7 месяцев назад
Нету коментариев

Если почвы образовались под действием пяти фак­торов и если эти факторы продолжают действовать, то логично ожидать изменений со временем свойств поч­вы. Изменения в свойствах почв связаны лишь с тремя факторами: климатом, живыми организмами и време­нем. Именно эти факторы наиболее динамичны.

В первую очередь меняются климатические показа­тели. Смена обусловливает смену активности животных и растений, изменение суточной температуры воздуха и почвы, влажности воздуха и почвы. Эти изменения цик­личны. Ночью, например, температура воздуха снижа­ется, влажность его повышается, а днем, наоборот, тем­пература повышается и снижается влажность воздуха.

Как же эти изменения отражаются на почве?

Суточные изменения в свойствах почвы. Потребление растениями воды из почвы тем выше, чем выше темпе­ратура воздуха. Поэтому расход ее выше днем. Так как температура воздуха ночью снижается, снижается и температура верхнего слоя почвы. Но днем она нагре­вается до определенной глубины, поэтому ниже гуму­сового горизонта почва ночью может быть теплее. В ре­зультате возможна возгонка паров воды из нижних горизонтов в верхние и конденсации их в гумусовом слое. Поскольку потребление воды растениями ночью снижается, то в ночное время в летние месяцы влаж­ность гумусового слоя может возрастать. Это увеличе­ние достигает 2—4% от веса почвы, как это происходит в каштановых почвах Кулундинской степи и черноземах типичных Горного Алтая.

Ночью снижается активность растений, микроорга­низмов и как следствие снижается выделение углекис­лого газа из почвы и может увеличиться его концентра­ция. Максимальное выделение СО2 из почвы происхо­дит в 13—15 часов.

Ночью прекращается фотосинтез и, возможно, изме­няется интенсивность потребления питательных веществ.

Безусловно, многие изменения в химизме почвы очень незначительны. К тому же в дневные часы прежнее сос­тояние ее восстанавливается.

К сожалению, надежных методов контроля за суточ­ными изменениями в почве нет. Исключение представ­ляет лишь ее влажность. Ночью пахотный слой увели­чивает влажность на 2—4%. Еще более заметны сезон­ные изменения в свойствах почв.

Сезонные изменения в почве, во-первых, связаны с чередованием времени года, а во-вторых, с сезонностью сельскохозяйственных работ. Чем контрастнее сезоны, тем заметнее изменчивость почв. Как показали работы Л. Б. Холоповой, в течение весенне-летне-осеннего сезо­на в горизонте А1 дерново-подзолистых почв под лесом изменяются рН (кислотность почв), содержание подвиж­ных питательных соединений К, Р. Эти изменения в раз­ных точках могут отличаться не только по амплитуде, но и по направлению. Так, около стволов елей в летние месяцы рН снижается, а под средней частью кроны — повышается.

Подвижные соединения К и Р, как показали иссле­дования кандидатов биологических наук Н. П. Ореховой и Е. В. Турченковой, резко увеличивают свою доступ­ность растениям, и их количество возрастает в почве при переходе среднесуточных температур через 5°С. В зимний период содержание этих веществ в почве посте­пенно держится на одном уровне или лишь изредка из­меняется, но при устойчивом переходе температуры че­рез 5° содержание Р и К з горизонте А1 резко подска­кивает. Распустившиеся листья (хвоя) деревьев требу­ют усиленного потребления питательных веществ, и со­держание их в почве в этот период падает. После того как лес надел зеленый свой наряд, на короткий период содержание подвижных питательных веществ в почве снова возрастает. Начало прироста по высоте у деревьев сопровождается новым снижением содержания питатель­ных веществ в почве. Затем прирост по вышине прекра­щается, запас доступных питательных веществ снова пополняется до той поры, пока не начнется интенсив­ный прирост деревьев по диаметру. После прекращения этого процесса запас питательных веществ снова попол­няется, и осенний листопад снова увеличивает запас питательных веществ в почве.

Множество данных накоплено об изменении запасов влаги в почвах в течение сезона. Эту динамику можно коротко охарактеризовать так. Весной, после снеготая­ния, запасы воды в почве возрастают (в верхних слоях — до предела, заполняя все поры). Затем летом иссуше­ние почвы солнцем и растениями приводит к потери во­ды из почвы. После прекращения вегетации и с началом осенних дождей влажность почвы снова возрастает.

Все сказанное относится к нашей лесной полосе. В условиях тропиков и субтропиков динамика и влаги, и питательных веществ может быть совсем иной, к тому же разной, в зависимости от того, есть ли сухие и влаж­ные периоды в течение года и т. д. Например, в засуш­ливый летний период очень часто содержание питатель­ных веществ в коричневых почвах Крыма падает до са­мого нижнего уровня (Г. Ю. Зенкова).

Даже такое, казалось бы, относительно устойчивое свойство почвы, как содержание и состав гумуса, как показали исследования доктора биологических наук М. И. Дергачевой, также меняются в течение сезона. Самое стабильное (в многолетнем цикле) их содержа­ние и состав отмечается в августе, т. е. в период зату­хания ростовых процессов у растений, в период начала плодоношения.

В пахотных почвах также происходят изменения в содержании влаги и питательных элементов, как и в естественных почвах. При этом расход питательных элементов да и воды в посевах сельскохозяйственных растений выше. В течение лета меняется также состоя­ние пахотного горизонта, его плотность, структура. Взрыхленная плугом и прикатанная катком почва в слое 0—20 см имеет невысокую плотность (около 1). В те­чение лета почва в пахотном слое уплотняется до 1,2— 1,4 г/см, становясь «равновесной» с окружающими ус­ловиями. Изменение плотности почвы ведет к изменению ее порозности, влагоемкости, водопроницаемости и ряда других химических свойств.

Суглинки и глины в летние месяцы при интенсивных дождях могут переувлажняться и в них появляются признаки оглеения. Оглеение — это такой процесс, при котором в почве появляется зеленовато-синевато-сизая окраска. Она возникает в результате того, что бурые, охристые пленки железа на почвенных частицах меняют свою окраску на более светлую: это трехвалентный ион Fe переходит в двухвалентный.

Особенно сезонная динамика свойств почв заметна в поймах рек. По исследованиям члена-корреспондента АН СССР Г. В. Добровольского, в поймах распростра­нены 3 типа почв. Это дерновые, у которых верхний гумусовый горизонт подстилается аллювиальными, обыч­но песчаными и супесчаными отложениями; луговые почвы, обычно суглинистые, оглеенные, в гумусовом го­ризонте сизоватого тона; болотные почвы — моховой или осоково-камышовый торф, имеющие иловато-гумусоватый переувлажненный слой, подстилаемый доста­точно мощным глеевым горизонтом. Между этими поч­вами есть переходные подтипы. В течение сезона, по мере спадания паводка, такие почвы, как дерново-луго­вые, могут перейти в тип дерновых почв, лугово-болот­ные — в луговые и т. д.

Итак, в пойме почвенный покров удивительно дина­мичен. Очень часто, в разные периоды сезона он выглядит совсем иначе. В период паводка, когда часть поймы залита, а остальная — подтоплена, увеличивается пло­щадь луговых и болотных, а при обсыхании поймы — дерновых почв. В разные годы в условиях разного па­водка эти изменения могут быть еще больше.

В течение сезона меняется также содержание обмен­ных катионов в почве и ее обменная емкость, хотя, ка­залось бы, это свойство можно считать в достаточной степени консервативным. Исследования Т. А. Полубесо­вой показали, что в осенне-зимние месяцы содержание обменных катионов в горизонтах Ап серых лесных почв повышается, а весной снижается. При этом рН в осен­не-зимний период также повышается, а весной падает, т. е. количество всех обменных катионов (Са, Mg, H) увеличивается в осенне-зимний сезон, при этом на дос­таточно заметную величину — на 7—8 мг-экв/100 г поч­вы.

Сезонные изменения свойств почв — реальный факт. Амплитуда их варьирует по годам. Но можно считать, что эти изменения, эта динамика цикличны. Здесь про­является та связь свойств почв с факторами почвооб­разования, в данном случае с климатом, которую пер­вым выявил В. В. Докучаев.

Так, в сухой, засушливый 1972 г. во многих лесах Подмосковья погибли мшистые парцеллы. Мох исчез. Его место заняла осока. И сразу подзолистый горизонт стал подкрашиваться гумусом, и почва из подтипа под­золистого перешла в подтип дерново-подзолистой. По­явился гумусовый горизонт. Через 5—7 лет моховой по­кров восстановился в некоторых местах, но не во всех. И там, где он восстановился, через 5 лет горизонт А1 почти полностью исчез, и почву снова можно считать подзолистой.

Есть и более закономерные, циклические изменения в почве. Кандидат биологических наук Н. В. Копылова установила, что по мере роста леса в нем происходят закономерные изменения ряда свойств. Так, запасы лес­ной подстилки в первую половину жизни лесного БГЦ нарастают, достигая максимума в приспевающих дре­востоях, а затем снова снижаются. Запасы гумуса и азо­та в горизонте А1, наоборот, в приспевающих древостоях минимальны. То же происходит и с рН почвы. Эти из­менения цикличны с периодом в 100—150 лет.

К сожалению, пока трудно оценить истинную многолетнюю цикличность свойств почв, так как даже кли­матическая цикличность еще далеко не установлена. Точные метеорологические наблюдения за температурой и осадками продолжаются пока около 200 лет и то лишь в некоторых точках планеты. Регулярные наблюдения, охватывающие уже показания погоды всей планеты, ве­дутся лишь 100 лет. За такой небольшой срок трудно установить, насколько наблюдающиеся циклические из­менения погоды обратимы.

Но ясно одно, что изменения растительного покрова, появление одних видов растений вместо других вызы­вает изменения свойств почв (содержание гумуса, рН, состав обменных катионов, уровень обеспеченности дос­тупными питательными элементами, плотность почв, их водные свойства). При этом в первом приближении ха­рактерна циклическая изменчивость в случае сохране­ния одного и того же типа БГЦ или одной и той же агроэкосистемы.

Но есть свойства почв, которые в естественных усло­виях могут изменяться лишь в одном направлении, не восстанавливая своего исходного уровня. Например, ес­ли из почвы в период интенсивного увлажнения выно­сятся растворимые соли и уносятся за пределы ланд­шафта, вообще вымываются из почвенно-грунтовой тол­щи, то даже возврат засушливого периода не приведет к восстановлению запаса этих солей в почве. Изменения гранулометрического состава почв также обычно необ­ратимы. Поэтому, очевидно, прав Гераклит, который го­ворил, что нельзя дважды вступить в одну и ту же ре­ку. Можно также сказать, что нельзя дважды «создать» одну и ту же почву, если в процессе ее жизни произош­ли необратимые изменения.

Сначала меняются свойства локально, у отдельных элементов-педонов, а сам почвенный покров сохраняет­ся без видимых изменений. Но постепенно этот «запас» становится заметным и приводит к определенным изме­нениям всего почвенного покрова. Такое сходство в по­ведении почв и живых организмов в корне отличает их от горных пород и от косных природных тел. Последние бесконечно долго сохраняют свой раз созданный облик (граниты докембрия в Карелии, на Украине, базальто­вые лавы) или же переходят под влиянием других усло­вий (горячие источники, давление, высокие температу­ры) в другие породы. Эти изменения всегда однонаправленные в данных, не изменяющихся условиях. Биокосные же тела, в том числе и почва, живут вместе с живыми организмами, перенимая у них способность «адаптиро­ваться» к окружающим условиям.

Безусловно, минеральная часть почвы не способна к адаптации. Поскольку почва — следствие воздействия факторов, то, наверное, вопрос и ответ надо сформули­ровать иначе: как адаптируют почву поселяющиеся на ней биоценозы? Ведь биоценозы, поселяясь на почве, начинают ее изменять. Они подкисляют ее, накаплива­ют в ней гумус, меняют состав обменных катионов, со­став почвенного раствора, плотность.

В идеальном плане существует два типа воздействия биоценоза на почву. В первом происходит постепенно накопление таких изменений, которые ухудшают усло-ЕИЯ жизни биоценоза и приводят к его смене, к сукцес­сии. Впервые о такой смене и накоплении в почве вред­ных факторов сказал В. Р. Вильямс. При втором типе взаимодействия биоценоз изменяет почву, приспосабли­вая ее к своим нуждам.

Ясно, что в чистом виде эти два пути использования биоценозом почв не проявляются, ведь существуют раз­ные по требованиям к почвенным условиям растения и животные. Кроме того, внешние условия (привнос и унос почвенного материала, дожди, температура) могут способствовать, например, исчезновению «вредных» фак­торов. Вероятно, следует говорить, что почва сама не адаптируется. Она может проявлять свои буферные свойства, сопротивляясь изменениям, которые в ней на­зревают под воздействием внешних факторов. В то же время БГЦ в целом может адаптироваться к внешним условиям и самое главное — адаптировать почву.

Так, в северных районах во многих почвах распрост­ранена многолетняя мерзлота, которая постоянно дер­жится в нижних слоях почвы, в других регионах почва оттаивает очень поздно, иногда в конце июля — начале августа. Длительная сезонная мерзлота сильно влияет на жизнь биоценоза. В горах Камчатки, в горно-луговой (горно-тундровой) зоне можно видеть, как рядом со снежниками в конце июля или в начале августа только еще цветет ива, а в это время уже в долине реки Кам­чатки появляются первые «седые пряди» — желтые листья у берез. В этой зоне формируется органогенный горизонт, в котором 60—90% массы составляют растительные остатки, а остальное — примесь минерального субстрата. Корни таких растений, как черника, голуби­ка, брусника, кедровый стланик, в основном распрост­ранены именно в этом горизонте. Именно отсюда эти растения берут питательные вещества, там живут мик­роорганизмы и грибы, именно этот слой играет актив­ную роль. Он раньше прогревается весной, имеет более высокую температуру летом, равномерно снабжает рас­тения пищей. В этом их большая роль в жизни и сохра­нении данного типа БГЦ.

Органогенный горизонт наших северных почв — это пример адаптации БГЦ. Деревья, живущие в таком БГЦ, свои корни в основном развивают в этом органо­генном горизонте. Он широко распространен в ельниках, черничниках, в сосняках, брусничниках, в лиственичниках, багульниковых, на вересковых пустошах, в горном поясе, под кедровым стлаником, в горной и равнинной тундрах под карликовыми березами.

Органогенный горизонт наиболее «цикличен» среди почвенных горизонтов. Он может полностью выгорать при лесных пожарах, в том числе низовых, когда де­ревья могут сохраниться. И в случае образования гари и последующего ее зарастания, восстановления до сос­тояния исходного лесного БГЦ органогенный горизонт восстанавливается. А вместе с ним восстанавливается полностью плодородие почвы, ее способность снабжать растения водой и пищей.

Цикличность некоторых почвенных процессов связа­на с их обратимостью. Но ряд почвенных процессов не­обратим, и в этом случае почвенный покров может пре­терпевать самые разные изменения.

comments powered by HyperComments