительство этих и аналогичных объектов требуют знания физических свойств почв.

Изучением физических свойств почв и грунтов занимается наука «грунтоведение», которая выделилась из почвоведения в 20—30-х годах. Грунтоведов, изучающих механику грунтов и почв, интересует их твердость, возможная усадка под действием нагрузки, тиксотропность (способность почв при давлении и колебаниях выделять, а затем снова поглощать воду). Это явление часто можно видеть на морском берегу, на песчаных пляжах.

Однако поскольку почва остается главным средством производства продуктов питания, то и мелиорация, и агрономия с большим вниманием изучают физические свойства почв.

Таким образом, при оценке плодородия почв сейчас широко используют их физические свойства. Знание их необходимо для проведения обработки почв, мелиорации их, планирования любого вида их использования.

«Почвоведение изучает почвы как естественные тела,

совокупность которых образует особый мир — педосферу,

т. е. поверхностную часть земной коры».

Л. И. Прасолов

С высоты птичьего полета поверхность Земли выглядит как бы одетой в плащ, сшитый из разных лоскутов. Посевы зерновых и других культур, естественные угодья, реки, водоемы, горы, ледники, города и поселки чередуются на поверхности суши. Горные массивы разрывают этот плащ, а водоемы и реки сверху кажутся налитыми на него. И всюду, где есть растения, под ними залегают почвы. Почвенный покров как бы одевает Землю.

Если смотреть на Землю из космоса, то можно увидеть: почвенный покров начинается на севере чуть южнее вечных льдов Арктики и кончается у островов, примыкающих к северным границам Антарктиды. Сверху хорошо видно, как тундра к югу сменяется лесотундрой, а лесотундра — тайгой. На смену тайге приходят лиственные леса, а за ними следуют степи. Южнее степей распространены пустыни, во влажных субтропиках их замещают субтропические леса. Каждой из этих зон свойствен свой почвенный покров со всеми его разновидностями: в тундре — болотные и полигональные почвы, в тайге — подзолистые, подбуры, таежно-мерзлотные, южнее — дерново-подзолистые, бурые лесные, серые лесные, им на смену приходят черноземы, каштановые почвы, в тропиках — красноцветные ферраллитные почвы, латериты. Ниже мы вернемся к описаниям этих почв. Сейчас же важно отметить, что даже из космоса можно установить, что почвенный покров земного шара закономерно изменяется от полюсов к экватору, от берега моря в глубь материка, от положения на склоне гор (южный или северный, западный или восточный склоны).

Известно, что суша занимает сто сорок девять миллионов квадратных километров, которые омываются Мировым океаном площадью триста шестьдесят один миллион квадратных километров. Берег моря — это естественная граница сухопутных почв. И на берегу одно биокосное тело — почва как бы замещается другим — морским.

В современном почвоведении имеется понятие субаквальной, или подводной, почвы. Действительно, около берегов ручьев, озер, рек, прудов и т. п. — там, где течение замедленно, со дна тянутся к водной поверхности растения. Это лотос и камыш, рогоз, тростник, кувшинки и др. В таких местах обычно дно илистое, обогащенное растительными остатками, то есть «гумусированное». Можно ли считать эти донные образования почвой? Что их роднит с почвой? Конечно, гумусированность и плодородие, то есть способность давать урожай растений.