9 месяцев назад
Нету коментариев

Основные свойства почвы

Как всякое природное тело почва обладает набором свойств, позволяющих отличать ее от других тел. Внешнее строение почвы изучает раздел почвоведения — мор­фология. Почвовед разделяет почву на горизонты, ука­зывает цвет почвы в каждом слое, его структуру, сос­тав, распространение корней, т. е. процедура выделения почвы, отделение ее от других пород в первую очередь происходит по ее внешнему виду, морфологии.

Выяснить, почва это или нет, помогают определения П. А. Костычева (почва — зона распространения кор­ней) и Б. Б. Полынова (почва — сочетание разных слоев, или горизонтов, с верхним гумусовым, обогащенным пе­регноем, слоем),

Принято выделять следующие горизонты почвы: А — аккумулятивный, или гумусовый; В — переходный к мате­ринской породе; С — саму материнскую породу, из ко­торой произошла почва и которая практически не из­менена процессами почвообразования. Иногда материн­скую породу подстилает совсем другая, которая косвен­но может влиять на почву, но прямо в ее формировании не участвует. Например, материнской породой дерново-подзолистых почв Московской области обычно служат покровные суглинки (горизонт С), которые подстилают­ся мореной (горизонт Д).

Приведенная схема осложняется тем, что в пределах каждого горизонта (А, В, С) можно выделить подгоризонты, а в некоторых почвах — и другие, дополнительные горизонты. Так, в лесной зоне распространены дерново-подзолистые и подзолистые почвы, у которых в профиле есть осветленный, белесый горизонт. Его обозначают А2, а иногда Е. Это элювиальный горизонт, из которого нисходящим током воды выносятся соединения железа, коллоиды, соли кальция, калия, нитраты и др. В почвах, расположенных во влажных местах, в профиле встреча­ется голубоватый, иногда голубовато-зеленоватый го­ризонт, получивший название глей, глеевый горизонт (G). В степных районах встречаются почвы с горизон­том, сложенным столбчатыми агрегатами размером в диаметре до 5—7 см, высотой до 10—15 см. Это солон­цы, а горизонт также называется В.

Отдельно следует рассмотреть так называемые орга­ногенные горизонты. Это лесная подстилка, сложенная хвоей, листьями деревьев, ветками. Она состоит из трех слоев — подгоризонтов. Сверху обычно залегает прошло­годний опад, обозначаемый сейчас индексом 01, под ним растительный материал, потерявший в значительной мере свою форму, так сказать, растительная труха, обо­значаемая 02. Ниже образуется слой перегноя, расти­тельного материала, превратившегося в сыпучий пере­гной, полностью потерявшего исходную форму (03). В травяных ценозах, на лугах, в целинных степях образу­ется травяная подстилка — калдан, или степной войлок. Она состоит из слоя 01, представленного стеблями и листьями трав, и слоя 02 из обломков этих листьев на поверхности почвы. Особенность слоя 01 степных под­стилок в том, что отмершие стебли и листья часто еще не отпали от живого растения, переплетаются с зеле­ными стеблями, образуя действительно «войлок».

К органогенным горизонтам относят также торф. Его мощность может достигать нескольких метров. В Ка­лининской области расположены огромные болота. Сре­ди них — знаменитый Катин Мох. Когда-то Катин Мох представлял собой холмисто-увалистую равнину. Но по­степенно заболачивание низин между холмами привело к тому, что образовался торф, и такой мощный, что по­верхность всей местности стала ровной. О том, что на равнине когда-то были холмы, поглощенные теперь бо­лотом, говорят нам острова соснового леса, приурочен­ные к вершинам этих холмов. На торфе растут кустар­ники, ягоды (клюква, черника, голубика).

Производные свойства почвы

Но, конечно, морфологические свойства почвы свя­заны с другими — химическими и физическими. Так, очень важным свойством является плотность почвы. Оп­тимальная плотность около 1 г/см3. Если она достигает величины 1,4 г/см3, то корни растений плохо проникают в этот слой, он не заселяется корнями. Вот поэтому нельзя ограничивать почву только глубиной распрост­ранения корней. Но использовать этот признак для оцен­ки и выделения почв надо.

Каждый горизонт почв характеризуется сложением, структурой, гранулометрическим составом (сочетанием почвенных частиц разного размера). Гранулометриче­ский состав влияет на водный режим почв, характер движения воды в них и т. д.

Химические свойства почв в первую очередь опреде­ляются минералогическим составом и в значительной мере глинистыми минералами, гумусом, составом и количеством обменных катионов (кальций, натрий, маг­ний, алюминий, водород) — тех, которые легко обмени­ваются в почве при взаимодействии с растворами, со­держащими в избытке другой катион. Эти катионы ре­гулируют уровень кислотности почв, подвижных, дос­тупных питательных веществ, таких, как калий, фосфор, азот.

Все эти свойства характеризуют почву и во многом сближают ее с горной породой. Но строение, гумусовый горизонт, особое сочетание всех горизонтов отличают почву от горной породы. В почву постоянно поступает органическое вещество: остатки растений и животных, продукты их жизнедеятельности и т. д., в ней кипит жизнь. Почвы существуют, пока на них растут расте­ния, обитают почвенные животные, функционируют мик­роорганизмы и пр.

 

«Тело», «кровь» и «легкие» почвы

Почва, хотя она только аналог живого, состоит из твердых, жидких и газовых фаз. Твердые фазы состав­ляют «скелет» и «плазму», плоть почвы. Скелет — это почвенные частицы размером более 0,01 мм. Они обра­зуют архитектуру почвы, ее каркас. Пространство меж­ду этими почвенными частицами представлено порами с плазмой. Плазма — это совокупность частиц размером меньше 0,01 мм. Она играет в почве ту же роль, что белки в организме: осуществляет обмен между тверды­ми и жидкими фазами, удерживает питательные веще­ства. Как показали работы кандидата биологических наук Т. А. Зубковой, плазма служит катализатором са­мых разных реакций в почве (разложения, синтеза, об­мена).

Плазма удерживает в себе значительное количество воды. Жидкие фазы почвы, и в первую очередь почвен­ную влагу, еще академик Г. Н. Высоцкий сравнил с кровью. Действительно, вода проникает во все поры поч­вы, омывает все почвенные частицы. Именно вода ста­новится той «кровеносной системой», которая переносит питательные вещества от почвенных частиц к корню растения. В воде происходят всевозможные реакции, во­да поддерживает почвенные коллоиды в рабочем сос­тоянии.

Многие почвенные коллоиды, частицы плазмы разме­ром меньше 100 нм, могут необратимо коагулировать при высыхании. Тогда они образуют плотную, трудно пробиваемую корнями прослойку, напоминающую це­мент. Например, при высыхании гидроокись железа мо­жет образовыватьожелезненные прослойки. Ферралит­ные почвы тропиков, названные так потому, что в их составе преобладают соединения железа и алюминия, когда-то носили название латеритов, которое происходит от латинского «кирпич». И эта аналогия была связана не только с красным цветом этих почв, но также с тем, что, высыхая на солнце, эти почвы образуют панцырь, о который звенит и ломается плуг.

Но если эти гидроокислы омываются водой, если во­да не дает им высохнуть или почва не «испытывает жажды», то она сохраняет свое высокое плодородие, а коллоиды — высокую емкость обмена и активно участ­вуют в почвенных процессах.

Поры между твердыми частицами не всегда заняты водой. Часть их постоянно свободна от воды, другие поры периодически освобождаются от нее. Роль этих пор в почве такая же, как наших легких и нашей ко­жи, — снабжать почву воздухом и в первую очередь кис­лородом.

В обычных почвах поры занимают около половины объема, в песчаных — меньше 50% (но сами поры круп­нее), в глинистых — 40—60% объема — все зависит от характера структуры почвы. Слитые глинистые почвы, образующие сцементированные блоки, имеют низкую порозность, а оструктуренные зернистые черноземы — высокую (до 60%). Но есть еще вулканические почвы, обладающие очень высокой порозностью (до 70%). Дру­гими словами, порозность определяется размером поч­венных частиц и особенностями почвенной структуры.

Порозность определяет влагоемкость почв (сколько воды удержит почва) и содержание воздуха (аэрированность). Степень аэрированности почв оценивают по соотношению пор, занятых воздухом и водой при влаж­ности почв, равной полевой влагоемкости (вода, остаю­щаяся в почве после стекания избытка ее под влиянием силы тяжести).

Свободные от воды поры заняты воздухом. Но сос­тав его может существенно отличаться от состава атмосферного. Так, в атмосфере содержится 21% кислорода, 0,03% углекислого газа, 0,98% аргона. Остальное зани­мает азот, примесь других инертных газов незначитель­на. В почвенном воздухе резко возрастает содержание СО2 — до 2—3%, иногда до 6%. И соответственно сни­жается содержание кислорода: почва, как и любое жи­вотное, «вдыхает» воздух с кислородом, а «выдыхает» воздух, обогащенный углекислым газом. Выделяют его животные и микроорганизмы, живущие в почвенном гу­мусе и других органических остатках. Много углекис­лого газа выделяется корнями растений. В весенне-лет­ний период деятельность организмов активизируется, и тогда в атмосферу усиленно выделяется углекислый газ — на разных почвах разное количество. Из почвы в атмосферу поступает до 20 кг/га СО2 в час. Так, из дер-ково-подзолистых почв выделяется летом до 10 кг/га в час СО2, из каштановых — 8—15, из черноземов — 10— 20 кг/га в час. Чем выше температура почвы (при про­чих равных условиях), тем интенсивнее ее «дыхание». Даже северные, тундровые почвы в те дни и часы, когда температура ее превышает хотя бы в верхних горизон­тax 10°, могут выделять до 10 кг/га в час и более СО2.

Но, «вдыхая» воздух атмосферы, почва (ее населе­ние) потребляет не только кислород. Некоторые микро­организмы, такие, как азотобактер, олигонитрофилы, жи­вущие свободно в почве, на почвенных частицах, и так называемые клубеньковые бактерии, живущие на кор­нях бобовых растений (клевер, люцерна, люпин), погло­щают из воздуха азот. Процесс фиксации азота — один из самых главных почвенных процессов. При этом в нее поступают 20—50 кг/га азота. Фиксация азота — основ­ной источник этого элемента в почве. Часть азота попа­дает в нее с осадками — в атмосфере в результате гро­зовых разрядов образуются окислы азота. Сейчас, в пе­риод мощного техногенного воздействия на биосферу, в почву, из атмосферы поступает большое количество сое­динений азота.

Почва «выдыхает» некоторые газы, которых атмо­сфера не содержит. К таким газам относятся сероводо­род, метан и ряд других летучих углеводородов. Они об­разуются в результате деятельности микроорганизмов к животных. Концентрации этих веществ в почвенном воздухе очень низки — тысячные доли процентов. Но суммарное их количество, поступающее в атмосферу, достигает нескольких миллионов тонн (из расчета на всю планету).

Итак, почва «дышит». Почве так же необходим кис­лород, как и животным.

Если вода заполнит все поры почвы и воздуха в ней не будет, то корни растений начинают «задыхаться», от­мирать. Достаточно 10-дневного периода затопления в летние месяцы, чтобы вызвать угнетение и даже гибель растений, в том числе деревьев, «вымокание» посевов и т. п. Такое вредное действие затопления в летние дни связано с тем, что в теплый период вода содержит мень­ше растворимого кислорода, который к тому же быстро потребляется из воды микроорганизмами. В результате именно в летние месяцы растения «задыхаются» при переувлажнении почвы от недостатка кислорода. Весен­нее затопление не приводит к гибели леса. Холодная снеговая вода содержит достаточное количество раство­ренного кислорода. Его хватает для снабжения корней, тем более что микроорганизмы и многие почвенные жи­вотные еще не активизировались в это время.

Итак, кислород необходим почве, необходим он, ко­нечно, не почвенным частицам, а микрофлоре и почвен­ным животным и растениям.

 

Население почвы

Кто и как живет в почве? Это микроорганизмы, гри­бы, простейшие (корненожки и др.), нематоды, коллемболы, акариды, черви, личинки насекомых. За этими живыми организмами, особенно за червями и личинка­ми насекомых, охотятся кроты, землеройки. Кроме них в почве обитают слепыши, мыши, суслики, сурки, не го­воря о животных-норниках — лисах, барсуках, роющих норы. В районе Подольска Московской области сущест­вует участок леса, где уже в течение нескольких тысяч лет живет колония барсуков. По раскопкам доктора биологических наук Л. Г. Динесмана, некоторые лисьи норы были заложены 6 тыс. лет назад и постоянно во­зобновляются с тех пор, т. е. поселение животных может оказаться древнее не только Киева и Москвы, но и да­же Вавилона и Ура халдеев.

Почва сохраняет семена сорняков, в ней живут микробы-азотфиксаторы, в ней также обитают личинки-фитофаги, поедающие корни растений, и личинки разных насекомых-вредителей.

Живые организмы — обязательный компонент «жи­вой» почвы. Без живых организмов почвы нет. Это уже ее труп. Только живые организмы превращают горную породу в почву.

Что делают живые организмы в почве? Или, точнее, что делают они, чтобы почва стала почвой? Во-первых, растения, как автотрофы, производят первичную био­массу — фитомассу. Автотрофы — это организмы, кото­рые синтезируют органические вещества из неорганиче­ских соединений, используя энергию солнца (растения) или химические реакции (хемобактерии — серобактерии и т. п.). Именно созданное из неорганических соедине­ний органическое вещество и называется первичной про­дукцией.

При отмирании растений фитомасса поступает в поч­ву и на ее поверхность. На растительных остатках по­селяются микроорганизмы, грибы.

Все растительные остатки перерабатываются почвен­ными беспозвоночными животными: нематодами, кле­щами, коллемболами, дождевыми червями, личинками насекомых. Некоторые животные размельчают расти­тельные остатки, выедают часть поверхности опавших листьев. Другие полностью их перерабатывают. В обра­зовавшихся экскрементах активно развиваются микро­флора, грибы. Профессор Н. М. Чернова выявила, что при заселении разными организмами растительного ма­териала, попавшего в почву, наблюдается своеобразная очередность. Так, сначала в опадеразвиваются различ­ные клещи, а затем увеличивается относительное учас­тие коллембол.

Особенно велика в жизни почвы роль червей. Они перерабатывают весь верхний слой почвы, пропуская его через свой организм. В результате образуются мел­кие агрегаты размером 1—3 мм — копролиты. Некото­рые почвы, такие, как байрачные черноземы Днепропет­ровской области, по исследованиям профессора А. П. Травлеева и кандидата биологических наук Н. А. Бе­ловой, почти полностью сложены (в горизонте А) копролитами, придающими этим почвам лучшие качества культурных почв, высокую гумусность, водопроницае­мость и т. д.

Жизнь многих животных, как и растений, подчиняется чередованию сезонов. Ранней весной на лугах и в лесах поверхность почвы, словно кожа после укусов ко­маров, покрывается кучками земли — выбросами кро­тов. Кучки достигают высоты 20—30 см и диаметра до 50 см. Кроты ищут в почве дождевых червей, личинок жуков, роют ходы-кладовые. После весеннего «потопа», когда старые ходы заплывают, кроты восстанавливают часть своих подземных дорог. На некоторых участках деятельность кротов весьма активна, и площадь выбро­сов занимает до 30% площади. Ежегодно кроты могут выбрасывать на поверхность до 60—100 т в расчете на 1 га материала из более глубоких горизонтов. В тече­ние двух лет выброс зарастет водорослями, мхом, затем травой. Через 20 лет все выбросы становятся незамет­ными, сливаясь с почвой.

Как известно, в живой природе господствует прин­цип пирамиды. Это значит, что для одного крота необ­ходимо в год не менее 1000 червей и личинок. Действи­тельно, мелких беспозвоночных животных в почве со­держится во много раз больше, чем кротов. На каждом квадратном метре лесной и луговой почвы в средней полосе можно встретить до 1000 видов беспозвоночных животных, 1 млн. клещей, сотни многоножек, дождевых червей, 50 млн. круглых червей, до 20 млрд. простейших (инфузорий, корненожек), миллионы на 1 г почвы мик­роорганизмов. Все эти животные двигаются, едят, вы­деляют разные вещества в почву. Часть этих существ — хищники, поедающие другие более мелкие или такие же организмы. Другие обитатели почвы — некрофаги, пи­тающиеся трупами организмов, третьи — сапрофаги: для них пищей служат мертвые растительные остатки. Фи­тофаги питаются живыми растениями. Для почвы зоо­ценоз, т. е. сообщество животных, очень важен. Они со­обща регулируют численность как отдельных, так и всех видов в целом.

Все животные чувствительны к таким условиям, как влажность почвы, ее температура. И поскольку клима­тические показатели изменяются в течение года, меня­ется соотношение разных групп животных, их жизнь, активность. Некоторые из них активны в холодные ме­сяцы, другие действуют только в теплые периоды.

Животные, обитающие в почве, активно воздействуют на содержание в ней органического вещества. Так, дож­девые черви в несколько раз ускоряют разложение внесенного в почву навоза. В лесах дождевые черви уско­ряют разложение опада. При этом отмечается периодич­ность в заселении опада и навоза разными видами жи­вотных.

Жизнь животных отражается на жизни почвы. По данным Ч. Дарвина, полученным более 100 лет назад, черви в хорошо гумусированной почве за 10 лет пропус­кают верхний слой через свой кишечник. Пройдя по ки­шечному тракту, почва становится агрегированной, аг­регаты обогащены гумусом, микроорганизмами. Такая почва плодородна, легко пропускает воду, способству­ет развитию корней.

Наибольшая активность животных отмечается в теп­лый и влажный периоды. Именно в эти периоды повы­шается активность многих почвенных процессов (изме­нение в содержании гумуса, питательных веществ, кис­лотности почв).

Некоторые фитофаги, обитающие в почве, например проволочники, личинки майского жука, питаются жи­выми корнями растений и клубнями. В отдельных слу­чаях эта деятельность становится заметной и приносит убытки. Но правильный севооборот, разумная смена культур снимают почти начисто это вредное воздейст­вие. Во всяком случае, совсем не обязательно злоупот­реблять химией. Накапливаясь в почве, химические ве­щества (пестициды, инсектициды и пр.) могут привести к обратному результату: усилить действие вредных для сельскохозяйственных культур насекомых и ухудшить качество продукции.

Многие методы и приемы земледелия направлены на создание более благоприятных условий для растений и животных в почве. Осушение избыточно увлажненных, полив сухих почв способствуют увеличению в ней мас­сы беспозвоночных животных.

Сейчас стал применяться метод интродукции — пере­селения дождевых червей в почвы, где их раньше не бы­ло. Таким удачным опытом было переселение дождевых червей в каштановые почвы Джаныбека (Западный Ка­захстан), где они прижились в лесной полосе.

Таким образом, животные трансформируют первич­ное органическое вещество, созданное растениями. И та­кая трансформация в основном идет или обязательно заканчивается (конечно, для наземных БГЦ) в почве. И именно эти процессы характерны для почвы, как и для любой биокоснойсистемы. Выступая в первую оче­редь как среда обитания животных и растений, почв: в конечном итоге регулирует численность и тех, и дру­гих, контролирует процессы разложения органического вещества. В ней под влиянием живых организмов фор­мируются те ее свойства, которые характерны для био­косных систем: биогенная структура, биогенные хими­ческие свойства и т. д. Динамика многих свойств поч­вы, а следовательно и ее жизнь, связана с жизнью жи­вых организмов, и многие эти процессы практически нельзя разделить, так они переплетены.

Микроорганизмы переводят питательные вещества, законсервированные в растительных и животных остат­ках в подвижную форму. Они участвуют в связывании азота из воздуха и обогащении им почвы, перерабаты­вают органическое вещество в почвенный гумус.

В почве, как показали исследования профессора Д. Г. Звягинцева, большинство микроорганизмов сор­бированы на почвенных частицах. Непосредственно на поверхности этих частиц Сорбируются и ферменты, вы­деляемые микроорганизмами. Все эти животные, микро­организмы и набор ферментов участвуют в превращении органических веществ, поступающих в почву. Именно деятельность этих организмов приводит к накоплению в почве гумуса.

 

Роль гумуса

Уже античные земледельцы заметили, что почвы бо­лее темные, содержащие больше перегноя, обычно пло­дороднее тех, которые обеднены перегноем. В пользу такой важной роли гумуса говорил успех унавоживания почвы. Унавоженные почвы давали большой урожай. Но не везде и не всегда. Так, в черноземной зоне еще в XIX в. помещики сдавали участки в аренду с наказом: навозом почву не удобрять. Большое количество навоза приводило к избытку азота в почве, к перекормке и ги­бели озимых. И в то же время в Подмосковье Шереме­тевы давали в аренду участки с коровой и лошадью в придачу, но с условием, что арендатор будет вносить навоз в почву, а через несколько лет этот участок отби­рали и затем давали новый. А на удобренном сажали лес.

Итак, все, кто имеют дело с почвой, замечают, что гумус способствует увеличению урожая. Поэтому А. Тэер, немецкий ученый, первый предложивший плодосмен (систему земледелия с чередованием разных по требо­ваниям культур), считал, что растения питаются гуму­сом. Но работы Ж. Буссенго и Ю. Либиха доказали, что растение усваивает не органические вещества, а мине­ральные. Когда А. Л. Курсанов попытался подтвердить возможность корней усваивать, если не органические вещества, то хотя бы СО2, то оказалось, что он допус­тил ошибку. Дальнейшие исследования эти ошибочные утверждения опровергли.

Итак, гумус прямо не идет в пищу растениям, но это субстрат для питания микроорганизмов и почвенных грибов.

Гумус обладает большой емкостью поглощения. А это значит, что он может закреплять разные вещества, препятствуя их выносу. Он может закреплять аммоний, фосфор, калий. Закрепляет гумус и тяжелые металлы (ртуть, никель, кадмий и т. д.). А это значит, что хотя эти загрязнители переводятся из подвижной в непо­движную форму, они могут надолго закрепиться в верх­нем слое почвы, накопиться там, если их поступление в почву продолжается, и в конечном итоге достигнуть ток­сических концентраций.

Гумус улучшает физические свойства почв, их плот­ность, водопроницаемость, воздухоемкость, влагоемкость.

Длительная обработка почвы без их окультурива­ния, без поддержания их гумусного состояния на исход­ном уровне приводит к снижению содержания гумуса в почве и соответственно урожая. По данным сибирских ученых — кандидата биологических наук Е. Г. Чагиной, Ю. И. Берхина, Н. В. Хацеевича, — снижение запасов гумуса за 40 лет в почвах Новосибирской области дос­тигло в слое 0—30 см от 18 до 100 т/га. Если на почвы не вносят удобрений, то при снижении запасов гумуса на 10 т/га в слое 0—10 см урожай пшеницы снижается на 5—10%. По данным Г. Я. Чесняка и других, за 100 лет, прошедших после исследований В. В. Докучаева, в черноземной полосе содержание гумуса в тех же точ­ках снизилось на 50—90 т/га, а в таких регионах, как Куйбышевская область, — на 150—180 т/га. И в то же время урожай зерновых культур возрос в 2—6 раз. Это объясняется не тем, что гумус не влияет на плодородие почв, а тем, что за последние 40 лет возрос уровень аг­ротехники, увеличилось внесение удобрений.

И все-таки гумус прямо или косвенно, но определя­ет плодородие почв. Это влияние можно подытожить так: гумус улучшает физические свойства почвы, что способствует лучшему водному режиму, освоению кор­нями почвенной толщи и, следовательно, лучшему снаб­жению растений питательными веществами. Гумус уси­ливает химическую активность почв. Обладая высокой емкостью поглощения, гумус удерживает ряд питатель­ных элементов в поглощенном состоянии. С одной сто­роны, он препятствует выносу этих веществ из почвы, с другой — переводит их в такую энергетическую форму (обменную), в которой растению их легче взять из поч­вы.

Можно считать, что гумус вместе с глинистыми ми­нералами, составляющими часть почвенного ила, служит «аналогом нервной системы», т. е. системы управления жизнью почвы. Последний тезис следует несколько рас­крыть. Почва обладает способностью содействовать вос­становлению исходного сообщества растений при их на­рушениях. В ней сохраняются условия жизни для поч­венного населения. Почва постоянно «восстанавливает» связи между разными блоками почвы (твердая фаза, воздух, раствор, растение, животные). И в этом процес­се гумус определяет длительность существования нор­мальной почвы. Пока есть гумусовый горизонт, естест­венное плодородие почвы держится на соответствующем для данных природных условий уровне.

Что же такое плодородие почвы? Как известно, пло­дородием обладают поверхностные воды, атмосфера и многие горные породы. Горные породы, преобразован­ные физическим и химическим выветриванием, содержат доступные для растения питательные вещества, облада­ют потенциальным плодородием. Но стать эффективным, проявиться это свойство может только тогда, когда на этой породе поселятся растения и микроорганизмы. С этого времени она превращается в биокосное тело, т. е. в почву, пусть примитивную, пусть неразвитую, но поч­ву. Именно этот момент и можно считать мигом рожде­ния почвы, когда начинается ее жизнь. Она развивается постепенно в полнопрофильное природное тело. Но при этом для каждой почвы и для каждой климатической зоны скорость изменения почв, скорость почвообразовательных процессов, может сильно отличаться, как и их плодородие.

Плодородие — это свойство почвы снабжать расте­ния пищей и водой. К пище относят соединения азота, фосфора, калия, кальция, магния, железа и множество других химических элементов. В почвенном растворе, а также в почвенном поглощающем комплексе содержат­ся все минеральные соединения, которые служат расте­нию пищей.

Твердая фаза почвы служит источником всех пита­тельных элементов, вода разносит растворимые формы этих элементов, взаимодействуя с коллоидами. Контак­тируя с ними, растения потребляют элементы питания.

Скорость почвообразовательных процессов и изменение свойств почв

О возможности изменения почв и ландшафтов мож­но судить, лишь зная скорость протекания почвенных процессов. В известной триаде И. П. Герасимова фак­торы — процессы — свойства нельзя рассматри­вать время как фактор. Даже в рамках одной системы (почва на сугубо однородной основе с точно датирован­ным началом почвообразования) время действия фак­тора, время возникновения данного почвообразователь­ного процесса и время формирования свойства почвы — разные категории, имеющие разную длительность. Вре­мя, скорее, условие проявления и факторов, и всех ос­тальных членов триады.

Факторы почвообразования можно рассматривать как постоянно действующие члены триады (в рамках одной системы, конечно). Суммарное их воздействие способствует возникновению данного процесса. Но про­явление процессов и выявление свойств даже при одних и тех же факторах могут отличаться, в результате чего могут формироваться разные почвенные профили с раз­ными свойствами.

Например, сильноподзолистая иллювиально-железистая супесчаная почва обычно встречается на хорошо дренированных склонах и вершинах моренных гряд и холмов. Они формируются под сосняками с напочвен­ным покровом из ягеля на элювии коренных изверженных пород и на грубоскелетных моренных отложениях. Почти белый подзолистый горизонт, залегающий непос­редственно под подстилкой, обычно не превышает 5— 8 см. Его сменяет иллювиальный горизонт яркой охрис­той окраски, в котором содержится до 2—3% гумуса. Охристая окраска исчезает на глубине 50—60 см. Сред­неокультуренная подзолистая суглинистая почва, обра­зовавшаяся на лёссовидном суглинке, имеет мощность пахотного слоя 20—25 см, содержание гумуса 2—3%. Обеспеченность усвояемыми формами питательных ве­ществ выше, чем в слабоокультуренных почвах (до 10— 15 мг Р2О5 на 100 г почвы). Глубина пахотного слоя слабокультурной подзолистой глееватой суглинистой почвы на ленточной глине не превышает 18 см, содер­жание гумуса редко достигает 2,5%. Слабоокультурен­ные почвы не насыщены основаниями и бедны подвиж­ными формами питательных веществ (5—10 мг на 100 г почвы).

Чернозем обыкновенный тучный глинистый содержит до 70% физической глины, богат карбонатами. Форми­рующиеся на глине обыкновенные черноземы имеют гу­мусовый горизонт глубиной 60—70 см, содержание гу­муса нередко превышает 10%. Количество гумуса в метровом слое достигает 600—700 т/га, иногда до 800 т/га. Эти черноземы имеют хорошо выраженную во­допрочную комковато-зернистую структуру. Чернозем обыкновенный среднегумусовый на тяжелом лёссовид­ном суглинке широко распространен в правобережной части Саратовской области. Мощность гумусового го­ризонта не превышает 50—55 см. Содержание гумуса в горизонте А около 7—8%, запасы в метровом слое — 400—450 т/га. Чернозем обыкновенный среднегумусовый среднемощный приурочен к предбалочным понижениям и малозаметным впадинам на плато и склонах.

Горно-подзолистая иллювиально-гумусовая каменис­тая почва формируется на продуктах выветривания кристаллических пород, под пологом горных лесов с моховым напочвенным покровом. Под подстилкой зале­гает подзолистый горизонт мощностью 5—10 см, верх­няя часть которого (2—3 см) под торфяной подстилкой окрашена гумусом. Горная мерзлотно-таежная торфя­нистая неоподзоленная глееватая почва имеет мощность торфяного слоя 20—25 см. Под ним залегает небольшой окрашенный гумусом горизонт, постепенно переходящий в желто-бурый слой. Субальпийская горно-луговая почва формируется под высокотравными субальпийскими лугами. Верхний горизонт достигает 20—25 см; имеет буроватую окраску и содержит 10—12% гумуса.

Бурая полупустынная (казахстанская) легкосугли­нистая почва на лёссовидном суглинке содержит гумуса в верхнем слое 1,5—2%, засолена меньше, чем прикас­пийские бурые почвы. Солончак соровый распространен под днищами периодически пересыхающих бессточных соленых озер и под руслами древних рек. Такыр типич­ный распространен на плоских понижениях дельт рек. Поверхность покрыта плотной палево-серой или розова­той коркой толщиной 3—5 см, разбитой на мелкие по­лигоны. Содержание гумуса не превышает 0,2—0,5%.

Отличия их в первую очередь обусловлены скоростью процессов формирования свойств почв, а также ста­дией развития процесса и свойств. Например, выщела­чивание (лессиваж) может идти в разных точках поч­венного покрова с различной скоростью, что связано с неодинаковойвлагопроводностью в этих точках. При одинаковой скорости этого процесса в разных точках может отличаться время начала процесса. Известно так­же, что разные свойства почвы неодинаково реагируют на воздействие факторов и процессов. Некоторые из них достаточно консервативны, другие — динамичны.

Изменения факторов почвообразования. Из пяти об­щепринятых факторов почвообразования более или ме­нее неизменными следует считать рельеф и материнскую породу. Рельеф теоретически нельзя считать постоян­ным. Скорость изменения рельефа в условиях эволю­ционного развития поверхности на несколько порядков меньше изменчивости других факторов. Катастрофиче­ские изменения рельефа обычно сопровождаются унич­тожением существующих биогеоценозов и предыдущих почв.

Более изменчивы такие факторы почвообразования, как климат и биоценоз. Для большинства регионов на­шей планеты (тем более для умеренного пояса) харак­терны следующие виды изменчивости климата: 1) из­менчивость погодных условий; 2) сезонная цикличность; 3) многолетняя периодичность; 4) возможны также ве­ковые (тысячелетние) периодичности; 5) направленный дрейф изменений климатических условий.

Влияние указанных видов изменчивости климата весьма различно. Изменчивость погодных условий в течение сезона может сопровождаться изменением ря­да свойств почв. Затяжные дожди в летний период спо­собствуют оглеению почв (поверхностных горизонтов), иногда возникновению верховодки, что сопровождает­ся изменением солевого и воздушного режимов почв, их биологической активности. Засушливые периоды, осо­бенно после дождливых, могут способствовать образо­ванию железистых зерен — ортштейнов, усиленному раз­ложению опада, минерализации гумуса и т. д. Посколь­ку в каждой местности наблюдаются вполне определен­ные колебания погоды, то в течение многолетнего пе­риода эти колебания как бы суммируются в профиле почвы, создают характерный для данной природной об­становки почвенный профиль. Пока остается открытым вопрос об обратимости и необратимости тех или иных изменений, обусловленных колебаниями погоды, о гисте­резисе или несовпадении характера ряда функциональ­ных изменений почвенных свойств, связанных с возрас­танием и уменьшением значений влажности и темпера­туры.

Сезонная цикличность климата обяза­тельно сопровождается динамикой ряда свойств почв. Цикличность поступления в почву осадков вызывает цикличность в растворении и выносе веществ. Циклич­ность в изменении температуры почв приводит к цик­личности в скорости большинства химических реакций почвы. В частности, реакции обмена в почве резко ин­тенсифицируются при повышении среднесуточных темпе­ратур от 0 до 5°С, увеличивается доступность подвижных питательных веществ. С сезонной изменчивостью (цик­личностью) коррелируют такие свойства почвы, как рН, содержание растворимых солей в почвенном профиле, сумма обменных оснований, концентрация подвижных веществ, плотность почв, водопроницаемость, твердость. Многие из этих свойств способны к циклическому изме­нению, т. е. изменения обратимы, и почвы восстанавливают свое исходное состояние к началу новою цикла сезонов. Но возможен и определенный необратимый дрейф свойств, который, накапливаясь из года в год, приведет к количественному и качественному измене­ниям свойств, а следовательно, почвы.

В годовом цикле (сезонная изменчивость) следует отметить свойства почвы, связанные с ее влажностью (плотность, твердость, растворимость некоторых ве­шеств, рН и др.).

Многолетняя периодичность погодных условий (периодичность лет с избыточным увлаж­нением, экстра-засушливых) может сказаться на морфо­логических свойствах (верхняя и нижняя границы скоп­ления определенных новообразований, тип гипсовых кон­креций карбонатных скоплений, ортштейнов и т. д.), на биогеоценозе (выпадение тех или иных компонентов) и, следовательно, изменить некоторые свойства почв. В данном случае может проявиться косвенная роль кли­матических факторов — под их влиянием изменяются биоценозы.

Свойства почвы изменяются также в зависимости от сезонного влияния биоценоза, совокупности живот­ных, растений, микроорганизмов. Периодичность жизне­деятельности биоценоза приводит к определенной перио­дичности изменений некоторых свойств почвы. Напри­мер, основное поступление опада во многих биогеоцено­зах приурочено к началу и концу паузы в жизнедеятель­ности биоценоза (осенний максимум в лесах умеренной зоны, сухой период в тропиках). В зависимости от вре­мени поступления опада может изменяться характер его разложения и гумификации. Неравномерность потреб­ления питательных веществ и выделения ионов Н+ и ОН~ из корней в почву, поступления веществ из опада также обусловливают определенную динамику соответ­ствующих свойств почвы. Эти изменения цикличны, и теоретически почва должна в конце цикла вернуться к исходному состоянию.

Таким образом, динамика и изменчивость свойств почв в значительной степени определяются такими внеш­ними для почвы факторами, как климат и биоценоз. Почва живет только в биосфере. Вне биосферы почвы нет. Поэтому нельзя, рассказывая о жизни почвы, не коснуться ее места и роли в биосфере.

comments powered by HyperComments