Почва - самый поверхностный слой суши земного шара, возникший в результате изменения горных пород под воздействием живых и мертвых организмов (растительности, животных, микроорганизмов), солнечного тепла и атмосферных осадков. Почва представляет собой совершенно особое природное образование, обладающее только ей присущим строением, составом и свойствами.

Почва - важнейший компонент всех наземных биоценозов и биосферы Земли в целом, через почвенный покров Земли идут многочисленные экологические связи всех живущих на земле и в земле организмов (в том числе и человека) с литосферой, гидросферой и атмосферой.

В 2001 г. в мире проживало около 6 миллиардов человек. Площадь земной суши составляет примерно 149 млн. кв. км., то есть на долю каждого из нас приходится около 2,5 Га земли. Однако почти 70% суши не могут использоваться для земледелия. К ним относятся: шапки полярных льдов, мерзлый грунт, непригодные для этих целей крутые и скалистые горы, пустыни и территории, покрытые голыми скалами или слишком тонким для возделывания слоем почвы. Две трети оставшихся 30% годятся только для выпаса скота. Таким образом, лишь на 10% земной поверхности можно выращивать сельскохозяйственные культуры.

Итак, в 2001 г. на каждого из нас приходилось в среднем 0,25 Га пахотных земель. Эксперты же считают, что для производства нынешнего объема продуктов питания необходимы 0,5 - 0,7 Га на человека.

Образование почвы.

Началом процесса почвообразования нужно считать тот момент, когда на продуктах выветривания горных пород поселились растительность и микроорганизмы. С этого момента раздробленная горная порода стала почвой, то есть качественно новым телом, обладающим рядом качеств и свойств, важнейшим из которых является плодородие.

Почва образуется из поверхностной горной породы, получающей название «материнской», путём влияния на неё климатических условий (температуры, воздуха, воды и др.), живых организмов, при известном рельефе местности и в течение известного промежутка времени, определяющего почвенный возраст.

. Почвообразующие породы.

Почвообразующей (материнской) породой называется всякая горная порода, на минеральной основе которой возникает и развивается почва. Между почвой и почвообразующей породой происходит постоянный обмен энергией (особенно тепловой), газами, парами воды и растворами. Этими породами чаще всего являются продукты выветривания осадочных пород. Залегая, непосредственно, на поверхности земли, они служат основными материнскими породами. Наиболее распространенными материнскими породами являются континентальные четвертичные отложения: древние и современные ледниковые образования (морена), лесс и лессовидные породы, аллювий, делювий, элювий и др. Большое значение имеют химические и физические свойства горных пород. Минеральная часть любой почвы содержит в себе, в основном, те элементы, которые входили в минеральный состав материнской породы, а интенсивность и характер почвообразовательных процессов напрямую зависят от таких факторов, как гранулометрический состав породы, ее плотность, пористость и теплопроводность.

. Климат в почвообразовании.

Климат играет огромную роль в процессах почвообразования, его влияние очень многообразно. Почвенный климат известным образом сказывается на свойствах почвы (содержание перегноя, температура, влажность, условия аэрации и др.) и, в свою очередь, зависит от почв, произрастающей на ней растительности и элементов рельефа. Наиболее важными элементами климата в почвообразовании являются осадки и приток лучистой энергии солнца (тепло и свет). Неравномерное периодическое выпадение осадков местами создает и неблагоприятный водный режим почвы, характеризующийся сменой периодов иссушения периодами избыточного увлажнения.

Температура влияет на скорость химических и биологических процессов, протекающих в почве. Температурные условия местности и продолжительность вегетационного периода определяют длительность интенсивного сезонного почвообразования. На почвообразование может влиять ветер, вызывая дефляцию. Ветер способствует обмену воздуха атмосферы и почвы, усиливая испарение воды с поверхности земли и из почвы. Климат оказывает влияние на почву не только непосредственно, но и косвенно, поскольку существование той или иной растительности, обитание тех или иных животных, а также интенсивность микробиологической деятельности обусловлена именно климатическими условиями.

. Растения и животные в почвообразовании.

Растения и животные принимают большое участие в почвообразовании. Растения, пронизывая корнями, верхний слой почвообразующей породы, извлекают из ее нижних горизонтов питательные вещества и закрепляют их в синтезированном органическом веществе. Вследствие разложения растительных остатков в почве накапливается перегной, имеющий огромное значение в плодородии почвы. Растительные остатки в почве являются необходимым питательным субстратом и важнейшим условием развития многих почвенных микроорганизмов.

Животные в процессе своей жизнедеятельности значительно ускоряют разложение органических веществ. Видную роль играют черви, жуки, личинки, а также и норные животные, такие как кроты, мыши, суслики, сурки, и пр. Многократно перерывая почву они способствуют смешиванию органических веществ с минеральными, а также повышению водо - и воздухопроницаемости почвы, что усиливает и ускоряет процессы разложения в почве органических остатков. Также, они обогащают почвенную массу продуктами своей жизнедеятельности. Растения и животные принимают большое участие в выветривании горных пород.

. Микроорганизмы в почвообразовании.

В последнее время установлена выдающаяся роль микроорганизмов в деле почвообразования, особенно бактерий и сапрофитных грибков. Число их достигает сотен тысяч и даже миллионов на 1 см 2 почвы в её верхнем слое. Принадлежа к разряду аэробных или анаэробных, микроорганизмы производят всевозможные продукты окисления, раскисления, нитрификации и денитрификации. При известной комбинации влажности, температуры и прочих образующих факторов микроорганизмы служат простыми разносчиками кислорода и других газов, играют роль фермента. Наиболее изучены нитрифицирующие бактерии Nitrosоmonas (переводит аммиак в азотистую кислоту) и Nitrobacter, окисляющий азотистую кислоту в азотную (Шлезинг, Мюнц, Виноградский). Вообще, большинство физико-химических процессов, совершающихся в почве, в настоящее время приписывается деятельности почвенных микроорганизмов.

. Рельеф в почвообразовании.

Рельеф местности — очень важный фактор в деле почвообразования. Крутизной склона обуславливается механическое действие проточной воды, то есть обогащение или обеднение почвы тонкими и растворимыми веществами, а положением склона относительно стран света - температура и влажность почвы, а следовательно, почти все внутренние (химико-биологические) процессы почвообразования. Рельеф оказывает косвенное влияние на формирование почвенного покрова. Его роль сводится, в основном, к перераспределению тепла и увлажнения.

. Возраст почвы в почвообразовании.

Почвенным возрастом называется время, протекшее с момента выхода поверхностной горной породы из-под воды или льда, то есть от начала выветривания. Значение возраста в деле почвообразования для молодых почв, несомненно, для старых - проблематично. Одни полагают, что выветривание почв, накопление органических веществ, увеличение мощности и пр. - беспредельно, другие же, на основании некоторых вычислений, утверждают, что через известный промежуток времени наступает равновесие между приходом и расходом перегнойных и др. веществ в почвах, которые и делаются спелыми.

Виды почв.

. Каменистая почва.

Решающее значение того, какие растения будут расти на такой почве, имеет природа горной породы. Главное значение имеют тут отличия в твердости, пористости, теплоемкости и теплопроводности. Главные горные породы это: гранит, известняк, доломит, песчаник, глинистый сланец, базальт и пр.

Песчаная почва.

Песок состоит из отдельных зерен различных минералов, преимущественно кварца, а также роговой обманки, полевого шпата, слюды, иногда извести (напр. в коралловом песке, песке из вулканических продуктов и пр.) Достоинство песчаных почв, как питательной среды, находится в зависимости от химических свойств слагающих ее зерен: чистый кварцевый песок бесплоден, т. к. кварцевые зерна не подвергаются выветриванию и, вследствие этого, не могут служить пищей растению. Гумус с трудом образуется в сухой, рыхлой, песчанистой почве, т. к. органические части почвы при свободном доступе воздуха легко подвергаются окислению и разложению.

. Известковая почва.

Известковый песок из зерен углекислой извести содержит больше питательных веществ, чем кварцевый песок. Он обладает несколько большей водоемкостью и менее легко высыхает.

. Глинистая почва.

Глинистая почва отличается большой поглотительной способностью и гигроскопичностью (может поглощать из воздуха 5-6% водяных паров). Она трудно проветривается; обстоятельство это неблагоприятно для растений и ведет к образованию кислот и заболачиванию почвы. В основном в состав глинистой почвы входит глина, в свою очередь в состав глины входит каолин (водный силикатный глинозем), являющийся значимым питательным веществом для растений. В смеси с песком, гумусом и известью глинистая почва делается весьма плодородной.

. Гумусовые почвы.

Данный вид почвы образуется из растительных и животных остатков и отбросов и, преимущественно из животных экскрементов на разной степени разложения. В образовании его играют выдающуюся роль микроорганизмы (бактерии, грибы, монеры и др.), а также более крупные животные, преимущественно дождевые черви.

Гумусовые вещества образуют с трудно растворимыми питательными веществами растений легко растворимые соединения и исправляют, таким образом, питательное значение почв. Они существенно изменяют физические свойства почвы; применимо к минеральным почвам, они увеличивают ее поглотительную способность, тепло, водоемкостью и многое другое. К гумусовым почвам относятся торфяные и иловые почвы.

. Солончаковая почва.

Почва, пропитанная хлористым натрием, состав которой может быть весьма разнообразным.

Состав почв.

Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой частей. Соотношение их неодинаково не только в разных почвах, но и в различных горизонтах одной и той же почвы.

. Твердая часть почвы представляет собой минеральные и органические частицы, составляющие 80 - 98 % почвенной массы. Они состоят из песка, глины, илистых частиц, обломки и частички первичных минералов (кварца, полевых шпатов, роговых обманок, слюды и др.). Минералогический состав твердой части почвы включает в себя такие вещества как: Si, Al, Fe, К, Mg, Ca, С, N, Р, S и микроэлементы: Cu, Mo, I, В, F, Pb и многие другие.

Органический состав твердой части почвы представлен продуктами жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов (белки, углеводы, органические кислоты, жиры, лигнин, смолы), а также сложным комплексом гумусовых веществ, состоящим из углерода, кислорода, водорода, азота и фосфора.

. Жидкая часть почвы (почвенный раствор) - вода с растворенными в ней органическими и минеральными соединениями. Воды в почве содержится от 0,1% до 60%. Жидкая часть участвует в снабжении растений водой и растворенными элементами питания.

. Газообразная часть (почвенный воздух) заполняет поры, не занятые водой. В состав почвенного воздуха входит углекислый газ, кислород, метан, летучие органические соединения и пары воды. Состав почвенного воздуха существенно отличается от атмосферного и зависит от протекающих процессов. Между почвенным и атмосферным воздухом происходит постоянный газообмен. Корневые системы высших растений и аэробные микроорганизмы энергично поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Избыток CO2 из почвы выделяется в атмосферу, а атмосферный воздух, обогащенный кислородом, проникает в почву.

Свойства почв.

. Химические свойства.

Химические свойства почвы определяются процессами, происходящими в основном между ее твердой и жидкой частями. По закону действующих масс в почве образуются и поступают в раствор различные вещества, в ней устанавливается подвижное равновесие между твердой частью и почвенным раствором. Почвенный раствор образуется в процессе почвообразования в течение длительного времени в результате движения воды в почве и смачивания ее. Реакция почвенного раствора создается при взаимодействии почвы с водой или растворами солей, характеризуется концентрацией водородных и гидроксильных ионов. Реакция может быть кислой, щелочной или нейтральной. Различают активную (актуальную), возникающую за счет слабых кислот (главным образом углекислоты, органических кислот), кислых солей, минеральных кислот (H2SO4), и потенциальную кислотность.

Буферность - способность почвы противостоять изменению ее активной реакции (рН) при внесении в почву кислот или щелочей; она присуща твердой фазе почвы и зависит от ее химического, коллоидного и механического состава.

. Физические свойства почвы.

Физические свойства почвы разделяются на основные (объемный и удельный вес, пористость, пластичность, липкость, связность, твердость, спелость) и функциональные (водные, воздушные и тепловые). К последним относят способность поглощать (впитывать) выпадающие осадки или оросительную воду, пропускать, сохранять или удерживать ее, подавать из глубоких горизонтов к поверхности, снабжать ею растения и т.д. Вода значительно изменяет физические, химические, тепловые и воздушные свойства почвы. Физические свойства почвы, тесно связанные с другими ее свойствами, изменяются в соответствии с ходом почвообразования, а с изменением свойств изменяется и почвообразование.

. Плодородие почв.

Плодородие почвы - способность почвы удовлетворять потребности растений в питательных веществах, влаге, воздухе, биотической и физико-химической среде. Плодородие почвы обеспечивает урожай сельскохозяйственных культур, а также биологическую продуктивность дикой растительности.

Роль почвы в жизни человека.

Мы так часто слышим слова "земля кормилица", что почти не придаем им значения. А ведь правильнее было бы сказать, что растут деревья и трава, шумят леса и колышется в поле пшеница только благодаря тому, что у нас есть земля, а точнее почва. Образование почвы началось с появлением на Земле первых живых существ, так что именно им мы обязаны жизнью, и не только генетически. С давних времен люди знали, что окружающий их мир обладает удивительным свойством, которое было названо плодородием. Наиболее заметно, наиболее повседневно близко и понятно людям проявляла это свойство почва, которой своим существованием и развитием обязан современный растительный и животный мир. Она является необходимым условием для жизни растений, животных, человека. Возделывая сельскохозяйственные культуры, люди обратили внимание на то, что урожай, выращенный из семян одного и того же растения, оказывается неодинаковым на различных земельных участках.

Почве принадлежит важная роль и в природной среде обитания человека. Почва, относясь к категории невозобновимых природных ресурсов, является основным средством сельскохозяйственного производства. Международные декларации и соглашения по проблемам природопользования ("Всемирная стратегия охраны природы", "Всемирная почвенная хартия", "Основы мировой почвенной политики") утверждают значение почвы как всеобщего достояния человечества, рационально использовать и охранять которое должны все люди Земли.

В настоящее время проблема взаимодействия человеческого общества с природой приобрела особую остроту. Становится бесспорным, что решение проблемы сохранения качества жизни человека немыслимо без определенного осмысления современных экологических проблем. Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Кроме того, почва является важнейшим природным образованием.

Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн. кв.км или 86,5% площади суши. Пашня и многолетние насаждения в составе сельскохозяйственных угодий занимают около 15 млн. кв. км. (10% суши), сенокосы и пастбища - 37,4 млн. кв. км. (25% суши). Общая пахотная пригодность земель оценивается различными исследователями по-разному: от 25 до 32 млн. кв. км.

Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Современный почвенный покров формировался на протяжении тысячелетий, в условиях, которые в настоящее время полностью изменились. Отсюда неизмеримо возрастает значение правильного и эффективного использования и сохранения почвенных ресурсов.

Почва и здоровье человека.

Большинство микроорганизмов, обитающих в почве, — сапрофаги, которые не приносят вреда животным организмам. Вместе с тем постоянно или временно в почве обитают патогенные, болезнетворные микроорганизмы, возбудители инфекционных заболеваний. Вот они то и представляют опасность. К патогенным бактериям относятся возбудители таких опасных инфекционных заболеваний, как сибирская язва, газовая гангрена, столбняк, ботулизм.

Заражение человека через загрязненную почву может наступить при самых различных обстоятельствах: непосредственно при обработке почвы, уборке урожая, строительных работах и прочих условиях. К числу наиболее опасных болезней человека и животных относится сибирская язва. Возбудитель сибирской язвы — сибиреязвенная палочка, которая, попадая с мочой и испражнениями больных животных в почву, образует вокруг себя спору и в таком состоянии может сохраняться годами, особенно в каштановых и черноземных почвах. Животные, поедая корм, загрязненный этой палочкой, заражаются сибирской язвой. Человек заражается сибирской язвой, как правило, при контакте с больными или павшими животными, через продукты и сырье, полученные от больных животных (мясо, шерсть, шкура), а также при непосредственном соприкосновении с почвой.

Столбнячная палочка - спороносная палочка, представляющая опасность для человека. Заражение человека происходит через поврежденную кожу или слизистую при контакте с зараженной почвой. Столбнячная палочка является возбудителем ботулизма - тяжелого пищевого отравления. По силе своего действия на организм человека и животного этот токсин превосходит все другие бактериальные токсины и химические яды.

Гангренозная палочка - споры палочки вызывают газовую гангрену, протекающую в виде быстро распространяющегося отека тканей и их омертвления.

Из числа временных микроорганизмов, обитающих в почве, большую группу составляют возбудители кишечных инфекций (брюшного тифа, паратифов, дизентерии, холеры), бруцеллеза, туляремии, чумы, коклюша. Они попадают в почву только при определенных условиях (с выделениями больных, с нечистотами и т.д.). Нельзя сказать, что почва является благоприятной средой для их обитания. Некоторые из них погибают в виду недостатка питательных веществ, а некоторые способны сохраняться в почве до полу года.

Возбудители туберкулеза, проказы и дифтерии - при попадании в почву также представляют опасность. Обычно заражение человека кишечными инфекциями происходит через загрязненные овощи. Однако не меньшую опасность представляет вторичное загрязнение подземных и поверхностных вод. Палочки туберкулеза остаются жизнеспособными до 15 месяцев, дифтерийные палочки живут около двух недель.

Кроме всего прочего определенное влияние на здоровье человека может оказать химический состав почвы. Микроэлементы поступают в организм человека с растительной и животной пищей, отчасти с водой по схеме: почва — растение — организм животного. Уровень обеспеченности растительных и животных организмов микроэлементами зависит от содержания их, прежде всего в почве. Недостаток или избыток микроэлементов в почве приводит к недостатку или избытку их не только у травоядных, но и плотоядных животных, а также в организме человека. Это влечет за собой ослабление или усиление синтеза биологически активных веществ, в состав которых входят микроэлементы, нарушение процесса промежуточного обмена веществ, возникновение заболеваний.

Исследование почвы.

Какая почва находится у нас на участке? Что за вещества содержатся в ней? Насколько безопасно использовать ее в сельскохозяйственных целях? Почва является весьма сложным биохимическим веществом, обладающим определенной инертностью по отношению к веществам, вносимым извне. Из-за этой инертности и буферности почвы в ряде случаев оказывается недостаточным внесение минеральных и органических удобрений для восполнения питательных элементов в растениях.

Дефицит же любого питательного элемента в растении приводит к заметным аномалиям в его росте и развитии. В такой ситуации не удается обычными агротехническими приемами добиться создания здорового и красивого сада. В этом случае актуальным становится исследование почвы. В настоящее время самым точным и надежным способом проверки почвы на качество, пригодность для использования - это ее химико-бактериологическое исследование. Благодаря аналитической химии на сегодняшний день мы можем провести абсолютно любую экспертизу почвы.

. Химическое исследование почвы.

Почва — поверхностный слой Земли, обладающий плодородием. Почва является полифункциональной четырёхфазной системой, образовавшейся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов. Её рассматривают как особую природную мембрану (биогеомембрану), регулирующую взаимодействие между биосферой, гидросферой и атмосферой Земли. Формируется под влиянием климата, рельефа, исходной почвообразующей породы, а также живых организмов.

Химический состав почвы неоднороден и может существенно изменяться в зависимости от территорий. Почва активно подвергается воздействию со стороны хозяйственной и промышленной деятельности человека. В почву попадает целый ряд опасных загрязняющих веществ (очень распространено загрязнение почвы нефтепродуктами и тяжёлыми металлами). Их содержание строго нормируется санитарными нормативами.

Прежде чем приступать к каким либо ландшафтным работам, желательно провести химическое исследование почвы. Исследование позволяет своевременно выявлять специфические проблемы, связанные с почвой.

Обобщив сказанное выше можно сделать вывод: результаты проведенного исследования почвы дают возможность установить химический состав и свойства почвы. Он позволяет выяснить общее содержание в почве С, N, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Р, S, K, Na, Mn, Ti и др. элементов, даёт представление о содержании в почве водорастворимых веществ (сульфатов, хлоридов и карбонатов кальция, магния, натрия и др.), определяет поглотительную способность почвы, выявляет обеспеченность почвы питательными веществами - устанавливает количество легкорастворимых (подвижных), усваиваемых растениями соединений азота, фосфора и калия, определяет находящиеся в почве тяжелые металла (Cd, Zn, Cr ,Co и т.д), оказывающие токсическое воздействие на человека; способствует определению групп растений, которые способны прижиться и благополучно произрастать на данной территории.

. Бактериологическое исследование почвы.

К сожалению, почва является вместилищем не только полезной микрофлоры и фауны, но и патогенной. Учитывая определенную эпидемиологическую роль почвы как фактора распространения некоторых инфекционных заболеваний животных и человека, в санитарно-противоэпидемической практике проводят ряд мероприятий, направленных на защиту почвы от загрязнения и инфицирования ее патогенными видами микроорганизмов. Среди патогенных обитателей почвы особое значение приобретают возбудители заболеваний человека. Наиболее уязвимы к ним дети.

Жизнедеятельность микроорганизмов в почве, их качественный и количественный состав определяется почвенными условиями: наличием питательных веществ, влажностью, аэрацией, реакцией среды и температурой. Большое влияние, как на общую численность, так и на соотношение отдельных систематических групп микроорганизмов оказывает тип почвы. В составе микрофлоры почвы выделяют следующие группы микроорганизмов:

Бактерии аммонификаторы, вызывающие гниение трупов животных, остатков растений, разложение мочевины с образованием аммиака и других продуктов

Нитрифицирующие бактерии

Бактерии, участвующие в круговороте серы, железа, фосфора и других элементов (серобактерии, железобактерии)

Бактерии, расщепляющие клетчатку, вызывающие брожение.

Бактериологическое исследование почвы включает определение общего количества сапрофитных бактерий, БГКП (коли-титр и коли-индекс), клостридий (перфрингенс-титр), термофильных бактерий, нитрифицирующих бактерий, определение актиномицетов, грибов, сальмонелл, шигелл, возбудителей столбняка, ботулизма, бруцеллеза, сибирской язвы.

Как правило, на участках для детей выделяют площадку под подвижные игры, которая имеет деревянное или газонное покрытие. Но разве можно удержать маленький вихрь в замкнутом пространстве? Исследовательский интерес толкает детей на поиск приключений. Маленький ребенок на участке успевает побегать по газону, залезть на развесистое дерево, благополучно приземлиться на землю, поплескаться в мелководье пруда, поковыряться в почве цветника или декоративного огорода, перепробовать все яркие ягоды и плоды. Естественно, что в организм ребенка могут попасть и болезнетворные организмы. Исследование почвы на присутствие возбудителей заболеваний человека в подобных случаях имеет исключительное значение.

Почва - колоссальное природное богатство, обеспечивающее человека продуктами питания, животных - кормами, а промышленность сырьем. Веками и тысячелетиями создавалась она. Поэтому, охрана почвы, является одной из первостепенных задач Российского государства.

P.S.: "Почвой следует называть "дневные", или наружные, горизонты горных пород,

естественно измененные совместным воздействием воды, воздуха и

различного рода организмов, живых и мертвых".

Докучаев В.В.

Экополис. Все права защищены.

Почва - это важнейший элемент биосферы Земли, связующее звено живой и неживой природы. Не будь плодородной почвы на планете, растительный и животный мир был бы невероятно бедным, а рельеф земного шара - однообразным. Рассмотрим, как образуется почва, и какие факторы влияют на ее формирование.

Образование почвы

Почвообразование - процесс очень длительный и непрерывный. В его основе лежит взаимодействие живой и неживой природы.

Абсолютно все почвы на нашей планете, независимо от их вида, образованы из горных пород. Благодаря им в грунте концентрируются минеральные соли. В течение многих сотен и тысяч лет происходит разрушение горных пород. На этот процесс оказывают влияние следующие факторы:

• вода;
• воздух;
• солнечное тепло;
• живые организмы.

Мельчайшие частицы горных пород скапливаются в расщелинах скал, скатываются в низины. Постепенно на них начинает прорастать трава, мелкие кустарники. Корни растений продолжают расширять пространство, улучшают воздухообмен в почве.

Рис. 1. Растения на скалах

Активное участие в образовании почвы принимают и живые существа: микроорганизмы, насекомые, поземные животные. В результате их жизнедеятельности происходит рыхление почвы, смешивание ее с растительными остатками.

Образование гумуса

Растительные и животные остатки разлагаются и формируют плодородный почвенный слой – гумус. Его толщина совсем небольшая - до 2 см.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

Гумус - это самая важная часть любой почвы, только благодаря ему создаются условия для роста растений. Чем его больше в почве, тем богаче растительность.

Рис. 2. Гумус

Над созданием гумуса трудятся все организмы, живущие в земле: различные бактерии, водоросли, микрогрибы, насекомые. Они тщательно измельчают сгнившие растения и подготавливают их для дальнейшей переработки. Большую роль в создании гумуса играют дождевые черви. Они пропускают через себя почву, благодаря чему она существенно обогащается органическими и минеральными веществами.

Гумус - это природное богатство, которое невозможно создать вручную. Даже сейчас, в самых современных лабораториях, ученым не удается в точности повторить уникальный состав гумуса. Только многолетняя работа матушки-природы способна сотворить такое чудо.

Рис. 3. Песчаные почвы - самые бедные

Свойства почвы

Самым важным свойством любого почвенного покрова является его плодородие - способность обеспечить полноценный рост и развитие растений.

К физическим свойствам почвы относят:

• кислотность;
• микробный состав;
• влагоемкость - способность впитывать и удерживать влагу;
• механический состав - размер и плотность частичек почвы.

Что мы узнали?

Из статьи по программе за 3 класс по окружающему миру мы узнали, как происходит почвообразование, как формируется плодородный слой, как в почве образуются минеральные соли. Почвенный покров очень важен для жизни на планете, а на его создание влияет множество факторов.

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.1 . Всего получено оценок: 8.

ПОЧВА - ВЕЛИЧАЙШЕЕ БОГАТСТВО ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

Жизнь человечества неразрывно связана с почвами. Только на почве могут развиваться растения, которые дают людям продукты пита­ния и сырье для промышленности. Рыхлым, тонким слоем почвы покрывают почти всю сушу. Они обладают особым свойством - плодороди­ем и этим отличаются от бесплодных горных пород. Веками, тысячелетиями создавалось это величайшее природное богатство, и пользовать­ся им нужно разумно. История знает немало примеров, когда люди, сами того не зная, разрушали плодородный слой земли, что при­водило к упадку целые страны и народы. Это было в прошлом, но и сейчас неумелое исполь­зование почв грозит бедствием.

Только хоро­шо изучив почвы, можно найти пути для повы­шения их плодородия, предохранения от разру­шения, научиться правильно использовать почвы в сельском и лесном хозяйстве.

Как образовались почвы

Почвы - это продукт «переработки» гор­ных пород растениями и животными. Скорость переработки зависит от климата, рельефа и других условий. На образование почв влияет многое: материнская порода, т. е. горная поро­да, на которой формируется почва, рельеф местности, степень увлажнения, характер и со­став растительности, климат и др. Поэтому так разнообразны почвы на всей Земле и на терри­тории нашей страны. Образование почв нача­лось с момента возникновения жизни на Земле. Почвы создаются живыми организмами, и, в свою очередь, их жизнь зависит от почв.

Как образуется почва, можно наблюдать и сейчас. На голых скалах первыми поселяются микроорганизмы, питающиеся главным обра­зом минеральными соединениями горной поро­ды. Выделяя органические кислоты и другие вещества, микроорганизмы постепенно разъеда­ют горные породы и изменяют их химический состав. Теперь здесь могут поселиться низшие растения - лишайники и мхи. Они более энер­гично, чем микроорганизмы, разрушают породы и еще глубже изменяют состав их. Отмирающие мхи и лишайники разлагаются микроорганиз­мами. Так образуется перегной (гумус). Это еще очень маломощная почва, но она уже со­держит необходимую пищу для высших травя­нистых и древесных растений.

Высшие растения и животные окончательно преобразуют горные породы в почвы. Ежегодно отмирающие части деревьев и кустарников дают много пищи микроорганизмам и живот­ным. Перерабатывая ее, они производят еще больше различных веществ, разъедающих гор­ные породы. Под их влиянием увеличивается мощность почв и в верхних слоях ее накапли­вается перегной. Он содержит важные для ра­стений питательные элементы: азот, фосфор, калий и многие другие.

Теперь в почвах появляются микроорганиз­мы, которые увеличивают количество питатель­ных веществ, доступных для растений, напри­мер бактерии, превращающие белковый азот отмерших растений и перегноя в аммиак, а за­тем в азотистую и азотную кислоты. Соединя­ясь с кальцием, натрием или калием, содержа­щимися в почвах, азотная кислота дает соли, которые легко усваиваются растениями. Другие бактерии, клубеньковые, поселяясь на корнях бобовых растений, усваивают азот из воздуха и обогащают им почву.

Перегной не только обогащает почвы пита­тельными веществами, но и участвует в обра­зовании их структуры. Структурой называется способность почв распадаться на мелкие комоч­ки различного размера. Эти комочки образуются в результате склеивания мелких частиц почвы перегноем с помощью бактерий и корней расте­ний. Лучшие почвы имеют мелкокомковатую или зернистую структуру, с комочками диамет­ром от 1 до 10 мм (от просяного зерна до горо­шины). В такой почве образуется много пустот, или пор, бактерии и корни растений беспере­бойно снабжаются воздухом и влагой и лучше развиваются. Такой структурой обладают пло­дородные черноземы и близкие к ним почвы.

Строение почвы

По внешним признакам можно определить, как и когда образовалась почва и каковы ее основные свойства. Для этого важно, как говорят почвоведы, правильно прочитать про­филь почвы. Он состоит из трех различных, но в то же время связанных между собой почвенных горизонтов. По ним можно проследить постепенное превращение почвообразующей горной породы в почву.

Верхний горизонт (гумусовый) - наиболее измененная растениями и животными почвообразующая порода. Почвоведы обозначают его буквой А. Этот горизонт самый темный, цвет его зависит от перегноя, накапливающегося здесь. Чем старше почва и чем благоприятнее условия для ее образования, тем мощнее гуму­совый горизонт. Мощность его колеблется от нескольких сантиметров до 1 м и более в за­висимости от вида почв.

В некоторых почвах под горизонтом А образуется светлый, белесый, напоминающий цветом золу горизонт А 2 . Если в почве есть такой горизонт, значит, из нее сильно вымы­ваются гумусовые и минеральные вещества. Ниже лежит горизонт В. Он более плотный, и через него труднее просачивается вода.

Это копилка для железа и алюминия, вымывае­мых из верхних горизонтов. Поэтому горизонт В часто имеет красновато-бурую окраску. Мощность его в разных почвах колеблется от 5-10 см до 1 - 1,5 м.

Лежащий под ним третий горизонт представ­ляет собой слабо измененную почвообразующую породу. Его обозначают буквой С. В нем совсем нет гумуса, но содержатся соли: уг­лекислый кальций, гипс и др. Мощность его различна.

Не всегда в почве выражены все горизонты. Такое различие в профилях почв говорит о раз­ных степенях их развития (рис. 1). Наиболее развиты древние почвы тропической зоны. Они образовались в конце третичного или в начале четвертичного геологического периода и насчи­тывают миллионы лет. А самые молодые почвы расположены в долинах рек и в районах посто­янной вулканической деятельности (например Камчатка).

Под лесами поверх горизонта А образуется горизонт А 0 , состоящий из растительных

остатков - так называемая лесная подстилка. Мощность его колеблется от 1 - 2 до 15-20 см. Лесная подстилка играет большую роль в пита­нии деревьев.

Состав и свойства почвы

Почва состоит из твердой, жидкой и газо­образной частей и живого населения. Твердая часть - это минеральные и гумусовые веще­ства. Минеральные вещества составляют от 80 до 97%, а гумусовые - от 1 до 10-20% поч­вы. Минеральная часть - это различные минералы, оставшиеся от материнской породы, и глинистая масса, образовавшаяся в процессе формирования почвы. Гумусовая часть - это различные органические кислоты и их соли. Почвы, образующиеся из торфа, на 85-95% состоят из органических веществ.

Минеральная часть почвы - это части­цы песка, пыли и глины. Соотношение в по­чвах частиц крупнее и мельче 0,01 мм харак­теризует их механический состав (рис. 2).

Жидкая часть - это вода с растворенными в ней органическими и минеральными соедине­ниями. Содержание воды в почвах может ко­лебаться от десятых долей процента до 40- 60%, что зависит от их механического состава и количества гумуса.

Газообразная часть, или почвенный воздух, заполняет поры и пустоты почвы. В отличие от атмосферного он содержит меньше кислорода и больше углекислоты. Углекислоту выде­ляют разлагающиеся растительные остатки и живые организмы при дыхании. В почвенном воздухе есть также аммиак, иногда метан и другие газы. Чем влажнее почва, тем меньше в ней воздуха, так как вода вытесняет воздух из почвенных пор.

Живое население почвы - микроорганизмы и животные (черви, личинки, насекомые и др.). В грамме почвы насчитываются миллионы и десятки миллионов микроорганизмов. Больше их около корешков растений, где они добывают себе пищу из отмерших частей корешков и кор­невых выделений и создают новые органические вещества.Состав почвы постоянно изменяется под влиянием живых организмов, воды и тепла.

Химический состав почвы говорит прежде всего о том, богата или бедна она раз­личными элементами, необходи­мыми растениям. Различают макро- и микро­элементы. Первых содержится в почве от десят­ков до сотых долей процента. Это кальций, магний, сера, калий, фосфор, железо, алюми­ний, кремнезем и др. Микроэлементов в почвах меньше сотых долей процента, но они имеют важное значение в жизни растений. К ним отно­сятся бор, молибден, марганец, медь и многие другие (см. стр. 75). В одних почвах элементы распределены равномерно, в других - их боль­ше в горизонтах В и С, а в третьих - особенно много в горизонте А. Распределение минераль­ных веществ в почвах зависит от климата и рас­тительности. Чем больше увлажняется почва, тем беднее верхние горизонты минеральными солями, и наоборот.

Почвы могут быть кислыми, ней­тральными и щелочными. Чем больше растительных остатков поступает в почву и чем медленнее они разлагаются, тем почва кислее. Щелочная реакция говорит о том, что в почве есть легкорастворимые соли - сода и др. Наиболее благоприятна для растений нейтральная реакция почв. С повышенной кислотностью почв приходится бороться; при­меняя известкование, щелочные почвы исправ­ляют гипсованием.

Рис. 1. Схема строения различ­ных почв: I - слаборазвитая поч­ва на коренных твердых породах; II - слаборазвитая почва на рых­лых песчаных породах; III - раз­витая почва под степной расти­тельностью; IV - развитая почва под лесной растительностью.

Рис. 2. Соотношение частиц глины и песка в почвах различного механического состава.

Очень важна способность почвы поглощать из водных раство­ров некоторые вещества и соли, которые затем используют растения (например, кальций, магний, калий и др.).

Из физических свойств почвы наибольшее значение имеют скважность, влагоемкость и водопроницаемость. Через поры в почве растение получает воздух и влагу. В структурных глинистых и суглини­стых почвах поры (скважность) занимают 45- 60%, в песчаных - 40-45%, а в торфяных- до 80% объема.

Глинистые бесструктурные почвы слабо про­пускают воду - она часто застаивается, почва заболачивается. Глинистые и суглинистые струк­турные почвы удерживают значительную часть воды и хорошо обеспечивают растения влагой. Через песчаные почвы вода проходит как через решето, и они быстро высыхают.

Способность почв поглощать и удерживать воду называется влагоемкостью. Наиболее влагоемки почвы глинистого механического состава, наименее - песчаного. Влагоемкость зависит не только от механического со­става почвы, но и от содержания гумуса. Чем его больше, тем выше влагоемкость почвы.

Глинистые, богатые гумусом почвы могут удерживать до 30-40% воды, а песчаные только 5-20%.

Почвенные зоны

Каждая местность имеет свою почву, отличающуюся от других составом и свойствами. Им были выделены глав­ные типы почв, образование которых связано с различными почвообразующими породами, рельефом, климатом и особенностями растительности. На равни­нах эти типы почв располагаются ши­рокими горизонтальными полосами, или зонами. В горных районах распределе­ние почв зависит от высоты гор и зо­ны сменяют друг друга снизу вверх - это вертикальная зональность.

На обширной территории Советского Союза с севера на юг сменяются зоны тундровых, лесных, лесостепных, степных, сухостепных, пу­стынных, влажносубтропических и горных почв. Каждый тип почвы соответствует опреде­ленной биоклиматической зоне (см. т. 1 ДЭ, ст. «Природные зоны»).

Зона тундровых почв тянется полосой вдоль берегов северных морей. Встре­чаются эти почвы и в горах Урала и Сибири. Тундровые почвы формируются под мхами, ли­шайниками и мелкими кустарниками в холод­ном климате. Строение почв и весь облик тунд­ры связаны с вечной мерзлотой. Ее неоттаи­вающие слои залегают на глубине от 10-20 см до 1 м. Мощность вечномерзлых пород измеря­ется десятками и сотнями метров.

Тундровые почвы маломощны и сильно забо­лочены, ведь влага не может просочиться через слой вечной мерзлоты. На поверхности их зале­гает небольшой торфянистый горизонт, а под ним тонкий гумусовый горизонт с малым со­держанием гумуса. Тундровые почвы кислые, из-за избытка влаги в них недостаточно посту­пает воздух, поэтому в почвах тундровой зоны преобладают закисные формы железа. Они при­дают почвам особую серо-сизую или голубова­тую окраску.

В естественном состоянии эти почвы исполь­зуются только как пастбища для оленей. На осушенных, хорошо обработанных и удобрен­ных тундровых почвах родятся ячмень, овес, капуста, картофель.

На сотни километров к югу от тундры рас­кинулась зона лесных почв. В север­ной части она покрыта таежными хвойными лесами. Под ними развиваются очень светлые, пепельно-серые подзолистые почвы. Несмотря на то что на поверхности их накапливается много органических остатков в виде подстилки, гумуса в этих почвах не больше 1-2,5%.

Разложение подстилки происходит медлен­но, и из нее образуются подвижные органиче­ские кислоты. Они разрушают минералы поч­вы и вместе с продуктами разрушения вымы­ваются в горизонт В. В этих почвах резко выра­жен горизонт А 2 , богатый кремнеземом. Он имеет цвет золы, поэтому такие почвы и называются подзолистыми. Эти почвы кислые, бедные питательными веществами. На них рас­тут преимущественно хвойные породы деревьев, способные извлекать из почв необходимое коли­чество питательных веществ и возвращать боль­шую часть их в почвы с опадающей хвоей.

Распаханные, эти почвы быстро теряют свое плодородие. Поэтому они нуждаются в орга­нических и минеральных удобрениях, в извест­ковании для снижения кислотности, а местами требуется и осушение.

Под хвойно-широколиственными лесами с травяным покровом развиваются дерново-под­золистые почвы. Они богаче гумусом, менее кислые. Но и эти почвы требуют хорошего удобрения и улучшения структуры.

В лесной зоне широко распространены болот­ные почвы. Они отличаются от подзолистых торфянистым горизонтом на поверхности и серо-сизой окраской толщи под ним. Почвы эти кис­лые, с близкими грунтовыми водами. После осу­шения урожаи на них бывают выше, чем на под­золистых почвах. О том, как осушают эти почвы и превращают их в плодородные поля, вы мо­жете прочитать в статье «Поля на месте болот». Зона лесостепных почв в Европейской части страны и Западной Сибири тянется сравнительно узкой полосой. В гор­ных котловинах Восточной Сибири встречаются лишь отдельные массивы этих почв.

Тундра

Широколиственные леса здесь чередуются с луговыми степями. Для этой зоны наиболее характерны серые лесные почвы, которые раз­виваются под дубовыми и липовыми лесами. В них хорошо выражен горизонт А, содержа­щий от 3 до 6-8% гумуса. Почвы эти обладают зернистой структурой, слабокислые и более плодородные, чем подзолистые.

Степная черноземная зона широко раскинулась от западных границ СССР до Енисея. Восточнее черноземы встречаются отдельными массивами, доходящими до Забай­калья.

Черноземы - это самые богатые почвы. Их плодородие создавалось многие тысячи и сотни тысяч лет. Некогда здесь на содержащих известь лёссовидных суглинках поселились степные растения, особенно ковыли. Эти степи выгля­дели примерно так, как показывает фотогра­фия. Травы еже­годно отмирали, их остатки служили пищей микроорганизмам, на­секомым и другим жи­вотным, которые способ­ствовали их разложению и превращению в пере­гной. Перегной пропи­тывал суглинок, а черви, суслики и другие живот­ные, перерывая сугли­нок, вместе с растениями создавали почву и обогащали ее гумусом. Вместе с гумусом в почве накапливались азот и фосфор, которые в пер­вую очередь необходимы растениям. В гуму­совом горизонте отдельные почвенные частицы склеивались в прочные комочки, приобретав­шие форму зерен гороха. Так создавалась проч­ная зернистая и мелкокомковатая структура черноземов. Черноземом называется почва, обладающая не только черным цветом, но и опре­деленными, только ей присущими свойствами.

В черноземах мощность гумусового струк­турного горизонта - от 50 см до полутора метров и даже больше!

Тайга

Черноземные почвы степной зоны при ее огромной протяженности неодинаковы. С нарастанием континентальности климата, его засушливости они становятся беднее перегноем и менее мощными.

Сейчас сохранились только небольшие пло­щади девственных черноземов в заповедниках (около г. Курска и в других местах).

Но несмотря на то что черноземы распахи­ваются не одну сотню лет, они продолжают оставаться самыми богатыми почвами мира. Больше всего черноземы нуж­даются в правильном использовании и защите от разрушения талыми водами и ветром. Кроме того, нужно заботиться, чтобы в черноземах больше накапливалось влаги: в засушливые годы растения сильно страдают от недостат­ка ее.

К югу от черноземной лежит зона сухостепных почв. Она тянется от бере­гов Черного моря до Западной Сибири. Восточ­нее сухостепные почвы встречаются отдельными пятнами в Забайкалье. В основном это кашта­новые почвы.

Они сформировались в условиях недоста­точного увлажнения и повышенной темпера­туры. Поэтому в них меньше гумуса (2-5%), гумусовый горизонт менее мощный (20-40 см), чем в черноземах. Почвы обладают высоким есте­ственным плодородием, но недостаток влаги, особенно в засушливые годы, не позволяет по­лучать ежегодно устойчивые урожаи. При ис­кусственном орошении урожаи здесь удваи­ваются и утраиваются.

Каштановые почвы незаметно переходят в бурые полупустынные почвы, которые содержат еще меньше гумуса и больше воднорастворимых солей.

Среди черноземов и особенно каштановых и бурых почв часто встречаются солонцы. В них на глубине 20-30 см и ниже содержатся водно-растворимые, вредные для растений соли. Верхние горизонты солонцов имеют плотную столбчатую и глыбистую структуру и содержат натрий. Солонцы затрудняют обработку всего земельного массива, и на них растения не дают урожая. Поэтому солонцы необходимо улучшать путем внесения гипса.

Почвы пустынной зоны - это различные сероземы и пески. Развиваются эти почвы при крайнем недостатке влаги и избытке тепла. Сероземы содержат мало гумуса (1 - 2,5%) и пропитаны угле­кислым кальцием. В них на глубине 40-80 см появляются гипс и воднорастворимые соли. Почвы эти высоко­плодородны, но только при орошении. На них выращивают хлопчатник и другие теплолюбивые сельскохозяйственные культуры.

В пустыне много солончаков. С самой по­верхности они содержат вредные для растений хлористые и сернокис­лые соли натрия, магния и др. Солончаки распола­гаются пятнами и боль­шими массивами среди незасоленных почв, что мешает освоению послед­них. Солончаки бесплод­ны до тех пор, пока из них не будут вымыты соли. Большие пространства зоны пустынь за­няты песками.

Почвы влажной субтропиче­ской зоны (Черноморского побережья Кав­каза, от Сухуми до Батуми, и южного побе­режья Каспийского моря, в Ленкорани) - крас­ноземы и желтоземы. Это кислые почвы, бедные питательными веществами, в них много алю­миния и железа. Этим объясняется их красный и желтый цвет. Развиваются эти почвы во влаж­ном и теплом в течение всего года климате, под пышными субтропическими лесами. Их исполь­зуют под чай, цитрусовые и другие культуры.

Почвы горных районов разно­образны. Они начинаются с высоты 700-1000 м и выше. Наиболее характерны для этой зоны высокогорные альпийские и субальпийские горно-луговые почвы, а также бурые горно­лесные почвы (Кавказ, Карпаты, Дальний Восток). Горно-луговые почвы используются под пастбища, а на бурых горно-лесных поч­вах растут ценные широколиственные леса, Частично эти почвы используются под вино­градники, возделываются и другие сельско­хозяйственные культуры.

Ковыльная степь

Особое место занимают почвы речных долин, или пойм. Они образуются за счет сноса в долины частиц почв с более высоких мест. Почвы долин богаты питательными веще­ствами и дают высокие урожаи трав, овощных и других культур.

КАК БОРЮТСЯ С РАЗРУШЕНИЕМ ПОЧВ

Земля может кормить бесконечно, но при одном условии: к ней нужно бережно отно­ситься, умело обращаться с ней, считаясь с особенностью почв, климата, форм земной поверхности. Если эти правила не соблюдаются, земля становится бесплодной; местами возникают заболачивание, засоление, эрозия - смыв и размыв почв стекающей водой, выдувание почв и песков, иногда называемое ветровой эрозией (правильнее - дефляция).

Что такое эрозия? Чтобы это понять, проследим судьбу капли дождя. Когда капля падает на луг, ей не удается стечь, даже если луг расположен на склоне. Ее задержат стебли трав, отмершие листья, комки почвы. Почва под лугом всегда пористая, и капля вскоре ухо­дит в ее трещинки, впитывается. Там ее нахо­дят и выпивают с пользой для себя и для лю­дей корешки растений. Иная судьба у капли, упавшей на старую и распыленную пашню, на которой образовалась корка. По ней капли текут, как по асфальту, собираясь в ручейки. Но асфальту они не приносят вреда, а вот поч­венную корку на более крутом склоне они раз­мывают, выкапывают себе русло - водороину- и частицы почвы уносят с собой. Это и есть начало эрозии.

Когда земледелец быстро заравнивает мел­кие водороины плугом или бороной почва уплы­вает, и после каждого ливня или весеннего тая­ния снега ее слой становится тоньше и тоньше. При этом смывается как раз верхний слой, наи­более богатый перегноем. Плуг начинает захва­тывать лежащие под почвой бесплодные глину или песок, выворачивая их на поверхность, на поле появляются желтые или серые пятна. Такая почва называется смытой, урожаи на ней падают.

Если водороины вовремя не заравнивать, наступает беда еще злейшая. Правда, это бывает только на пересеченной местности, где возвышенные водоразделы чередуются с доли­нами и балками. Но таких мест на Земле, и в частности в нашей стране, очень много.

Ручеек, текущий по водороине, достигает бровки балки. Здесь уклон резко увеличивает­ся. Получается порожек или даже водопадик. Сила падающей воды гораздо больше, чем теку­щей. У бровки быстро образуется ямка - вымоина. Вода, падая в нее, все сильнее бурлит и пенится, подмывая стенки ямки. Вымоина превращается в канаву - промоину, которая быстро растет вверх по склону, врезаясь в по­ле.

Промоина - зародыш оврага. Она стано­вится оврагом, когда, прорезав почву, углуб­ляется в лежащую под ней горную породу. Вред, приносимый оврагами, неисчислим. Они быстро растут в ширину и глубину. Во все стороны от них разбегаются ответвления. Как щупальца спрута, они охватывают и дробят поля, поглощая все новые участки пашни.

Распашка склонов - не единственная при­чина катастрофической, «ускоренной» эрозии. Если в балке, используемой под пастбище, пасется слишком много скота, наступает скотосбой, т. е. обеднение травянистого покрова, оголение почвы. На этих местах начинается пастбищная эрозия.

Широко распространена дорожная эрозия. Часто деревни стоят в долинах, около воды, а поля расположены на водораз­делах. Полевые дороги карабкаются вверх по склонам, пересекая их наискось. Колеи и кюве­ты перехватывают все струйки, текущие со склона, и собирают их в мощные потоки. Вскоре на месте кювета возникает овраг, который «съедает» дорогу. Ее приходится переносить, а затем та же история повторяется на сосед­нем участке.

Овраги не только «съедают» землю. Они ухитряются губить посевы на сотни метров вокруг. Овраг оттягивает к себе подземные воды, уровень их опускается на обширной пло­щади, растения сохнут. А зимой ветер сду­вает в овраги много снега. Когда наступает весна, снег стаивает бесполезно и не только не приносит влаги полям, но еще и вызывает наводнения на реках.

На степных и пустынных равнинах человек за свою бесхозяйственность получает заслужен­ное наказание от ветра. Мелкие частицы лег­ких (песчаных и супесчаных) и распыленных орудиями почв плохо скреплены друг с другом и, лишенные растительной защиты, легко от­рываются и переносятся сильным ветром. Мас­совое уничтожение природной растительности на таких почвах и их дальнейшее распыление непрерывной обработкой приводят к тому, что на крупных массивах пашни сильный ветер при сухой погоде «сдвигает» верхний слой почвы. Это означает не только постепенное уничтожение почвы в местах ее выдувания. Носимые ветром частицы почвы на своем пути губят молодые всходы, местами погребают их, наносят пыльные сугробы на дорогах, вокруг колодцев и деревень, загрязняют воду и воздух. Когда происходит сильное выдувание почв сразу на огромных площадях, возникают так называемые пыльные бури. Это подлин­ное народное бедствие.

Особенно сильно страдают от эрозии и вы­дувания почвы там, где люди осваивают це­линные земли и еще не приспособились к но­вым условиям. Известный американский уче­ный X. X. Беннет так описал освоение плато прерий (Северная Америка) его соотечествен­никами: «Белые обитатели этой новой страны в своем завоевании диких пространств поста­вили потрясающий рекорд опустошений и раз­рушений. На миллионах акров склонов, не­когда покрытых великолепными лесами, почва была снесена склоновым смывом. Овраги изре­зали богатые земли. Многие участки равнин, на которых когда-то буйно росли местные тра­вы, были покрыты сорняками или занесены сыпучими песками. Что привело к столь тра­гическим превращениям? Причина кроется в безграмотном и бездушном обращении с землей, в глубокой перекопке земли плугом.

В борьбе с выдуванием и эрозией почв лучшая защита - растительность. Защищать почвы от ветра чаще нужно не на возвышенностях, а на равнинах, здесь на легких выдуваемых почвах вводят почвозащитные севообороты. Поперек направ­ления господствующих ветров располагают за­щитные лесные и луговые полосы. На­дежным защитным средством служат также кулисы (узкие полоски) из подсолнечника, кукурузы, сорго, горчицы, которые высевают­ся по чистому пару: зимой они задерживают на полях снег, а весной спасают почву от выду­вания.

Чтобы сберечь нашу землю, а тем более излечить ту, что уже пострадала, надо не жа­леть труда и средств, внимательно изу­чать природу. А главное - лю­бить землю и помнить, что люди каждого поколения должны остав­лять своим детям в наследство землю еще бо­лее плодородной.

В.В. Докучаев заложил начало учения о факторах почвообразования. Он первым установил, что формирование почвы тесно связано с физико-географической средой.

В.В. Докучаев выделил пять факторов почвообразования – климат, почвообразующие породы, живые и отмершие организмы, возраст и рельеф местности. В современном почвоведении к перечисленным факторам добавляют хозяйственную деятельность человека, грунтовые воды. При изучении почв важно учитывать взаимные связи и влияние всех факторов почвообразования.

Функциональную зависимость почвы от факторов почвообразования можно показать схематичной формулой:

Почва = f (К+П+О+Р+ХД+ГВ) t,

где f – функция; К – климат; П – порода; О – организмы; Р – рельеф;
ХД – хозяйственная деятельность; ГВ – грунтовые воды; t – время.

Функциональная зависимость между почвой и факторами почвообразования настолько сложна, что решение вышеприведенной формулы пока не представляется возможным. Однако В.В. Докучаев указывал, что затруднения эти временные и есть все основания ожидать, что сложные зависимости между почвой и факторами, ее образующими, будут найдены. В настоящее время основанием для такого заключения являются, во-первых, нарастающие темпы получения количественных (цифровых) данных о в различных условиях и, во-вторых, широкая компьютеризация и использование математических методов изучения массовых цифровых данных.

Почвообразующие породы

Почвообразующие породы . Горные породы, на которых формируются , называют почвообразующими или материнскими. Самыми распространенными являются рыхлые осадочные породы. Имеют плейстоценовый (четвертичный) возраст. Покрывают 90 % территории внетропической части северного полушария. Осадочные породы отличаются рыхлым сложением, пористостью, водопроницаемостью и другими благоприятными для почвообразования свойствами. Мощность их может достигать больше сотни метров.

Встречаются следующие генетические типы осадочных пород: элювиальные, делювиальные, аллювиальные, моренные, водно-ледниковые, озерно-ледниковые, эоловые и др.

Материнская порода является материальной основой, субстратом, на котором формируется почва. Почва в значительной мере наследует от исходной породы ее гранулометрический, минералогический, химический состав и свойства. Однако почвообразующая порода не есть скелет почвы, инертный к развивающимся в ней процессам. Она состоит из разнообразных минеральных компонентов, различным образом участвующих в процессе почвообразования. Среди них имеются частицы, практически инертные к химическим процессам, но играющие важную роль в образовании физических свойств почвы. Другие составные части почвообразующих пород легко разрушаются и обогащают почву определенными химическими элементами, таким образом, состав и строение почвообразующих пород оказывает чрезвычайно сильное влияние на процесс почвообразования.

Так, например, в условиях хвойно-лиственных (смешанных) лесов обычно формируются почвы. Однако, когда в пределах лесной зоны почвообразующие породы содержат повышенное количество карбонатов кальция, то образуются почвы, резко отличающиеся от дерново-подзолистых. Но в ландшафтах, где расположены лёссовидные отложения, содержащие повышенное количество карбонатов кальция, формируются своеобразные дерново-карбонатные почвы, резко отличающиеся внешним видом и свойствами от . Таким образом, существенное значение имеет карбонатность породы, на которых могут образовываться почвы с хорошими физико-химическими свойствами. Лучшими почвообразующими породами являются лессы и лессовидные суглинки, а также карбонатные породы – на них образуются относительно плодородные почвы.

Рельеф принадлежит к числу важнейших факторов почвообразования. Влияет на почвообразование главным образом косвенно, перераспределяя воду, тепло и твердые частицы почвы. Влияние рельефа сказывается главным образом на перераспределении тепла и воды, которые поступают на поверхность суши. Значительное изменение высоты местности влечет за собой существенное изменение температурных условий, сравнительно незначительное изменение высоты сказывается на перераспределении атмосферных осадков, экспозиция склона имеет большое значение для перераспределения солнечной энергии, определяет степень воздействия на почву грунтовых вод.

Роль и значение макро-, мезо- и микрорельефа заметно отличается. С формами макрорельефа (равнины, горы, низины) может быть связано изменение количества осадков по мере распространения воздушных масс, приносящих их. Это создает условия для постепенной смены типов растительности, а значит, и почв. В горах при изменении высоты местности изменяется температура воздуха, характер увлажнения, что и обусловливает вертикальную зональность климата, растительности и почв.

Элементы мезорельефа (холмы, гряды, водоразделы, овраги) перераспределяют солнечную энергию и атмосферные осадки на ограниченной территории. На равнинных участках рельефа почти все атмосферные осадки воспринимаются почвой; склоны из-за стока теряют воду, а в понижениях она может излишне накапливаться, вызывая заболачивание.

Существенно различие в инсоляции южных и северных склонов – до 10°С, что отражается на водном режиме и характере растительности.

Отрицательные и положительные элементы рельефа, рядом находящиеся, имеют, как правило, разный водно-воздушный и пищевой режим, неодинаковую реакцию (рН).

Поверхностный и внутренний сток вызывает направленную миграцию твердых частиц (растворенных веществ) – устанавливается обмен веществ между формами мезо- и микрорельефа. В итоге мощность гумусового горизонта на склоне может в 2–3 раза меньше, чем в понижении. Сильный сток воды с крутых склонов вызывает , создает тяжелые условия для поселения растений.

Формы микрорельефа (мелкие западины, кочки, пригорки) содействуют возникновению отличий в среде обитания растений, формированию микроструктуры растительного покрова и большого разнообразия почвенных сочетаний и комплексов.

В зависимости от положения в рельефе и степени увлажнения различают автоморфные (почвы водоразделов, склонов), полугидроморфные (заболачиваемые) и гидроморфные почвы. Последние две группы (ряды) почв находятся в сопряженной зависимости от автоморфных почв, то есть почвы понижений испытывают воздействие поверхностных и грунтовых вод, обогащенных химическими элементами и соединениями, извлеченными из почв выше расположенных участков. Геохимическая зависимость полу- и гидроморфных почв от автоморфных называется геохимическим сопряжением .

Геохимическая связь в условиях мезорельефа имеет одностороннюю направленность.

В условиях микрорельефа эта связь имеет двухстороннюю направленность – химические элементы, мигрирующие с поверхностным стоком в микрозападины, обогащает их. Но иссушение микроповышений вызывает капиллярное подтягивание почвенных вод из понижений – некоторая часть элементов тоже подтягивается.

Климат . Большое влияние на развитие почвообразовательных процессов оказывает климат. С ним связано обеспечение почвы энергией (теплом) и водой. Именно они определяют гидротермический режим почвы.

От годового количества поступающего тепла и влаги, особенностей их суточного и сезонного распределения зависит развитие почвообразовательного процесса. Водный и тепловой режимы почвы непосредственно влияют на развитие и разнообразие организмов, величину их биомассы, на скорость и характер разложения органических веществ, на образование гумуса, разрушение минеральной части почвы. Так, в условиях сухого горячего климата большого количества гумуса в почве не накапливается – образуется небольшое количество опада, органическое вещество его быстро минерализуется. В засушливых районах в период отсутствия осадков наблюдается замедление биологических и физико-химических процессов. Иная картина наблюдается в условиях холодного, бореального климата – здесь идет замедленное разложение опада и может образовываться даже торф. Наличие морозного периода обусловливает промерзание почвы, прекращение биологических и резкую подавленность физико-химических процессов.

Гидротермический режим также обусловливает скорость и направленность процессов перемещения водорастворимых солей по профилю. Так, в условиях умеренно холодного влажного климата происходит значительный вынос органических и минеральных соединений в нижнюю часть почвенного профиля или в грунтовые воды. По-иному идут процессы перемещения солей в условиях горячего сухого климата – вода поднимается по капиллярам с нижних слоев, что может вызвать засоление почвы.

Движение воздушных масс (ветер) влияет на газообмен почвы и захватывает мелкие частицы почвы в виде пыли. Ветер вызывает процесс физического выветривания горных пород. Выдувает с поверхности почвы глинистые и пылеватые частицы, опесчанивает ее, обусловливает эрозию. Ветер может содействовать также засолению почв, занося соли с поверхности соленых водных бассейнов.
Климат оказывает влияние на почву не только непосредственно, но и косвенно, воздействуя на биологические процессы (распределение высших растений, интенсивность микробиологической деятельности).

Климатические условия земного шара закономерно изменяются от экватора к полюсам, а в горных странах – от подножия к вершине. В этом же направлении закономерное изменение испытывает состав растительности и животных. Взаимосвязанные изменения столь важных факторов почвообразования влияют на распространение основных типов почв. Следует подчеркнуть, что влияние элементов климата, так же как и всех других факторов почвообразования, проявляется лишь во взаимодействии с другими факторами. Так, например, в условиях высокогорной альпийской зоны количество осадков примерно такое же, как в условиях таежной зоны, однако одинаковое количество осадков в первом и во втором случаях не обусловливает одинаковый тип почв: в альпийской зоне развиты горно-луговые, а в таежной – подзолистые почвы, благодаря существенному различию многих факторов почвообразования.

Воды . Формирование почв происходит под влиянием поверхностных и грунтовых вод. Их роль сводится главным образом к перемещению взмученных веществ, растворенных соединений под влиянием гравитационных и капиллярных сил, гидролизу почвенных минералов; при застое воды развиваются глеевый и процессы.

Определенное влияние на почвообразование оказывают почвенно-грунтовые воды . Вода является средой, в которой протекают многочисленные химические и биологические процессы в почве. Для большей части почв на междуречных пространствах основным источником воды служат атмосферные осадки. Однако там, где грунтовые воды расположены неглубоко, они оказывают сильное воздействие на почвообразование. Под их влиянием меняется водный и воздушный режимы почв. Грунтовые воды обогащают почвы химическими соединениями, которые в них содержатся, в отдельных случаях вызывают засоление. В переувлажненных почвах содержится недостаточное количество кислорода, что обусловливает подавление деятельности некоторых групп микроорганизмов. В результате воздействия грунтовых вод формируются особые почвы.

Биологический фактор . Является ведущим в процессе почвообразования. Его развитие стало возможно только после возникновения жизни. Без жизни не было бы почвы. Почвообразование на Земле началось только после появления жизни. Любая горная порода, как бы глубоко разложена и выветрена она ни была, еще не будет почвой. Только длительное взаимодействие материнских пород с растительными и животными организмами в определенных климатических условиях создает специфические качества, отличающие почву от горных пород.

В почвообразовании участвуют следующие группы организмов: микроорганизмы, зеленые растения и животные . Действуя совокупно, они образуют сложные биоценозы. Вместе с тем каждая из этих групп выполняет специфические функции.

Благодаря деятельности микроорганизмов происходит разложение органических остатков и синтез содержащихся в них элементов в соединения, поглощаемые растениями. К микроорганизмам относятся бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли и простейшие. Их количество в 1 г почвы колеблется от миллионов до миллиардов особей. Масса микроорганизмов составляет от 3 до 8 т/га, или около 1–2 т/га сухого вещества. Особенно много микроорганизмов в верхних горизонтах почвы, в прикорневой зоне. Микроорганизмы – пионеры почвообразования, они первыми поселяются на материальной породе.

Бактерии – самая распространенная группа микроорганизмов в почве. Осуществляют разнообразные процессы преобразования органических и минеральных соединений. Благодаря их деятельности осуществляется грандиозный процесс переработки колоссального количества мертвого органического вещества, которое ежегодно поступает в почву. При этом происходит высвобождение химических элементов, которые были прочно связаны с органическим веществом.

Большое значение имеет деятельность гетеротрофов, которые обусловливают процесс аммонификации – разложение органического вещества с образованием аммонийных форм азота. Полезной является и нитрификация – деятельность автотрофных аэробных бактерий, окисляющих аммонийный азот сначала до азотистой, а потом до азотной кислоты. В результате этого растения получают такой необходимый им элемент питания, как азот. За один год деятельности нитрифицирующих бактерий может образоваться до 300 кг солей азотной кислоты на 1 га почвы.

Вместе с тем в почве с недостатком кислорода может происходить денитрификация – восстановление нитратов почвы до молекулярного азота, что ведет к потере его почвой.

Определенные группы бактерий способны поглощать молекулярный азот воздуха и переводить его в белковую форму. Этой способностью владеют свободноживущие в почве и клубеньковые бактерии, которые живут в симбиозе с бобовыми растениями. После смерти азотфиксирующих бактерий почва обогащается биологическим азотом – до 200 кг/га.

С помощью бактерий осуществляются процессы окисления различных веществ. Так, серобактерии окисляют сероводород до серной кислоты – в результате в почве за год накапливается до 200 кг/га сульфатов.

Большая группа железобактерий для поглощения углерода использует энергию окисления закисного железа.

Актиномицеты , или лучистые грибы, разлагают клетчатку, лигнин, перегнойные вещества почвы, участвуют в образовании гумуса.

Грибы . Содержание их измеряется десятками тысяч экземпляров в одном грамме почвы. Наиболее распространены плесневые грибы, а в лесных почвах – гриб-мукор. Грибы разлагают лигнин, клетчатку, белки, дубильные вещества. При этом образуются органические кислоты, способные преобразовать почвенные минералы. Часто грибы вступают в симбиоз с зелеными растениями, образуя при этом на корнях микоризу, улучшающую азотное питание растений.

Водоросли развиваются на поверхности почвы. Максимальное количество их наблюдается во влажные периоды. В лесных почвах преобладают диатомовые, сине-зеленые водоросли. Они обогащают почву органическим веществом, активно участвуют в выветривании горных пород.

Лишайники – сложное симбиотическое образование гриба и водоросли. Встречаются повсюду – на почве, на деревьях, голых скалах. Разрушают породы, воздействуя на них механически и химически. Органические остатки лишайников и минеральные зерна горной породы являются по существу примитивной почвой для поселения на ней высших организмов.

Высшие растения . Зеленым растениям принадлежит главная роль в почвообразовании. На суше ежегодно образуется 15 1010 т биомассы, синтезируемой зелеными растениями за счет фотосинтеза.

Биомасса – общее количество живого органического вещества растительного сообщества. Наибольшая биоомасса в лесных сообществах – 1–4 тыс. ц/га. Травянистые сообщества образуют меньшую биомассу. Луговые степи – 250 ц/га, сухие степи – 100 ц/га, пустыни – 43 ц/га. Часть биомассы в виде корневых остатков и наземного опада возвращается в почву. Ежегодно поступает в почву (опад, корни): таежный лес – 4–6 т/га, луговые степи – около 14 т/га, агрофитоценоз – 3–8 т/га. Растения в процессе своей жизнедеятельности синтезируют органическое вещество и определенным образом распределяют его в почве в виде корневой массы, а после отмирания надземной части – в виде растительного опада. Составные части опада после минерализации поступают в почву, способствуя накоплению перегноя и приобретению характерной темной окраски верхнего горизонта почвы. Кроме того, растения аккумулируют отдельные химические элементы, в небольшом количестве содержащиеся в почвообразующих породах, но необходимые для нормальной жизнедеятельности растений. После отмирания растений и разложения их остатков эти химические элементы остаются в почве, постепенно ее обогащая.

Вторая важная функция зеленых растений – концентрация зольных элементов и азота. До 95 % массы сухого вещества растений приходится на углерод, кислород, водород и азот. Кроме того, в растениях накапливаются так называемые зольные элементы (около 5 %) – кальций, магний, калий, натрий, сера, хлор и др. – около 70 химических элементов. Многие химические элементы накапливаются в почве (в составе органических веществ) за счет биогенной аккумуляции. Установлено, что бобовые растения в своем составе больше накапливают кальция, магния, азота; злаки – фосфора, кремнезема, т.е. имеет место избирательность в поглощении химических элементов.

Лесной опад хвойных пород, разлагаясь, образует много фульвокислот, что способствует развитию подзолистого процесса почвообразования. Под луговой травянистой растительностью развивается процесс почвообразования. Мхи выделяются высокой влагоемкостью и поэтому способствуют заболачиванию почв.

Высшие растения и микроорганизмы образуют определенные комплексы, под воздействием которых формируются различные типы почв. Каждой растительной формации соответствует определенный тип почв. Например, под растительной формацией хвойных лесов никогда не сформируется , который образуется под воздействием лугово-степной травянистой формации.

Животные организмы (насекомые, дождевые черви, мелкие позвоночные и др.), обитающие в почве, также участвуют в почвообразовании. Их в почве огромное количество. Их основная роль – преобразование органического вещества почвы. Важна и роющая деятельность почвенных животных.

Зоомасса на Земле меньше фитомассы и составляет несколько миллиардов тонн. Наибольшую зоомассу имеют широколиственные леса– 600–2000 кг/га, в тундре – 90 кг/га.

Дождевые черви – наиболее распространенная группа почвенных животных – на одном гектаре их тысячи – миллионы особей. Они составляют 90 % зоомассы в таежных и лиственных лесах. За год перерабатывают на 1 га 50–380 т почвы. При этом улучшается , ее пористость, физические свойства. Ч. Дарвин установил, что в условиях Англии на каждом гектаре черви ежегодно пропускают через свой организм 20–26 т почвы. Ч. Дарвин считал, что почва есть результат деятельности животных, и даже рекомендовал ее именовать животным слоем .

Почвенные насекомые разрыхляют почву, перерабатывают растительные остатки, обогащают почву растительным веществом, элементами минерального питания.

Землерои (суслики, кроты, мыши и др.) перерывают почву, создают в почве норы, перемешивают почву, тем самым способствуют лучшей аэрации и быстрейшему развитию почвообразовательного процесса, а также обогащают органическую массу почвы продуктами своей жизнедеятельности, изменяют ее состав.

Совершенно особый фактор почвообразования – время . Все процессы, протекающие в почве, совершаются во времени. Чтобы сказалось влияние внешних условий, чтобы в соответствии с факторами почвообразования сформировалась почва, требуется определенное время. Так как географические условия не остаются постоянными, а меняются, то происходит эволюция почв во времени. Возраст почвы – продолжительность существования почвы во времени. Почвообразовательный процесс, как и всякий другой, протекает во времени. Каждый новый цикл почвообразования (сезонный, годовой, многолетний) вносит определенные изменения в преобразование минеральных и органических веществ в почве. Степень накопления веществ в почве или их вымывания может определяться продолжительностью этих процессов, Поэтому фактор времени («возраст страны», по В.В. Докучаеву) имеет определенное значение в формировании и развитии почв.

Исследованиями установлена продолжительность протекания отдельных процессов почвообразования. Так, определенный уровень накопления, гумуса в почве устанавливается из 100–600 лет. На молодых горных моренах, отложениях спущенных озер достаточно сформированная почва образуется за 100–300 лет.

Различают понятие абсолютного и относительного возраста почв. Абсолютный возраст – это время, которое прошло с начала формирования почвы до современной стадии ее развития. Он может колебаться от нескольких тысяч до миллиона лет.

Почвообразовательный процесс начался раньше на тех территориях, которые быстрее освободились от водного и ледникового покрова. Так, на территории Беларуси молодыми являются почвы ее северной части (в границах последнего валдайского (поозерского) оледенения) - их возраст около 10–12 тыс. лет; почвы южных территорий республики имеют более зрелый возраст. Вместе с тем в границах одной и той же территории, одного абсолютного возраста почвообразовательный процесс может идти с различной скоростью. Это обусловлено территориальной неоднородностью почвообразующей породы, рельефа и др. В итоге образуются почвы с разной степенью развитости почвенного профиля – их относительный возраст будет неодинаковым.
Для определения абсолютного возраста почв и органического вещества используют радиоактивный изотоп 14С и его соотношение с 12С. Период полураспада 14С составляет 5600 лет. Изотоп 12С стабильный. Зная радиоуглеродную активность гумуса, можно определить его возраст в пределах до 40–50 тыс. лет.

Хозяйственная деятельность человека – мощный фактор воздействия на почву, особенно в условиях возрастающей интенсификации сельского хозяйства. От всех остальных факторов резко отличается по своему влиянию на почву. Если влияние природных факторов на почву проявляется стихийно, то человек в процессе своей хозяйственной деятельности действует на почву направленно, изменяет ее в соответствии со своими потребностями. С развитием науки и техники, с развитием общественных отношений использование почвы и ее преобразование усиливаются.

Человек и его вооруженность мощными средствами воздействия на окружающую среду, в том числе и на почву (удобрения, машины, осушение, орошение, химизация и др.) существенно изменяют природные экологические системы.

Мелиорация земель, вырубка или посадка леса, создание искусственных водоемов – все это соответствующим образом воздействует на водный режим территории, а значит, и почв.

Внесение минеральных и органических удобрений, известкование кислых почв, торфование песчаных и пескование глинистых почв изменяет химический состав почв, их свойства. Механическая обработка почвы вызывает смену комплекса физических, химических и биологических свойств почвы.

Систематическое применение мероприятий по повышению почвы ведет к их окультуриванию.

Однако неправильная реализация тех или иных мероприятий, нерациональное использование почв может вызвать существенное их ухудшение – привести к заболачиванию, развитию эрозии, загрязнению почвенной среды, резкому ухудшению химических и физических свойств. Поэтому воздействие человека на почву должно быть научно обосновано; направленно на повышение ее плодородия, на формирование устойчивых высокопродуктивных агроэкосистем.

На протяжении последних десятилетий было установлено, что взаимодействие факторов почвообразования приводит в движение огромные массы вещества. В результате взаимодействия горных пород и живых организмов происходит закономерное перераспределение химических элементов, своеобразный обмен вещества. То же самое имеет место в системах живые организмы – атмосфера, горные породы – выпавшая атмосферная вода и т.п. В почве эти процессы миграции протекают особенно напряженно, так как в них участвуют одновременно все факторы почвообразования. Первоначально полагали, что движение химических элементов осуществляется в виде более или менее замкнутых кругооборотов. В дальнейшем выяснилось, что движение вещества в почве многообразно, но основное значение имеют незамкнутые циклы миграции. Процессы миграции, протекающие при почвообразовании, в свою очередь, входят в общепланетарные циклы, охватывающие всю биосферу.

Следовательно, можно заключить, что почва – это особое природное образование, где процессы цикличной миграции химических элементов на поверхности суши, обмена веществ между компонентами ландшафта достигают наивысшего напряжения. Одновременно с энергичным перераспределением вещества в почве активно трансформируется и аккумулируется солнечная энергия .

Почвообразование – это сложный природный процесс образования почвы из горной породы под воздействием факторов почвообразования в пределах биогеосферы Земли.

Процессы почвообразования

Почвообразование – важное звено в процессе геологического и биологического круговорота вещества и энергии. Геологический круговорот – это процесс переноса веществ с суши в океан и обратно. Биологический круговорот – это совокупность процессов обмена веществом и энергией между почвой, материнской горной породой, атмосферой и биотой.

Почвообразование – это специфический биосферный процесс, в результате которого почва приобретает ряд специфических характеристик, отсутствующих в материнской почвообразующей породе и отличающих почву от всех других компонентов биосферы. К числу наиболее существенных характеристик такого рода относят наличие в почве специфического органического вещества – почвенного гумуса и биофильных элементов. Биофильные элементы – это элементы, которые живые организмы поглощают из геохимической среды организмами и используют их в процессах обеспечения жизни. К ним относятся: макроэлементы - N, С, О, Н, Са, Mg, Na, К, Р, S, Cl, Si, Fe и микроэлементы - Сu, Со, Mn, Zn, V, Ni, Mo, Sr, В, Se, F, Br, I.

В результате почвообразования почва приобретает специфическое строение. Почвенный профиль представляет собой систему горизонтов , более или менее параллельных дневной поверхности, формирование которых обусловлено механизмами почвообразования (рис. 2.1).

Рисунок 2.1. Почвенный профиль (фотобанк «Геофото»)

2.1.1. Основные факторы почвообразования

Почвообразовательный процесс протекает под влиянием внешних по отношению к почве природных условий – факторов почвообразования. Факторы почвообразования следует разделить на два типа: природные (естественные) и антропогенные (искусственные ).

Природные (естественные) факторы .

Выделяют шесть природных факторов почвообразования:

1. материнские, или почвообразующие горные породы;

2. климат;

3. рельеф;

4. растения и живые организмы;

5. земное тяготение

Все природные факторы являются равнозначными. Каждый из них оказывает свое специфическое влияние на почвообразование и без участия какого-либо из них почвообразование невозможно.

Почвообразующая порода является той основой, из которой формируется почва. Минеральная часть в подавляющем большинстве почв составляет 90 –95% почвенной массы. Выделяют две основные функции материнской горной породы в почвообразовании: формирование состава почвенных масс и подстилающей породы. Состав горных пород определяет химический, минералогический, гранулометрический состав будущих почв (рис. 2.2.), например, наиболее богатые почвы формируются на карбонатных суглинках, а на песках они беднее, однако теплее и лучше аэрированы. Порода в значительной степени определяет и скорость почвообразования. Материнские породы на территории России большей частью представлены четвертичными осадочными смешанными горными породами.

Рисунок 2.2. Функции и роль почвообразующей горной породы в формировании почв.

Климатический фактор определяет обеспеченность почвообразования влагой (атмосферные осадки) и энергией (солнечная радиация – свет и тепло). Климат на различных широтах земного шара различен. Различают арктический, субарктический, умеренный, субтропический и тропический климат. В соответствии с климатическими условиями различают и растительные зоны, отличающиеся количеством растительного органического вещества, и, соответственно, скоростью и продолжительностью биологического круговорота и тип процесса почвообразования. Благоприятные для жизни гидротермические условия обеспечивают протекание в почве процессов, влияют на сообщества растительных и животных организмов, увеличивая их продуктивность, что в конечном итоге влияет на интенсивность почвообразования. Известно, что при повышении температуры на 10 о С скорость химических реакций увеличивается в 2–4 раза (правило Вант-Гоффа) (табл. 2.1.).

Таблица 2.1. Суммы активных температур в различных географических поясах

*Сумма активных температур – показатель, характеризующий количество тепла и выражающийся суммой средних суточных температур воздуха или почвы, превышающий определённый порог: 0, 5, 10 о С или биологический минимум температуры, необходимой для развития растения. Например, потребность некоторых культур в тепле: яровая пшеница 1200–1700; овёс –1000÷1600; просо – 1410÷1950; гречиха – 1200÷1400; кукуруза – 1100÷2900; картофель – 1200÷1800.

Водный режим географических поясов определяют по отношению среднегодовой суммы осадков к годовой испаряемости – так называемый коэффициент увлажнения (КУ) Г.Н. Высоцкого-Н.Н. Иванова. Он является наиболее объективным показателем атмосферного увлажнения. При КУ >1 увлажнение избыточное (наблюдается в высоких широтах – примерно к северу и к югу от 50-й параллели), а при КУ<1 – недостаточное увлажнение (например, в пустынях КУ практически приближается к нулю).

Рельеф определяется характером чередования пониженных и повышенных участков суши. Различают три вида рельефа: микрорельеф (колебания высот до нескольких метров); мезорельеф (колебания высот до нескольких десятков метров); макрорельеф (колебания высот от нескольких десятков до нескольких сот метров). Влияние рельефа связано с количеством поступающего на поверхность почвы света, тепла и влаги. На степень освещения и нагрева почв влияет угол уклона рельефа, экспозиция уклона, крутизна (на южном склоне больше тепла, чем на северном). Рельеф перераспределяет полученную из атмосферы воду. Больше всего воды поступает в низинную часть рельефа. Все поднятия на земле – положительные элементы рельефа, на них меньше всего влаги. Обычно сверху находится грубая механическая порода (валуны, камень, гравий), снизу более мелкий и тонкий механический состав (суглинки, лёсы). Положительные элементы рельефа не участвуют в процессах почвообразования путём грунтовых вод, а отрицательные участвуют. Рельеф оказывает влияние на климатические условия, а соответственно на жизнь растений, животных, микроорганизмов, на перераспределение тепла и влаги, что сказывается на процессах почвообразования в целом. Кроме этого рельеф обусловливает перемещение почвенных масс по склону в результате эрозионных и аккумулятивных процессов.

Функции растительных и живых организмов в почвообразовании весьма разнообразны. Почвообразование является биогенным процессом, и оно начинается с момента появления растений и живых организмов на массивно-кристаллических или осадочных породах. Растительные и живые организмы являются единственным источником органического вещества, которое служит материалом для образования почвенного гумуса. Другая важная функция организмов базируется на способности живого вещества к избирательному поглощению элементов из почв. Благодаря этому свойству организмы в существенной степени определяют химический состав почв.На рис. 2.2. представлены растительные и живые организмы, без участия которых невозможен почвообразовательный процесс.

Зеленые низшие и высшие растения используют в процессе роста радиационную энергию Солнца, вовлекая в биологический круговорот огромное количество химических элементов, ежегодно формируя около 233 млрд. т органического вещества на поверхности и внутри почвы. Корни растений чисто механически разрыхляют почву, увеличивая водо- и воздухопроницаемость пород, изменяют своими выделениями свойства материнских пород, что способствует развитию микроорганизмов.

Микроорганизмы за счет выделяемых ими ферментов разлагают органические вещества и образуют органо-минеральные соединения – гумус. По данным Е.Н. Мишустина (1987) количество микроорганизмов колеблется от нескольких сотен в 1 г дерново-подзолистых почв до 3 миллиардов в черноземных почвах. Масса микроорганизмов может составлять от 3 до 8 т/га в черноземных почвах.

Грибы разлагают клетчатку, лигнин и другие органические вещества почвы и также способствуют образованию гумуса.

Дождевые черви (живут на глубинах до 12 м), проделывая ходы в почве, рыхлят и аэрируют ее, что способствует развитию корневой системы растений, кроме того, перерабатывая органические остатки, образуют гумус. За один год черви, живущие на 1 га способны переработать до 100 т органических остатков и перемешать ~120 т земли.

Насекомые и животные также активно разрушают органическое вещество, минерализуют его и, тем самым, выступают посредниками в обмене между почвой, атмосферой, обеспечивая круговорот элементов питания.

Земное тяготение. А.А. Роде и В.Н. Смирнов считают гравитационное поле Земли фактором, который определяет нисходящий процесс передвижения жидких и твердых веществ.

Время . Возраст почв исчисляется с начала почвообразовательного процесса. Почва – природное, постоянно изменяющееся природное тело. Считается, что тот вид, который сегодня имеют все существующие на Земле почвы, представляет собой лишь одну из стадий в длительной и непрерывной цепи их эволюции, а отдельные теперешние почвенные образования, в прошлом представляли другие формы и в будущем могут подвергнуться существенным превращениям даже без резких изменений внешних условий.

Различают абсолютный и относительный возраст почв. Абсолютным возрастом почв называют промежуток времени, прошедшей с момента возникновения почвы до нынешней стадии ее развития. Почва возникла тогда, когда материнская порода вышла на дневную поверхность и стала подвергаться процессам почвообразования. Например, в Северной Европе процесс современного почвообразования стал развиваться после окончания последнего ледникового периода.

Однако в пределах разных частей суши, которые одновременно освободились от водного или ледникового покрова, почвы далеко не всегда будут иметь в каждый данный момент одну и ту же стадию своего развития. Причиной этого могут быть различия в составе почвообразующих пород, в рельефе, растительности и других обстоятельствах. Относительным возрастом почв называют различие в стадиях развития почв на одной общей территории, имеющей одинаковый абсолютный возраст.

Время развития зрелого почвенного профиля для разных условий – от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. (Согласно данным, Л. Александровского увеличение мощности гумусового горизонта до 15 см происходит приблизительно за 100 лет). Возраст территории вообще и почвы в частности, а также изменения условий почвообразования в процессе их эволюции оказывают существенное влияние на строение, свойства и состав почвы. При сходных географических условиях почвообразования почвы, имеющие неодинаковые возраст и историю, могут существенно различаться и принадлежать к разным классификационным группам.

Итак, можно констатировать, что все естественные факторы почвообразования взаимосвязаны и действуют одновременно, оказывая влияние не только на интенсивность биологического круговорота и почвообразования, но и друг на друга. Так, изменение микроклиматических условий может вы­звать смену растительного покрова и почв. Почвы в свою оче­редь могут оказать воздействие на смену растительности и из­менить микроклиматическую обстановку

Антропогенные (искусственные) факторы . Влияние хозяйственной деятельности человека на почвооб­разование проявляется в регулировании состава и характера растительности, изменении свойств самих почв и процессов, протекающих в них. На огромных лесных и сельскохозяйствен­ных территориях производят механизированную обработку почв, при которой уничтожается естественная растительность, эксплуатируются леса, проводятся мелиоративные работы, вно­сятся органические, бактериальные и минеральные удобрения. Происходит изменение естественных физических и химических свойств почв, приостанавливаются нежелательные для чело­века направления процессов почвообразования, изменяются биологические свойства. При увеличении, например, содержа­ния кальция (известковании) в почве становится больше орга­нического вещества, меняется реакция среды, возрастает коли­чество микроорганизмов и элементов питания; в результате повышается плодородие почвы. Осушение приостанавливает бо­лотный процесс, а орошение в засушливых районах создает условия для накопления органического вещества в почвах, по­вышая плодородие почв и урожай растений.

В результате хозяйственной деятельности человека изменя­ются характер и интенсивность биологического круговорота ве­ществ, почвы дополнительно получают органическое вещество и элементы питания, формируется мощный пахотный горизонт, создаются окультуренные почвы с повышенным плодородием. Различной хозяйственной деятельностью охвачено 500 млн. га земель. Однако применение неправильных приемов ведения хо­зяйства вызывает развитие неблагоприятных почвообразова­тельных процессов: заболачивания, засоления, разрушения ор­ганического вещества и потери элементов питания.

2.1.3. Стадии почвообразования и эволюция почв

Образование почв и, соответственно, биологического выветривания горных пород, началось с появлением жизни на Земле. А до этого происходили процессы физического и химического выветривания горных пород.

В процессе почвообразования каждая почва проходит ряд последовательных стадий, направление, длительность и интенсивность которых определяются конкретным набором факторов почвообразования в каждой конкретной точке Земли. Процесс почвообразования подразделяют на ряд стадий. Историческая реконструкция эволюции почв выглядит следующим образом.

I. Стадия начального или первичного почвообразования характеризуется тем, что в тонкой приповерхностной корочке поселились микроорганизмы, и начался почвообразовательный процесс. Свойства почвенного тела, характерные для развитых почв, еще не сформировались. Первыми на горных породах поселились бактерии и сине-зеленые водоросли. Затем – диатомовые водоросли и грибная микрофлора. Часть органических соединений вступала в реакцию с минеральными веществами с образованием органо-минеральных комплексов. Постепенно улучшались условия минерального питания живых организмов за счет повышения доступности минеральных элементов благодаря продолжающимся процессам выветривания и развивающейся поглотительной способности почв. Мощность почвенного профиля на начальной стадии образования невелика (обычно несколько сантиметров), а сам профиль слабо дифференцирован на горизонты и их число невелико. В слабой степени выражена аккумуляция биофильных элементов.

II. Стадия преобразования горных пород . В горных породах продолжало накапливаться органическое вещество, развивалась поглотительная способность. Благодаря увеличению степени рыхлости пород в них постоянно содержались воздух и вода. Это создавало условия для активного химического выветривания составляющих пород минералов; возросло количество и доступность живым организмам минеральных элементов; формировались водные растворы различного ионного состава, которые передвигались в толще рыхлых пород, вступая в химические реакции; изменился температурный режим рыхлых пород по сравнению с плотными породами и т.д. Рыхлые осадочные обломочные породы с дочетвертичными почвами в последний четвертичный геологический период подверглись очередному переотложению ледниками, ледниковыми, талыми и дождевыми водами, ветром, морем, реками. Образовались новые почвообразующие породы. Эта стадия продолжалась до формирования зрелой почвы с характерным для нее профилем и набором определенных свойств.

III. Завершающая стадия формирования . Перечислим основные изменения горных пород, на завершающем этапе их превращения в почву под влиянием агентов почвообразования:

Образование нового органического вещества (гумуса) в верхних слоях материнской породы;

Увеличилась концентрация биофильных элементов и их доступность растениям в верхних частях породы. Элементы включались в состав растений. В результате процессов жизни азотфиксирующих, нитрифицирующих и аммонифицирующих микроорганизмов в растениях произошло накопление соединений азота как источника питания растений. В почвах установился определенный пищевой режим благодаря биологическому (малому) круговороту веществ в системе почва → растения → животные организмы → почва. Однако из этого круговорота часть элементов ежегодно вовлекается в геологический (большой) круговорот веществ в природе;

Сформировалось важное свойство почв – поглотительная способность, которая определяется коллоидными свойствами органической и минеральной частей твердой фазы почв, ее пористостью, большой удельной поверхностью гранулометрических компонентов, реакционной химической способностью твердой фазы и почвенных растворов, особенностями усвоения элементов живыми организмами.

Установились реакция почв (кислая или щелочная), соотношение протекающих в почве окислительных и восстановительных растворов.

Установились водные, воздушные, тепловые свойства и режимы почв в соответствии с климатическими условиями, гранулометрическим составом твердой фазы, ее плотностью, структурой и другими физическими свойствами.

Сформировались характеристичные микробиологические ценозы с различным соотношением групп микроорганизмов, численностью микрофлоры

В результате продуцирования и выделения в окружающую среду (в почву и атмосферу) растениями и микроорганизмами физиологически активных веществ, угнетающих или, напротив, способствующих росту, созреванию других растений и микроорганизмов, установился аллелопатический (от греч. allelon взаимно и pathos – страдание) режим. Первоначально аллелопатию считали исключительно отрицательным взаимодействием. Об этом свидетельствует и выбор термина, предложенного австрийским физиологом растений X. Молишем в 1937. Однако установлено, что летучие выделения ароматических трав благоприятно действуют на растущие рядом овощи: одуванчик выделяет большое количество газа этилена, ускоряющего созревание плодов, его соседство полезно яблоням и овощным культурам. Базилик душистый улучшает вкус томатов, а укроп – капусты. Шалфей, иссоп, петрушка, укроп, лаванда, чабер, чабрец, майоран, ромашка, кервель – хорошо действуют почти на все овощи. Яснотка белая (глухая крапива), валериана, тысячелистник делают овощные растения более здоровыми и устойчивыми к болезням.

Сформировался почвенный ферментативный комплекс; ферменты (энзимы) катализируют многие важнейшие почвенные биохимические реакции, в том числе процессы гумусообразования, превращения азот- и фосфорсодержащих органических соединений, веществ углеводного характера и др.

На последней стадии формирования почва приходит в состояние равновесия с комплексом факторов почвообразования. Продолжительность этой стадии может быть неопределенно долгой. В стадии равновесия поддерживается более или менее постоянное динамическое равновесие между почвой и средой, т.е. существующими факторами почвообразования.

Рисунок 2.3. Общие представление о процессах почвообразования.

Существует и другая историческая реконструкция стадий почвообразования:

I – cтадия начального почвообразования . Обычно весьма длительна. Начальное почвообразование сменяется стадией развития почвы.

II – cтадия развития почвы протекает с нарастающей интенсивностью, охватывая все большую толщу почвообразующей породы. К концу этой стадии формируется зрелая почва с характерным для нее профилем и комплексом свойств. Процесс развития почв постепенно замедляется и приходит к некоторому равновесному состоянию, когда комплекс факторов почвообразования и свойства почв соответствуют друг другу и находятся в динамическом равновесии.

III – cтадия динамического равновесия называется климаксной и может длиться неопределенно долго. На каком-то этапе климаксная стадия сменяется эволюцией почвы.

IV – cтадия эволюции почвы наступает либо в результате саморазвития экосистемы, в которую она входит в качестве одного из компонентов, либо в результате изменения одного или нескольких факторов почвообразования – климата, растительности, характера грунтового увлажнения, под влиянием распашки территории, орошения или осушения и т.д. Стадия эволюции почвы может быть сопоставлена со стадиями развития и ведет к новому климаксному состоянию. При этом образуется новая почва с новым профилем и новым набором характеристик.

Примеры эволюции одних типов почв в другие многочисленны. Например, формирование луговых почв из болотных при обсыхании территории; формировании каштановых или черноземных почв при остепнении луговых почв и т.д. В этом случае почва образуется не непосредственно из почвообразующей породы, а из предшествовавшего вида почвы. Циклов почвообразования на одном и том же субстрате может быть несколько. Подобные почвы называют полигенетическими. В профиле полигенетических почв обычны унаследованные реликтовые черты и другие признаки, не связанные с современным этапом почвообразования. Эволюция почв может идти в разных направлениях: по пути нарастания мощности почвы или по пути ее уменьшения, по пути засоления или рассоления, по пути деградации почвенного плодородия или его нарастания.

Процессы почвообразования можно рассматривать как совокупность циркуляционных явлений превращений и перемещения вещества и энергии при взаимодействии большого геологического и малого биологического круговоротов в пределах педосферы Земли (от греч. педон – почва ) – синоним почвенного покрова ввел С.А. Захаров. На рис. 2.4. показано место педосферы среди других природных сфер.

Рисунок 2.4. Взаимоотношение сфер и положение педосферы (почв) среди других природных тел.

2.1.2. Элементарные почвообразовательные процессы

Почвообразовательный процесс на поверхности земли протекает под влиянием огромного разнообразия сочетаний факторов почвообразования, что приводит к разнообразию типов почвообразования и соответствующих им почв. В то же время в различных почвах повторяются одни и те же процессы, однокачественные по существу, но различающиеся по интенсивности и в деталях своего проявления. Примером таких процессов может служить накопление в почве гумуса (гумусонакопление), проявляющееся во всех почвах, хотя и на разных качественном и количественном уровнях. Другим примером может служить процесс рассоления – вынос нисходящими токами воды легкорастворимых солей из профиля изначально засоленной почвы. Важно подчеркнуть, что эти процессы являются специфическими почвенными процессами.

Такие общие для разных типов почвообразования процессы получили название элементарных почвообразовательных процессов . Эти процессы являются довольно сложными по своей природе, и понятие «элементарный» не следует трактовать буквально. Список этих процессов в настоящее время нельзя считать завершенным, как нельзя считать полностью установленными методологию и критерии их выделения. Однако сам принцип расчленения общего процесса почвообразования на составляющие является вполне правомерным и перспективным. В настоящее время выделено несколько десятков элементарных почвообразовательных процессов. Основные из них представлена ниже.

1. Биогенно-аккумулятивные процессы–процессы, протекающие в почве под непосредственным влиянием живых организмов, их остатков и их продуктов жизнедеятельности (подстилкообразование, торфообразование, гумусообразование, гумусонакопление).

2. Гидрогенно-аккумулятивные процессы –процессы, связанные с современным или прошлым влиянием грунтовых вод на почвообразование (засоление, загипсовывание, окарбоначивание (обызвесткование), оруднение, окремнение, латеритизация, плинтификация, олуговение, тирсификация, кольматаж).

3. Элювиальные процессы–процессы, связанные с разрушением или преобразованием почвенного материала в элювиальном горизонте с выносом из него продуктов разрушения или трансформации нисходящими потоками воды либо латеральными (боковыми). В результате этого элювиальный горизонт становится обедненными теми или иными соединениями и относительно обогащенными оставшимися на месте соединениями или минералами (выщелачивание, оподзоливание, лессовирование, псевдооподзоливание, псевдооглеение, осолодение, сегрегация, отбеливание, ферролиз, элювиально-гумусовый процесс, Al-Fe-гумусовый процесс, коркообразование).

4. Иллювиально-аккумулятивные процессы–процессы аккумуляции веществ в средней или нижней части профиля элювиально-дифференцированных почв. Включают в себя процессы отложения, трансформации и закрепления вынесенных из элювиального горизонта соединений. Каждому элювиальному процессу может соответствовать свой иллювиальный процесс, если элювиирование не идет за пределы почвенного профиля. (Глинисто-иллювиальный процесс, гумусо-иллювиальный процесс, железисто-иллювиальный процесс, алюмогумусо-иллювиальный процесс, железистогумусо-иллювиальный процесс, Al-Fe-гумусоилювиальный процесс, подзолисто-иллювиальный процесс, карбонатно-иллювиальный процесс, солонцово-иллювиальный процесс).

5. Метаморфические процессы–процессы трансформации породообразующих минералов in situ без элювиально-иллювиального перераспределения компонентов в почвенном профиле (сиаллитизация (оглинивание), монтмориллонитизация, гумуссиаллитизация, ферраллитизация, ферсиаллитизация, рубефикация (ферритизация), ожелезнение, оглеение, оливизация, слитизация, оструктуривание, отвердевание, мраморизация).

6. Педотурбационные процессы (педотурбации ) – группа процессов механического перемешивания почвенной массы под влиянием разнообразных факторов и сил (самомульчирование, растрескивание, криотурбация, вспучивание, пучение, биотурбация, ветровальная педотурбация, гильгаиобразование, агротурбация).

7 . Деструктивные процессы –процессы, ведущие к разрушению почвы как природного тела и в конечном итоге к уничтожению ее (эрозия, дефляция, стаскивание, погребение).