Разделы на этой странице:

Почва – это верхний тонкий слой земной коры (от десятков сантиметров до двух-трех метров), большей частью покрытый растительностью и обладающий плодородием. Она способна обеспечивать растения водой, воздухом, теплом и необходимыми веществами, благодаря чему растения развиваются. Познакомимся с тем, как почва образуется.

Возникновение и формирование почвы – очень сложный процесс. Почва является результатом воздействия на горные породы климатических факторов и живых организмов. Хотя почва образовалась из горной породы, но на нее не похожа.

Резкая смена температуры, ветер, вода разрушают горные породы, они теряют прочность, рассыпаются.

Невидимые простым глазом микроорганизмы (бактерии, микроскопические грибы), выделяя активные вещества, выполняют большую работу по превращению горной породы в почву. Кроме того, они разлагают остатки растений и останки животных, в результате чего образуется перегной, который делает почву плодородной.

В почве обитают разные животные: дождевые черви, муравьи, различные личинки, жуки и другие насекомые. Кроме того, часто встречаются полевые мыши, суслики, хомяки и прочие землерои. Одни из них живут в почве постоянно, другие только зимуют в ней, третьи прячутся от жары, некоторые откладывают в почву яйца или используют ее как убежище (рис. 69). Все они влияют на состояние почвы: измельчают и перерабатывают остатки растений, перерывают и рыхлят почву, перемешивают ее слои. Так образуется почва с определенной структурой и свойствами.

Рис. 69. В почве обитают разнообразные организмы

Если вы возьмете горсть верхнего слоя почвы, богатого перегноем, сожмете ее, потом разожмете пальцы, то увидите, что комок земли рассыпался на множество темных маленьких комочков. Такая земля рыхлая, она доступна для воздуха, в ней лучше сохраняется вода. Эта почва структурная; на структурных почвах хорошо растут растения, так как корни получают достаточно влаги и воздуха.

Бесструктурная почва мелко раздробленная, пылеватая. По сравнению со структурной почвой она больше подвержена смыву водой, выдуванию. В ней практически не задерживается вода, и растения развиваются очень плохо.

Почва состоит из слоев – горизонтов, отличающихся друг от друга по цвету (рис. 70).

Рис. 70.Горизонты почвы

Самый верхний горизонт – темный. В нем накапливаются остатки отмерших живых организмов, образующих перегной. От количества перегноя зависит основное свойство почвы – ее плодородие. Чем больше в почве перегноя, тем лучше растения обеспечены необходимыми им веществами. Ниже расположен слой, содержащий мало перегноя, поэтому он имеет серый, как у золы, цвет. Почва, в которой хорошо развит этот слой, называется подзолистой.

Подзолистые почвы образуются в северных районах нашей страны под пологом леса и под травянистым покровом лугов. Здесь в почве скапливается влага и создаются благоприятные условия для гниения. Под действием микробов опавшие листья и ветки превращаются в перегной, в котором при разложении образуются почвенные кислоты. Вот почему подзолистые почвы часто кислые. Перегнойный горизонт в подзолистых почвах небольшой, вследствие чего они бедны необходимыми для растений веществами.

На юге нашей Родины сформировалась почва с мощными отложениями перегноя – черноземы. В них черный по цвету слой почвы достигает более метра толщины. Черноземные почвы от подзолистых отличаются значительно большим количеством важных для растений веществ.

В разных природных условиях формируются почвы, значительно отличающиеся друг от друга составом, структурой и свойствами. В нашей стране, кроме подзолистых и черноземных, встречаются торфяные, солончаковые, песчаные, глинистые типы почв (рис. 71).

Для горизонтов принято буквенное обозначение, позволяющее записывать строение профиля. Например, для дерново-подзолистой почвы : A 0 -A 0 A 1 -A 1 -A 1 A 2 -A 2 -A 2 B-BC-C .

Выделяются следующие типы горизонтов :

• Органогенные - (подстилка (A 0 , O), торфяной горизонт (T), перегнойный горизонт (A h , H), дернина (A d), гумусовый горизонт (A) и т. д.) - характеризующиеся биогенным накоплением органического вещества.
• Элювиальные - (подзолистый , лессированный, осолоделый , сегрегированный горизонты; обозначаются буквой E с индексами, либо A 2) - характеризующиеся выносом органических и/или минеральных компонентов.
• Иллювиальные - (B с индексами) - характеризующиеся накоплением вынесенного из элювиальных горизонтов вещества.
• Метаморфические - (B m) - образуются при трансформации минеральной части почвы на месте.
• Гидрогенно-аккумулятивные - (S) - образуются в зоне максимального накопления веществ (легкорастворимые соли, гипс, карбонаты, оксиды железа и т. д.), приносимых грунтовыми водами.
• Коровые - (K) - горизонты, сцементированные различными веществами (легкорастворимые соли, гипс , карбонаты, аморфный кремнезём , оксиды железа и др.).
• Глеевые - (G) - с преобладающими восстановительными условиями.
• Подпочвенные - материнская порода (C), из которой образовалась почва, и залегающая ниже подстилающая порода (D) иного состава.

Твёрдая фаза почв

Почва высокодисперсна и обладает большой суммарной поверхностью твёрдых частиц: от 3-5 м²/г у песчаных до 300-400 м²/г у глинистых. Благодаря дисперсности почва обладает значительной пористостью: объём пор может достигать от 30 % общего объёма в заболоченных минеральных почвах до 90 % в органогенных торфяных. В среднем же этот показатель составляет 40-60 %.

Плотность твёрдой фазы (ρ s) минеральных почв колеблется от 2,4 до 2,8 г/см³, органогенных: 1,35-1,45 г/см³. Плотность почвы (ρ b) ниже: 0,8-1,8 г/см³ и 0,1-0,3 г/см³ соответственно. Пористость (порозность, ε) связана с плотностями по формуле:

ε = 1 - ρ b /ρ s

Минеральная часть почвы

Минеральный состав

Около 50-60 % объёма и до 90-97 % массы почвы составляют минеральные компоненты. Минеральный состав почвы отличается от состава породы, на которой она образовалась: чем старше почва, тем сильнее это отличие.

Минералы, являющиеся остаточным материалом в ходе выветривания и почвообразования, носят название первичных . В зоне гипергенеза большинство из них неустойчиво и с той или иной скоростью разрушается. Одними из первых разрушаются оливин , амфиболы , пироксены , нефелин . Более устойчивыми являются полевые шпаты , составляющие до 10-15 % массы твёрдой фазы почвы. Чаще всего они представлены относительно крупными песчаными частицами. Высокой стойкостью отличаются эпидот , дистен , гранат , ставролит , циркон , турмалин . Содержание их обычно незначительно, однако позволяет судить о происхождении материнской породы и времени почвообразования. Наибольшую устойчивость имеет кварц , который выветривается за несколько миллионов лет. Благодаря этому в условиях длительного и интенсивного выветривания, сопровождающегося выносом продуктов разрушения минералов, происходит его относительное накопление.

Почва характеризуется высоким содержанием вторичных минералов , образованных в результате глубокого химического преобразования первичных, или же синтезированных непосредственно в почве. Особенно важна среди них роль глинистых минералов - каолинита , монтмориллонита , галлуазита , серпентина и ряда других. Они обладают высокими сорбционными свойствами, большой ёмкостью катионного и анионного обмена, способностью к набуханию и удержанию воды, липкостью и т. д. Этими свойствами во многом обусловлена поглотительная способность почв, её структура и, в конечном счёте, плодородие.

Высоко содержание минералов-оксидов и гидроксидов железа (лимонит , гематит), марганца (вернадит , пиролюзит , манганит), алюминия (гиббсит) и др., также сильно влияющие на свойства почвы - они участвуют в формировании структуры, почвенного поглощающего комплекса (особенно в сильно выветрелых тропических почвах), принимают участие в окислительно-восстановительных процессах. Большую роль в почвах играют карбонаты (кальцит , арагонит см. карбонатно-кальциевое равновесие в почвах). В аридных регионах в почве нередко накапливаются легкорастворимые соли (хлорид натрия , карбонат натрия и др.), влияющие на весь ход почвообразовательного процесса.

Гранулометрический состав

Треугольник Ферре

В почвах могут находиться частицы диаметром как менее 0,001 мм , так и более нескольких сантиметров . Меньший диаметр частиц означает большую удельную поверхность, а это, в свою очередь - большие величины ёмкости катионного обмена , водоудерживающей способности, лучшую агрегированность, но меньшую порозность. Тяжёлые (глинистые) почвы могут иметь проблемы с воздухосодержанием, лёгкие (песчаные) - с водным режимом.

Для подробного анализа весь возможный диапазон размеров делят на участки, называемые фракциями . Единой классификации частиц не существует. В российском почвоведении принята шкала Н. А. Качинского. Характеристика гранулометрического (механического) состава почвы даётся на основании содержания фракции физической глины (частиц менее 0,01 мм) и физического песка (более 0,01 мм) с учётом типа почвообразования.

В мире также широко применяется определение механического состава почвы по треугольнику Ферре: по одной стороне откладывается доля пылеватых (silt , 0,002-0,05 мм) частиц, по второй - глинистых (clay , <0,002 мм), по третьей - песчаных (sand , 0,05-2 мм) и находится место пересечения отрезков. Внутри треугольник разбит на участки, каждый из которых соответствует тому или иному гранулометрическому составу почвы. Тип почвообразования при этом не учитывается.

Органическая часть почвы

В почве содержится некоторое количество органического вещества. В органогенных (торфяных) почвах оно может преобладать, в большинстве же минеральных почв его количество не превышает нескольких процентов в верхних горизонтах.

В состав органического вещества почвы входят как растительные и животные остатки, не утратившие черт анатомического строения, так и отдельные химические соединения, называемые гумусом . В составе последнего находятся как неспецифические вещества известного строения (липиды , углеводы , лигнин , флавоноиды , пигменты , воск , смолы и т. д.), составляющие до 10-15 % всего гумуса, так и образующиеся из них в почве специфические гумусовые кислоты .

Гумусовые кислоты не имеют определённой формулы и представляют собой целый класс высокомолекулярных соединений. В советском и российском почвоведении они традиционно разделяются на гуминовые и фульвокислоты .

Элементный состав гуминовых кислот (по массе): 46-62 % C, 3-6 % N, 3-5 % H, 32-38 % O. Состав фульвокислот: 36-44 % C, 3-4,5 % N, 3-5 % H, 45-50 % O. В обоих соединениях присутствуют также сера (от 0,1 до 1,2 %), фосфор (сотые и десятые доли %). Молекулярные массы для гуминовых кислот составляют 20-80 кДа (минимальная 5 кДа, максимальная 650 кДа), для фульвокислот 4-15 кДа. Фульвокислоты подвижнее, растворимы на всём диапазоне (гуминовые выпадают в осадок в кислой среде). Отношение углерода гуминовых и фульвокислот (C гк /C фк) является важным показателем гумусового состояния почв.

В молекуле гуминовых кислот выделяют ядро, состоящее из ароматических колец , в том числе азотсодержащих гетероциклов. Кольца соединяются «мостиками» с двойными связями, создающими протяжённые цепи сопряжения , обуславливающие тёмную окраску вещества . Ядро окружено периферическими алифатическими цепями, в том числе углеводородного и полипептидного типов. Цепи несут различные функциональные группы (гидроксильные , карбонильные , карбоксильные , аминогруппы и др.), что является причиной высокой ёмкости поглощения - 180-500 мг-экв/100 г.

О строении фульвокислот известно значительно меньше. Они имеют тот же состав функциональных групп, однако более высокую ёмкость поглощения - до 670 мг-экв/100 г.

Механизм формирования гумусовых кислот (гумификация) до конца не изучен. По конденсационной гипотезе (М. М. Кононова, А. Г. Трусов) эти вещества синтезируются из низкомолекулярных органических соединений. По гипотезе Л. Н. Александровой гумусовые кислоты образуются при взаимодействии высокомолекулярных соединений (белки, биополимеры), затем постепенно окисляются и расщепляются. Согласно обеим гипотезам в этих процессах принимают участие ферменты , образуемые преимущественно микроорганизмами. Есть предположение о чисто биогенном происхождении гумусовых кислот. По многим свойствам они напоминают тёмноокрашенные пигменты грибов .

Почвенная структура

Структура почвы оказывает влияние на проникновение воздуха к корням растений, удержание влаги, развитие микробного сообщества. В зависимости только от размера агрегатов урожай может меняться на порядок. Оптимальна для развития растений структура, в которой преобладают агрегаты размером от 0,25 до 7-10 мм (агрономически ценная структура). Важным свойством структуры является её прочность, особенно водоустойчивость.

Преобладающая форма агрегатов является важным диагностическим признаком почвы. Выделяют округло-кубовидную (зернистую, комковатую, глыбистую, пылеватую), призмовидную (столбовидную, призмовидную, призматическую) и плитовидную (плитчатую, чешуйчатую) структуру, а также ряд переходных форм и градаций по размеру. Первый тип характерен для верхних гумусовых горизонтов и обуславливает большую порозность, второй - для иллювиальных, метаморфических горизонтов, третий - для элювиальных.

Новообразования и включения

Основная статья: Почвенные новообразования

Новообразования - скопления веществ, образующиеся в почве в процессе её формирования.

Широко распространены новообразования железа и марганца , чья миграционная способность зависит от окислительно-восстановительного потенциала и контролируется организмами, в особенности бактериями . Они представлены конкрециями , трубками по ходам корней, корками и др. В некоторых случаях происходит цементация почвенной массы железистым материалом. В почвах, особенно аридных и семиаридных регионов, распространены известковые новообразования: налёты, выцветы, псевдомицелий, конкреции, корковые образования. Новообразования гипса , также характерные для аридных областей, представлены налётами, друзами , гипсовыми розами, корками. Встречаются новообразования легкорастворимых солей, кремнезёма (присыпка в элювиально-иллювиально дифференцированных почвах, опаловые и халцедоновые прослои и коры, трубки), глинистых минералов (кутаны - натёки и корочки, образующиеся в ходе иллювиального процесса), часто вместе с гумусом.

К включениям относят любые объекты, находящиеся в почве, но не связанные с процессами почвообразования (археологическое находки, кости, раковины моллюсков и простейших, обломки породы, мусор). Неоднозначно отнесение к включениям, либо новообразованиям копролитов, червоточин, кротовин и прочих биогенных образований.

Жидкая фаза почв

Состояния воды в почве

В почве различают воду связанную и свободную. Первую частицы почвы настолько прочно удерживают, что она не может передвигаться под влиянием силы тяжести,а свободная вода подчинена закону земного притяжения. Связанную воду в свою очередь делят на химически и физически связанную.

Химически связанная вода входит в состав некоторых минералов. Эта вода конституционная, кристаллизационная и гидратная. Химически связанную воду можно удалить лишь путем нагревания, а некоторые формы (конституционную воду) - прокаливанием минералов. В результате выделения химически связанной воды свойства тела настолько меняются, что можно говорить о переходе в новый минерал.

Физически связанную воду почва удерживает силами поверхностной энергии. Поскольку величина поверхностной энергии возрастает с увеличением общей суммарной поверхности частиц, то содержание физически связанной воды зависит от размера частиц, слагающих почву. Частицы крупнее 2 мм в диаметре не содержат физически связанную воду; этой способностью обладают лишь частицы, имеющие диаметр менее указанного. У частиц диаметром от 2 до 0,01 мм способность удерживать физически связанную воду выражена слабо. Она возрастает при переходе к частицам меньше 0,01 мм и наиболее выражена у цредколлоидных и особенно коллоидных частиц. Способность удерживать физически связанную воду зависит не только от размера частиц. Определенное влияние оказывает форма частиц и их химикоминералогический состав. Повышенной способностью удерживать физически связанную воду обладает перегной, торф. Последующие слои молекул воды частица удерживает со все меньшей силой. Это рыхло связанная вода. По мере отдаления частицы от поверхности притяжение ею молекул воды постепенно ослабевает. Вода переходит в свободное состояние.

Первые слои молекул воды, т.е. гигроскопическую воду, частицы почвы притягивают с громадной силой, измеряемой тысячами атмосфер. Находясь под столь большим давлением, молекулы прочно связанной воды сильно сближены, что меняет многие свойства воды. Она приобретает качества как бы твердого тела.. Рыхло связанную воду почва удерживает с меньшей силой, ее свойства не так резко отличны от свободной воды. Тем не менее сила притяжения еще настолько велика, что эта вода не подчиняется силе земного притяжения и по ряду физических свойств отличается от свободной воды.

Капиллярная скважность обусловливает впитывание и удержание в подвешенном состоянии влаги, приносимой атмосферными осадками. Проникновение влаги по капиллярным порам в глубь почвы осуществляется крайне медленно. Водопроницаемость почвы обусловлена в основном некапиллярной скважностью. Диаметр этих пор настолько велик, что влага не может в них удерживаться в подвешенном состоянии и беспрепятственно просачивается в глубь почвы.

При поступлении влаги на поверхность почвы сначала идет насыщение почвы водой до состояния полевой влагоемкости, а затем через насыщенные водой слои возникает фильтрация по некапиллярным скважинам. По трещинам, ходам землероек и другим крупным скважинам вода может проникать в глубь почвы, опережая насыщение водой до величины полевой влагоемкости.

Чем выше некапиллярная скважность, тем выше и водопроницаемость почвы.

В почвах кроме вертикальной фильтрации существует горизонтальное внутрипочвенное передвижение влаги. Поступающая в почву влага, встречая на своем пути слой с пониженной водопроницаемостью, передвигается внутри почвы над этим слоем в соответствии с направлением его уклона.

Взаимодействие с твёрдой фазой

Основная статья: Почвенный поглощающий комплекс

Почва может удерживать поступившие в неё вещества по разным механизмам (механическая фильтрация, адсорбция мелких частиц, образование нерастворимых соединений, биологическое поглощение), важнейшим из которых является ионный обмен между почвенным раствором и поверхностью твёрдой фазы почвы. Твёрдая фаза за счёт сколов кристаллической решётки минералов, изоморфных замещений , наличия карбоксильных и ряда других функциональных групп в составе органического вещества заряжена преимущественно отрицательно, поэтому наиболее ярко выражена катионообменная способность почвы. Тем не менее, положительные заряды, обуславливающее анионный обмен, в почве также присутствуют.

Вся совокупность компонентов почвы, обладающих ионообменной способностью, называется почвенным поглощающим комплексом (ППК). Входящие в состав ППК ионы носят название обменных или поглощённых. Характеристикой ППК является ёмкость катионного обмена (ЕКО) - общее количество обменных катионов одного рода, удерживаемых почвой в стандартном состоянии - а также сумма обменных катионов, характеризующая природное состояние почвы и не всегда совпадающая с ЕКО.

Отношения между обменными катионами ППК не совпадают с отношениями между теми же катионами в почвенном растворе, то есть ионный обмен протекает селективно. Предпочтительнее поглощаются катионы с более высоким зарядом, а при их равенстве - с большей атомной массой , хотя свойства компонентов ППК могут несколько нарушать эту закономерность. Например, монтмориллонит поглощает больше калия , чем протонов водорода , а каолинит - наоборот.

Обменные катионы являются одним из непосредственных источников минерального питания растений, состав ППК отражается на образовании органоминеральных соединений, структуре почвы и её кислотности.

Почвенная кислотность

Почвенный воздух.

Почвенный воздух состоит из смеси различных газов:

1. кислород, который поступает в почву из атмосферного воздуха; содержание его может меняться в зависимости от свойств самой почвы (её рыхлости, например), от количества организмов, использующих кислород для дыхания и процессов метаболизма;
2. углекислота, которая образуется в результате дыхания организмов почвы, то есть в результате окисления органических веществ;
3. метан и его гомологи (пропан, бутан), которые образуются в результате разложения более длинных углеводородных цепей;
4. водород;
5. сероводород;
6. азот; более вероятно образование азота в виде более сложных соединений (например, мочевины)

И это далеко не все газообразные вещества, которые составляют почвенный воздух. Его химический и количественный состав зависят от содержащихся в почве организмов, содержания в ней питательных веществ, условий выветривания почвы и др.

Живые организмы в почве

Почва - это среда обитания множества организмов. Существа, обитающие в почве, называются педобионтами. Наименьшими из них являются бактерии , водоросли , грибки и одноклеточные организмы , обитающие в почвенных водах. В одном м³ может обитать до 10¹⁴ организмов. В почвенном воздухе обитают беспозвоночные животные , такие как клещи , пауки , жуки , ногохвостки и дождевые черви . Они питаются остатками растений , грибницей и другими организмами. В почве обитают и позвоночные животные , одно из них - крот . Он очень хорошо приспособлен к обитанию в абсолютно тёмной почве, поэтому он глухой и практически слепой .

Неоднородность почвы приводит к тому, что для организмов разных размеров она выступает как разная среда.

• Для мелких почвенных животных, которых объединяют под названием нанофауна (простейшие , коловратки , тихоходки , нематоды и др.), почва - это система микроводоемов.
• Для дышащих воздухом несколько более крупных животных почва предстает как система мелких пещер. Таких животных объединяют под названием микрофауна. Размеры представителей микрофауны почв - от десятых долей до 2-3 мм. К этой группе относятся в основном членистоногие: многочисленные группы клещей , первичнобескрылые насекомые (коллемболы , протуры, двухвостки), мелкие виды крылатых насекомых, многоножки симфилы и др. У них нет специальных приспособлений к рытью. Они ползают по стенкам почвенных полостей при помощи конечностей или червеобразно извиваясь. Насыщенный водяными парами почвенный воздух позволяет дышать через покровы. Многие виды не имеют трахейной системы. Такие животные очень чувствительны к высыханию.
• Более крупных почвенных животных, с размерами тела от 2 до 20 мм, называют представителями мезофауны. Это личинки насекомых, многоножки , энхитреиды, дождевые черви и др. Для них почва - плотная среда, оказывающая значительное механическое сопротивление при движении. Эти относительно крупные формы передвигаются в почве либо расширяя естественные скважины путём раздвигания почвенных частиц, либо роя новые ходы.
• Мегафауна или макрофауна почв - это крупные землерои, в основном из числа млекопитающих. Ряд видов проводит в почве всю жизнь (слепыши, слепушонки , цокоры , кроты Евразии, златокроты Африки, сумчатые кроты Австралии и др.). Они прокладывают в почве целые системы ходов и нор. Внешний облик и анатомические особенности этих животных отражают их приспособленность к роющему подземному образу жизни.
• Кроме постоянных обитателей почвы, среди крупных животных можно выделить большую экологическую группу обитателей нор (суслики , сурки , тушканчики , кролики , барсуки и т. п.). Они кормятся на поверхности, но размножаются, зимуют, отдыхают, спасаются от опасности в почве. Целый ряд других животных использует их норы, находя в них благоприятный микроклимат и укрытие от врагов. Норники обладают чертами строения, характерными для наземных животных, но имеют ряд приспособлений, связанных с роющим образом жизни.

Пространственная организация

В природе практически не бывает таких ситуаций, чтобы на много километров простиралась какая-нибудь одна почва с неизменными в пространстве свойствами. При этом различия почв обусловлены различиями в факторах почвообразования.

Закономерное пространственное размещение почв на небольших территориях называется структурой почвенного покрова (СПП). Исходной единицей СПП является элементарный почвенный ареал (ЭПА) - почвенное образование, внутри которого отсутствуют какие-либо почвенно-географические границы. Чередующиеся в пространстве и в той или иной степени генетически связанные ЭПА образуют почвенные комбинации.

Почвообразование

Почвообразующие факторы :

• Элементы природной среды: почвообразующие породы, климат, живые и отмершие организмы, возраст и рельеф местности,
• а также антропогенная деятельность, оказывающие существенное влияние на почвообразование.

Первичное почвообразование

В русском почвоведении приведена концепция , что любая субстратная система, обеспечивающая рост и развитие растений «от семени до семени», есть почва. Идея эта дискуссионная, поскольку отрицает докучаевский принцип историчности, подразумевающий определённую зрелость почв и разделение профиля на генетические горизонты, но полезна в познании общей концепции развития почв.

Зачаточное состояние профиля почв до появления первых признаков горизонтов можно определять термином «инициальные почвы» . Соответственно выделяется «инициальная стадия почвообразования» - от почвы «по Вески» до того времени, когда появится заметная дифференциация профиля на горизонты, и можно будет прогнозировать классификационный статус почвы. За термином «молодые почвы» предложено закрепить стадию «молодого почвообразования» - от появления первых признаков горизонтов до того времени, когда генетический (точнее, морфолого-аналитический) облик будет достаточно выраженным для диагностики и классификации с общих позиций почвоведения.

Генетические характеристики можно давать и до достижения зрелости профиля, с понятной долей прогностического риска, например, - «инициальные дерновые почвы»; «молодые проподзолистые почвы», «молодые карбонатные почвы». При таком подходе номенклатурные трудности разрешаются естественно, на базе общих принципов почвенно-экологического прогнозирования в соответствии с формулой Докучаева -Йенни (представление почвы как функции факторов почвообразования: S = f(cl, o, r, p, t …)).

Антропогенное почвообразование

В научной литературе для земель после горных работ и других нарушений почвенного покрова закрепилось обобщённое название «техногенные ландшафты», а изучение почвообразования в этих ландшафтах оформилось в «рекультивационное почвоведение» . Был предложен также термин «технозёмы» , по сути представляющий попытку объединить Докучаевскую традицию «-зёмов» с техногенными ландшафтами.

Отмечается, что логичнее применять термин «технозём» к тем почвам, которые специально создаются в процессе технологии горных работ путём разравнивания поверхности и насыпания специально снятых гумусовых горизонтов или потенциально плодородных грунтов (лёсса). Использование этого термина для генетического почвоведения вряд ли оправданно, так как итоговым, климаксным продуктом почвообразования будет не новый «-зём», а зональная почва, например, дерново-подзолистая, или дерново-глеевая.

Для техногенно-нарушенных почв предлагалось использовать термины «инициальные почвы» (от «нуль - момента» до появления горизонтов) и «молодые почвы» (от появления до оформления диагностических признаков зрелых почв), указывающие на главную особенность таких почвенных образований - временные этапы их эволюции из недифференцированных пород в зональные почвы.

Классификация почв

Единой общепринятой классификации почв не существует. Наряду с международной (Классификация почв ФАО и сменившая её в 1998 году WRB) во многих странах мира действуют национальные системы классификации почв, часто основанные на принципиально разных подходах.

В России к 2004 году специальной комиссией Почвенного института им. В. В. Докучаева, руководимой Л. Л. Шишовым, подготовлена новая классификация почв, являющаяся развитием классификации 1997 года. Однако российским почвоведами продолжает активно использоваться и классификация почв СССР 1977 года.

Из отличительных особенностей новой классификации можно назвать отказ от привлечения для диагностики факторно-экологических и режимных параметров, трудно диагностируемых и часто определяемых исследователем чисто субъективно, фокусирование внимания на почвенном профиле и его морфологических особенностях. В этом ряд исследователей видят отход от генетического почвоведения, делающего основной упор на происхождении почв и процессах почвообразования. В классификации 2004 года вводятся формальные критерии отнесения почвы к определённому таксону, привлекается понятие диагностического горизонта, принятое в международной и американской классификациях. В отличие от WRB и американской Soil Taxonomy, в российской классификации горизонты и признаки не равноценны, а строго ранжированы по таксономической значимости. Бесспорно важным нововведением классификации 2004 года стало включение в неё антропогенно-преобразованных почв.

В американской школе почвоведов используется классификация Soil Taxonomy, имеющая распространение также в других странах. Характерной её особенностью является глубокая проработка формальных критериев отнесения почв к тому или иному таксону. Используются названия почв, сконструированные из латинских и греческих корней. В классификационную схему традиционно включаются почвенные серии - группы почв, отличных лишь по гранулометрическому составу, и имеющие индивидуальное название - описание которых началось ещё при картировании Почвенным бюро территории США в начале XX века.

Классификация почв - система разделения почв по происхождению и (или) свойствам.

• Тип почвы - основная классификационная единица, характеризуемая общностью свойств, обусловленных режимами и процессами почвообразования, и единой системой основных генетических горизонтов.
  • Подтип почвы - классификационная единица в пределах типа, характеризуемая качественными отличиями в системе генетических горизонтов и по проявлению налагающихся процессов, характеризующих переход к другому типу.
    • Род почвы - классификационная единица в пределах подтипа, определяемая особенностями состава почвенно-поглощающего комплекса, характером солевого профиля, основными формами новообразований.
      • Вид почвы - классификационная единица в пределах рода, количественно отличающаяся по степени выраженности почвообразовательных процессов, определяющих тип, подтип и род почв.
        • Разновидность почвы - классификационная единица, учитывающая разделение почв по гранулометрическому составу всего почвенного профиля.
          • Разряд почвы - классификационная единица, группирующая почвы по характеру почвообразующих и подстилающих пород.

Закономерности распространения

Климат как фактор географического распространения почв

Климат - один из важнейших факторов почвообразования и географического распространения почв - в значительной степени определяется космическими причинами (количеством энергии, получаемой земной поверхностью от Солнца). С климатом связано проявление самых общих законов географии почв. Он влияет на почвообразование как непосредственно, определяя энергетический уровень и гидротермический режим почв, так и косвенно, воздействуя на другие факторы почвообразования (растительность , жизнедеятельность организмов, почвообразующие породы и т. д.).

Непосредственное влияние климата на географию почв проявляется в разных типах гидротермических условий почвообразования. Тепловой и водный режимы почв оказывают влияние на характер и интенсивность всех физических, химических и биологических процессов, протекающих в почве. Ими регулируются процессы физического выветривания горных пород , интенсивность химических реакций , концентрация почвенного раствора, соотношение твёрдой и жидкой фазы, растворимость газов . Гидротермические условия влияют на интенсивность биохимической деятельности бактерий , скорость разложения органических остатков, жизнедеятельность организмов и другие факторы, поэтому в разных районах страны с неодинаковым тепловым режимом скорость выветривания и почвообразования, мощность почвенного профиля и продуктов выветривания существенно различны.

Климат определяет наиболее общие закономерности распространения почв - горизонтальную зональность и вертикальную поясность.

Климат является результатом взаимодействия климатообразующих процессов, протекающих в атмосфере и деятельном слое (океанах , криосфере , поверхности суши и биомассе) - так называемой климатической системе, все компоненты которой непрерывно взаимодействуют друг с другом, обмениваясь веществом и энергией. Климатообразующие процессы можно разделить на три комплекса: процессы теплооборота , влагооборота и атмосферной циркуляции.

Значение почв в природе

Почва как среда обитания живых организмов

Почва обладает плодородием - является наиболее благоприятным субстратом или средой обитания для подавляющего большинства живых существ - микроорганизмов, животных и растений. Показательно также, что по их биомассе почва (суша Земли) почти в 700 раз превосходит океан, хотя на долю суши приходится менее 1/3 земной поверхности.

Геохимические функции

Свойство различных почв по-разному аккумулировать разнообразные химические элементы и соединения, одни из которых необходимы для живых существ (биофильные элементы и микроэлементы , различные физиологически-активные вещества), а другие являются вредными или токсичными (тяжёлые металлы , галогены , токсины и пр.), проявляется на всех живущих на них растениях и животных, включая и человека. В агрономии, ветеринарии и медицине такая взаимосвязь известна в виде так называемых эндемических болезней, причины которых были раскрыты только после работ почвоведов.

Почва оказывает существенное влияние на состав и свойства поверхностных, подземных вод и всю гидросферу Земли. Фильтруясь через почвенные слои вода извлекает из них особый набор химических элементов, характерный для почв водосборных территорий. А поскольку основные хозяйственные показатели воды (её технологическая и гигиеническая ценность) определяются содержанием и соотношением этих элементов, то нарушение почвенного покрова проявляется также в изменении качества воды.

Регуляция состава атмосферы

Почва является главным регулятором состава атмосферы Земли. Обусловлено это деятельностью почвенных микроорганизмов, в огромных масштабах продуцирующих разнообразные газы -

На этом уроке вы узнаете, как образуется верхний плодородный слой - почва. Узнаете об особенностях почвы и её обитателей.

Тема: Взаимосвязь неживой и живой природы

Урок: Как образуется почва

Наш урок будет посвящен почве и её образованию. И высокое дерево, и маленькая травинка укрепились своими корнями в земле, вернее в её верхнем слое, который называется почвой.

А как же образовалась почва? Основа образования почвы - горные породы Земли. Дно водоёмов, равнины, горы сложены из горных пород, которые в течение миллионов лет разрушались под воздействием солнечного тепла, воды, воздуха и живых организмов. Мельчайшие частицы горных пород скапливаются в трещинах скал, скатываются вместе с потоками воды в низкие места. В трещины легко проникают вода, воздух, бактерии, мелкие животные и семена растений. В результате на камнях прорастают пучки трав, мелкие кустарники и даже деревья. Корни растений продолжают расширять трещины, разрушая породы.

Рис. 2. Проросшие растения на камне ()

Проходят годы, образование почвы - процесс очень длительный. Через тысячу лет у подножия скал из остатков растений образуется почва. Это верхний плодородный слой земли толщиной до 2 см. На мягком вулканическом пепле этот процесс происходит быстро, всего за 50-60 лет. Животные принимают участие в образовании почвы. Они рыхлят породу, смешивают её с полусгнившими корнями растений, а когда гибнут, сами становятся её частицами. Итак, образование почвы происходит в результате разрушения горных пород под воздействием всех компонентов природы: солнечного тепла, воды, воздуха, живых организмов. Только все части природы, действуя друг на друга, образуют почву. Нет горных пород и живых организмов - не будет и почвы. Нет воды и воздуха - почва не образуется.

Давайте вспомним прогулку в осенний лес. Сможете доказать на основе своих наблюдений, что почва связывает в единое целое неживую и живую природу?

Сухие листья, хвоинки, травы, веточки деревьев падают на землю и скапливаются в самом верхнем её слое. Под опавшими листьями и ветками находятся песок и глина, мелкие камешки, останки животных и растений, перегной, а это относится к неживой природе. Всё это скоплено корнями растений, ведь каждое растение берёт из почвы питательные вещества. В почве всегда присутствуют бактерии, грибы, мелкие животные, а это относится к живой природе. Кто берёт из почвы питательные вещества, мы знаем. А кто же их вновь пополняет? Ведь если запасы не пополнять, то почва быстро оскудеет. Животные почвы прокладывают в ней ходы, куда попадает вода и воздух, они перемешивают почву, измельчают остатки растений, а бактерии, которые всегда живут в почве, превращают эти остатки в перегной.

Листья и травы разлагаются в почве сравнительно быстро. Всего через полгода они превращаются в прекрасные удобрения. Таким образом, питательные вещества постоянно возвращаются в почву и вновь расходуются растениями. Происходит почвенный круговорот. Почва связывает в единое целое неживую и живую природу.

А каких животных можно увидеть в почве? В лесной подстилке замерла божья коровка, что-то перетаскивают в свои подземные жилища муравьи, а вот кроты и дождевые черви проводят в почве всю свою жизнь.

А земляной шмель только зимует. Лягушки и улитки прячутся в почве от дневной жары, а майские жуки откладывают яйца, из которых появляются их потомства.

Жуки проникают в почву на глубину до 2 метров, муравьи - до 3 метров. Кроты - до 5 метров, а дождевые черви - до 8 метров.

Кроты приносят очень большую пользу почве, прокладывая глубокие ходы, кроты выбрасывают землю на поверхность, а эта земля в полтора раз богаче кальцием, магнием, железом и другими питательными веществами.

Учёные подсчитали, что в березовом лесу кроты поднимают из глубины на поверхность такой обогащённой земли до 10 тонн на гектар. Получается, что большую часть берёзового леса удобряют кроты. А ещё в небольших кучках в земле, кротовинах, скапливается вода, которая увлажняет почву.

Чем же питаются животные почвы? Они питаются остатками живых организмов, корнями растений и другими мелкими животными. Корни одуванчиков грызут личинки майских жуков, а личинками любят лакомиться кроты. Крот, наевшись, отправляется спать, и спит часа 4, проснувшись, он немедленно отправляется искать себе пищу. Делая глубокие ходы, крот постоянно натыкается на вредных насекомых и их личинок. За сутки крот съедает столько, сколько весит сам и даже больше. Голодать крот не может, 17-18 часов без еды для него губительны. Вот поэтому зимой кроты не могут залечь в спячку.

Между растениями и животными почвы существует пищевая зависимость: корень одуванчика - личинка - крот. Не будет одуванчика - погибнут личинки, не будут личинок - будут голодать кроты. Поэтому ученые считают, что все живые организмы связаны между собой цепями питания. Пищевая цепь показывает, кто кого ест. Между обитателями почвы существую очень много цепей питания, но в каждой такой цепи, первое звено - это растение. Ведь только оно способно на свету образовывать питательные вещества из углекислого газа и воды с растворёнными в ней минеральными солями. Второе звено - растительноядные животные, третье звено - хищные и всеядные животные. Когда хищные или всеядные животные погибают, то их останки становятся пищей для бактерий и других мелких животных.

Сегодня на уроке вы узнали о том, что почва - это единство живой и неживой природы, как образуется почва, и какие существуют цепи питания.

1. Вахрушев А.А., Данилов Д.Д. Окружающий мир 3. М.: Баллас.
2. Дмитриева Н.Я., Казаков А.Н. Окружающий мир 3. М.: ИД «Федоров».
3. Плешаков А.А.Окружающий мир 3. М.: Просвещение.

1. Энциклопедия Кругосвет ().
   
2. Энциклопедия животного мира ().
   
3. Наука и жизнь ().
   

1. Что такое почва?
2. Какие животные обитают в почве?
3. Может ли почва восстановиться?

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.

Образование почвы

Образование почв

Почва образуется из горных пород в результате длительного процесса разрушения и последующего качественного изменения частей и частиц этих разрушенных пород.

Процесс почвообразования можно наблюдать и в настоящее время. Сначала горные породы, находящиеся в поверхностных слоях земной коры, подвергаются первоначальному разрушению - выветриванию. Оно происходит в результате сильного нагревания горных пород солнечными лучами днем и резкого охлаждения ночью. В породе образуются многочисленные трещины, которые со временем расширяются и углубляются, чему способствует проникающая в них и замерзающая там вода. В результате этих физических воздействий горные породы дробятся на различные по форме и величине обломки, которые постепенно становятся рыхлыми.

На голых рыхлых скалах первыми поселяются микроорганизмы, питающиеся главным образом углеродом и азотом атмосферы, а также минеральными соединениями горной породы. Далее здесь поселяются низшие растения - лишайники и более высокоорганизованные - мхи, которые энергичнее разрушают горные породы и глубже изменяют их состав. Отмирающие лишайники и мхи разлагаются микроорганизмами и образуют перегной, или гумус (от лат. humus - земля, почва), дающий начало первичным слоям маломощной почвы. Но эти слои почвы уже содержат вещества, необходимые для питания высших травянистых и древесных растений, которые окончательно преобразуют горные породы в почвы (рис. 2). Ежегодно отмирающие части растений дают пищу микроорганизмам и животным. Они, перерабатывая пищу, создают еще больше различных веществ, разрушающих горные породы, за счет чего увеличивается мощность почвы и в верхних ее слоях накапливается перегной. Таким образом, периодическое отмирание бактерии, лишайников, мхов, высших травянистых и древесных растении сопровождается обогащением верхнего горизонта земной коры органическими веществами и биологически важными элементами минерального питания растений.

В почвообразовании немалую роль играют и животные организмы - черви, муравьи, полевки, суслики, кроты и др. Перемещаясь в почве, они разрыхляют ее, перемешивают с растительными остатками, тем самым улучшая физические свойства почвы. Черви и насекомые перерабатывают растительные остатки и обогащают почву перегноем.

В результате физических, химических и биологических процессов, протекающих в почве, постепенно формируется ее структура. Структурой почвы называется ее внутреннее строение из различных по величине и форме комочков почвы, которые состоят из почвенных частиц. Лучшие почвы имеют мелкокомковатую или зернистую структуру с комочками диаметром от 1 до 10 мм. В плодородных почвах образуется много пустот или пор, поэтому для бактерий и корней растений создаются условия для поступления воздуха и влаги, что позволяет им лучше развиваться. Такой структурой обладают плодородные черноземы и близкие к ним почвы.