Обычно этот «закон минимума» иллюстрируют наполненной водой бочкой, верхний край которой составлен дощечками разной высоты. Естественно, вода в такой бочке будет стоять у края самой низкой дощечки. Так и урожай — его «уровень» определяется «высотой дощечки» — содержанием отдельных элементов. Если достаточно азота, но мало калия, то, пока не добавят в почву калий, урожай не повысится и избыток азота будет лежать мертвым балластом. Этот закон был восторженно принят миром. Действительно, урожаи возросли. Повысился доход земледельцев. И вдруг рост урожаев останавливается. Не действуют дополнительные дозы удобрений. Мало того, внесение удобрений иногда даже снижает урожай растений.

Либих принял очень близко к сердцу неудачи разработанной им системы удобрений. У него наступила тяжелая душевная депрессия. Он уже не верил ни в свои силы, ни в науку. «Я хотел исправить господа бога! Я посмел поднять руку на его творение», — писал он в письмах. Но уже появились работы, которые спасли и Либиха, и агрохимию.

Скандинавский ученый Оскар Лев в середине XIX века открыл явление антагонизма ионов: отдельные химические элементы, находясь в почве или в водном растворе в избытке, препятствуют поглощению растениями других элементов. Поэтому при неправильном соотношении элементов в почве их поступление в растение может затрудняться. Вторая причина неудач Ю. Либиха заключалась в том, что он считал почву чем-то вроде простого вместилища корней — своего рода «сосуда», из которого растение черпает воду и питательные вещества. Содержится много питательных веществ - почва хороша, если мало — надо их добавить, и почва станет хорошей. И помощь Либиху и агрономии пришла именно со стороны почвоведов от вновь созданной в конце XIX века науки — почвоведения.

* * *

До 80-х годов XIX века почвой занимались геологи и агрономы. Первые считали почву верхним геологическим слоем и не видели разницы между ним и, например, черными глинами, образованными во время юрского геологического периода. Некоторые геологи считали, что чернозем — это юрская глина, которую размыли ледниковые потоки и отложили затем в степях. Агрономы же за почву принимали верхний слой земли в 30—40 сантиметров и глубже «не заглядывали». Многие исследователи изучали почву, но привел факты в систему и основал новую науку — почвоведение выдающийся русский ученый В. В. Докучаев. Дата основания новой науки, определившей развитие ряда других, смежных наук, — 1883 год, когда вышла книга В. В. Докучаева «Русский чернозем».

С точки зрения автора этих строк, который не одинок в своих заключениях, наукой занимаются научные работники и ученые. Первые собирают и накапливают факты. Они делают очень важную и нужную работу. Но обилие фактов подобно Критскому лабиринту. Нужна нить Ариадны, чтобы пробраться сквозь него. И вот тогда выступают на арену ученые. Они объединяют факты на основании теории (этой нити Ариадны), и начинается новая эра накопления фактов. Самая ценная категория ученых — это «генераторы» идей — ученые, создающие идеи. Их мало. И тем значительнее их появление, тем больше человечество может гордиться своими «звездными часами». К таким ученым и принадлежал В. В. Докучаев.

В простом нагромождении фактов Докучаев увидел систему. В верхних слоях Земли, таких разнородных по внешнему виду, он обнаружил признаки естественно-исторического тела, обладающего своими особыми свойствами, историей, законами развития. Докучаев первым установил, что в сходных природных условиях образуются сходные почвы, а в разных — разные. Докучаев определил специфическое строение почв, показал, что почвы, как и другие природные тела, имеют свой внешний вид, свою форму, или морфологию, как говорят почвоведы.

В начале развития почвоведения как науки среди внешних морфологических признаков почвы исследователи в первую очередь отмечали разный цвет верхних горизонтов, верхнего метра земли. Поэтому многие почвы на первом этапе исследований получали «цветовые» названия (черноземы, каштановые почвы, буроземы, серые лесные, сероземы, красноземы, желтоземы и т. д.). Цвет почвы — как сигнальный флажок на корабле: он дает знать, каких веществ больше всего в ее составе — железа, кальция, перегноя, марганца и др. и как они распределяются внутри почвы.

В последние годы в классификации, принятой в нашей стране, названия почвам стали давать и по другим признакам, не только цветовым. Например, введены названия: дерново-лесные, мерзлотно-таежные, вулканические слоисто-пепловые и др. Следует отметить, что Докучаев ввел в науку ряд нецветовых названий: солонцы, луговые почвы и др. Эти названия отражают специфику почвы, особенности ее строения, присутствие особых горизонтов: солонцового, сложенного столбчатыми и призмовидными структурными отдельностями, или глеевого, сизовато-синеватого от застоя в нем воды.

Докучаев показал, что горизонты — это типичные для почвы образования. Они характерны для разных почв и различаются по цвету, плотности и другим признакам. Если, например, у почвы под перегнойным, или гумусовым, горизонтом белеет мучнистый, под цвет золы, горизонт — это подзолистая почва, так широко распространенная в лесной зоне. Горизонты — диагностические признаки почв.

Исследования почвоведов всего мира выявили большое разнообразие почвенных горизонтов. Среди главных в первую очередь следует назвать гумусовые, образующиеся в поверхностных слоях почвы. До Докучаева только эти горизонты обычно называли почвой. Гумусовые горизонты окрашены в серые и серовато-бурые тона, в них накапливается гумус, поэтому их называют гумусово-аккумулятивными горизонтами. Под гумусовыми могут формироваться так называемые элювиальные горизонты, или горизонты вымывания в одних почвах и переходные в других. Элювиальные обычно отмыты от железа, они более светлого тона, чем другие горизонты. Под элювиальными обычно образуются иллювиальные горизонты, куда приносятся соединения и вещества, вымытые из элювиального горизонта.

Переходные горизонты, как это видно из названия, сохраняют наряду с признаками почвообразования и признаки почвообразующей породы. Есть горизонты, где скапливаются разные соединения: карбонаты, гипс, соли натрия, есть солонцовые, слитые и т. д. Но именно наличие этих специфических образований — горизонтов и позволяет считать почву самостоятельным природным телом.

* * *

Выдающийся советский ученый В. И. Вернадский выделял в биосфере природные тела трех типов: живые, неживые (или косные) и биокосные, объединяющие свойства живых и неживых тел. К живым телам, как это совершенно ясно, относятся животные, растения, микроорганизмы. Косные тела биосферы — это в первую очередь горные породы, верхние слои атмосферы, частично — подземные, или грунтовые, воды. К биокосным телам Вернадский относил почву, формирование и существование которой — следствие, продукт взаимодействия живых и косных тел, живых организмов и горных пород. К биокосным телам относят также часть природных вод: моря, озера, реки, пруды, некоторые грунтовые воды, являющиеся, по выражению академика Г. Н. Высоцкого, ареной жизни. Почва в биосфере играет особую роль — она переходное звено из мира живой в мир неживой природы, из биосферы в геосферу.

Горные породы содержат те же самые элементы, которые нужны растениям (кроме азота, которого в большинстве горных пород нет). Но эти элементы хранятся там, как в сейфе, от которого потерян ключ. Растения-пионеры — лишайники, мхи, водоросли, поселяющиеся на горных породах, разрушают их и превращают в почву. Они открывают «сейф» для других растений. И почва начинает жить. Трупы животных, растительные остатки — все в почве превращается в питательные вещества для растений.

Горная порода остается такой же, какой она образовалась в результате излияния магмы и преобразования при высоком давлении и соответствующих температурах, или выветривается, превращаясь в другую горную породу. Помещенная в музей горная порода не меняется.

Судьба образовавшейся из геологической породы почвы может сложиться по-разному. Она может очень долго существовать и развиваться на месте своего образования без видимых перемещений отдельных ее частей, без перемешивания. Но может случиться так, что по какой-либо причине почва будет повреждена. Человек выроет траншею, ветер выворотит дерево — перемешиваются почвенные слои. Но проходит сто — двести лет, и в естественных условиях на том же месте восстанавливается та же почва. Происходит как бы ее регенерация (как восстановление оторванного хвоста у ящерицы).