Минералогический состав материнской породы определяет минералогический и химический состав П. и первоначальное содержание в ней элементов питания для растений. Растительность непосредственно воздействует на П.: корни рыхлят и оструктуривают почвенную массу, извлекают из неё минеральные элементы. В естественных условиях минеральные и органические вещества поступают в П. и на её поверхность в виде корневого и наземного опада.
Годовое количество опада изменяется примерно от 5-6 ц/га в пустынях и 10 ц/га в арктических тундрах до 250 ц/га во влажных тропических лесах. Различен и качественный состав опада: его зольность изменяется от 1 до 15 %. В П. опад подвергается воздействию микрофлоры, минерализирующей до 80-90 % его массы и участвующей в синтезе гумусовых веществ, которые образуются из продуктов распада и микробных метаболитов. Представители животного мира (главным образом, беспозвоночные, живущие в верхних горизонтах П. и в растительных остатках на поверхности) в процессе жизнедеятельности значительно ускоряют разложение органических веществ и способствуют формированию органо-минеральных почвенных агрегатов, т. е. структуры П.
Основное влияние рельефа заключается в перераспределении по земной поверхности климатических (влаги, тепла и их соотношения) и др. факторов формирования П. Время развития зрелого почвенного профиля для разных условий - от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. Возраст территории вообще и П., в частности, а также изменения условий почвообразования в процессе их развития оказывают существенное влияние на строение, свойства и состав П. При сходных географических условиях почвообразования П., имеющие неодинаковые возраст и историю развития, могут существенно различаться и принадлежать к разным классификационным группам.
Хозяйственная деятельность человека влияет на некоторые факторы почвообразования, например, на растительность (вырубка леса, замена его травянистыми фитоценозами и др.), и непосредственно на П. путём её механической обработки, мелиорации, внесения минеральных и органических удобрений и т.п. При соответствующем сочетании этих воздействий можно направленно изменять почвообразовательный процесс и свойства П. В связи с интенсификацией сельского хозяйства влияние человека на почвенные процессы непрерывно возрастает.
Состав и свойства почвы. П. состоит из твёрдой, жидкой, газообразной и живой частей. Соотношение их неодинаково не только в разных П., но и в различных горизонтах одной и той же П. Закономерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов от верхних горизонтов П. к нижним и увеличение интенсивности преобразования компонентов материнской породы от нижних горизонтов к верхним. В твёрдой части преобладают минеральные вещества …
Рыхлость сложения П. обусловливается полидисперсностью состава её твёрдой части, включающей частицы разного размера (от коллоидов почвы, измеряемых сотыми долями мм, до обломков диаметром в несколько десятков см). Основную массу П. составляет обычно мелкозём - частицы менее 1 мм …
В зависимости от соотношения физической глины (частиц мельче 0,01 мм) и физического песка (крупнее 0,01 мм) П. по гранулометрическому составу разделяют на группы (разновидности): песок рыхлый и связный, супесь, суглинок лёгкий и средний, глина лёгкая, средняя и тяжёлая. Более подробное деление проводят по преобладанию среди частиц гравия, песка, крупной пыли, пыли и ила … Твёрдые частицы в естественном залегании заполняют не весь объём почвенной массы, а лишь некоторую его часть; другую часть составляют поры - промежутки различного размера и формы между частицами и их агрегатами.
Суммарный объём пор называется пористостью П. Для большинства минеральных П. эта величина варьирует в пределах от 40 до 60 %. В органогенных (торфяных) П. она возрастает до 90%, в заболоченных, оглеенных, минеральных - уменьшается до 27%. От пористости зависят водные свойства П. (водопроницаемость, водоподъёмная способность, влагоёмкость) и плотность П.
В порах находятся почвенный раствор и почвенный воздух. Соотношение их непрерывно меняется вследствие поступления в П. атмосферных осадков, иногда оросительных и грунтовых вод, а также расхода влаги: почвенного стока, испарения, десукции (отсасывание корнями растений) и др.
Освобождающееся от воды поровое пространство заполняется воздухом. Этими явлениями определяется воздушный и водный режимы почвы. Чем больше поры заполнены влагой, тем затруднительнее газовый обмен (особенно О2 и СО2) между П. и атмосферой, тем медленнее протекают в почвенной массе процессы окисления и быстрее - восстановления. В порах также обитают почвенные микроорганизмы. Плотность П. (или объёмная масса) в ненарушенном сложении определяется пористостью и средней плотностью твёрдой фазы. Плотность минеральных П. от 1 до 1, 6 г/смі, реже - 1,8 г/смі, заболоченных оглеенных - до 2 г/смі, торфяных - 0,1-0,2 г/смі.
С дисперсностью сопряжена большая суммарная поверхность твёрдых частиц: 3-5 мІ/г у песчаных П., 30-150 мІ/г у супесчаных и суглинистых, до 300-400 мІ/г у глинистых. Благодаря этому почвенные частицы, особенно коллоидная и илистая фракции, обладают поверхностной энергией, которая проявляется в поглотительной способности и буферности почвы.
Минералогический состав твёрдой части П. во многом определяет её плодородие. Органических частиц (растительные остатки) содержится немного, и только торфяные П. почти полностью состоят из них. В состав минеральных веществ входят: Si, Al, Fe, К, N, Mg, Ca, Р, S; значительно меньше содержится микроэлементов: Cu, Mo, I, В, F, Pb и др. Подавляющее большинство элементов находится в окисленной форме. Во многих П., преимущественно, в П. недостаточно увлажняемых территорий, содержится значительное количество CaCO3 (особенно, если П. образовались на карбонатной породе), в П. засушливых областей - CaSO4 и другие более легко растворимые соли; П. влажных тропических областей обогащены Fe и Al. Однако реализация этих общих закономерностей зависит от состава почвообразующих пород, возраста П., особенностей рельефа, климата и т.д. Например, на основных изверженных породах формируются П., более богатые Al, Fe, щёлочноземельными и щелочными металлами, а на породах кислого состава - Si. Во влажных тропиках на молодых корах выветривания П. значительно беднее окислами железа и алюминия, чем на более древних, и по содержанию сходны с П. умеренных широт.
На крутых склонах, где эрозионные процессы весьма активны, состав твёрдой части П. незначительно отличается от состава почвообразующих пород. В засоленных почвах содержится много хлоридов и сульфатов (реже - нитратов и бикарбонатов) кальция, магния, натрия, что связано с исходной засоленностью материнской породы, с поступлением этих солей из грунтовых вод или в результате почвообразования.
В состав твёрдой части П. входит органическое вещество, основная (80-90 %) часть которого представлена сложным комплексом из гумусовых веществ или гумуса. Органическое вещество состоит также из соединений растительного, животного и микробного происхождения, содержащих клетчатку, лигнин, белки, сахара, смолы, жиры, дубильные вещества и т.п. и промежуточные продукты их разложения.
При разложении органических веществ в П. содержащийся в них азот переходит в формы, доступные растениям. В естественных условиях они являются основным источником азотного питания растительных организмов. Многие органические вещества участвуют в создании органо-минеральных структурных отдельностей (комочков). Возникающая таким образом. структура П. во многом определяет её физические свойства, а также водный, воздушный и тепловой режимы. Органо-минеральные соединения представлены солями, глинисто-гумусовыми комплексами, комплексными и внутрикомплексными (хелаты) соединениями гумусовых кислот с рядом элементов (в их числе Al и Fe). Именно в этих формах последние перемещаются в П.
Жидкая часть, т. е. почвенный раствор, - активный компонент П., осуществляющий перенос веществ внутри неё, вынос из П. и снабжение растений водой и растворёнными элементами питания. Обычно содержит ионы, молекулы, коллоиды и более крупные частицы, превращаясь иногда в суспензию.
Газообразная часть, или почвенный воздух, заполняет поры, не занятые водой. Количество и состав почвенного воздуха, в который входят N2, O2, CO2, летучие органические соединения, не постоянны и определяются характером множества протекающих в П. химических, биохимических, биологических процессов. Например, количество CO2 в почвенном воздухе существенно меняется в годовом и суточном циклах вследствие различной интенсивности выделения газа микроорганизмами и корнями растений. Газообмен между почвенным воздухом и атмосферой происходит, преимущественно, в результате диффузии CO2 из П. в атмосферу и O2 в противоположном направлении.
Живая часть П. состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли и др.) и представителей многих групп беспозвоночных животных: простейших, червей, моллюсков, насекомых и их личинок, роющих позвоночных и др. Активная роль живых организмов в формировании П. определяет принадлежность её к биокосным природным телам - важнейшим компонентам биосферы.
Процессы в почве. В процессе почвообразования материнская порода расчленяется на почвенные горизонты, которые образуют почвенный профиль. В поверхностных горизонтах накапливаются органическое вещество, азот и фосфор, обменные соединения алюминия, кальция, магния, калия, натрия; во многих случаях происходит потеря силикатных соединений (за исключением кремнезёма в форме кварца). Под влиянием факторов почвообразования в П. протекают разнообразные процессы, которые можно объединить в следующие основные группы: 1) обмен веществами и энергией между П. и др. природными телами; 2) процессы превращения веществ и энергии, происходящие в самом почвенном теле без перемещения веществ; 3) процессы передвижения веществ и энергии в П.
К первой группе относят: многосторонний обмен газами, влагой и твёрдыми частицами в системе атмосфера - П. - растительность (надземные органы); двусторонний обмен газами и влагой с растворёнными в ней веществами в системе П. - грунт (породы, залегающие под П., включая почвообразующую и подстилающую); обмен коротко- и длинноволновой радиацией в системе солнце - растительность - П. - атмосфера - космическое пространство; многосторонний обмен тепловой энергией в системе атмосфера - растительность - П. - грунт; двусторонний обмен зольными веществами, соединениями азота, CO2 и O2 в системе П. - высшая растительность; преимущественно, одностороннее поступление влаги из П. в растения (через корни); одностороннее поступление в П. органического вещества, синтезированного высшими растениями, несущего в себе аккумулированную энергию. Вторая группа включает огромное количество весьма разнообразных процессов: разложение органических соединений и синтез гумусовых веществ; синтез и распад микробной плазмы; образование и распад органо-минеральных соединений, т. е., процессы, связанные с круговоротом углерода (разложение углеводов, дубильных веществ, лигнина и др.); процессы, связанные с круговоротом азота, - аммонификация, нитрификация и денитрификация, фиксация атмосферного азота; разложение и превращение первичных и вторичных минералов и синтез вторичных; окисление и восстановление, особенно железа и марганца; замерзание и оттаивание почвенной влаги, её внутрипочвенное испарение, конденсация и т.д. Третья группа: передвижение почвенного воздуха под влиянием меняющихся давления и температуры; диффузное передвижение газов и водяного пара, передвижение почвенного раствора под действием силы тяжести, капиллярных, сорбционных и осмотических сил; передвижение почвенной массы роющими животными, под влиянием давления корней и др.
Почвенные процессы протекают в тесной взаимосвязи и взаимозависимости, охватывая всю почвенную толщу или сосредоточиваясь в отдельных частях. Происходят они в гравитационном поле Земли, имеют циклический характер, сопряжённый с цикличностью поступления на поверхность П. радиационной энергии (суточные, годовые и многолетние циклы) и с биологической цикличностью живых организмов. Цикличность процессов не означает полного возврата П. в исходное состояние. Результаты циклических процессов, происходящих в почвенной массе с самого начала формирования, и определяют становление, развитие и эволюцию П. Существо процессов, их интенсивность в разных объёмах П. неодинаковы, большое влияние на них оказывает глубина от поверхности. П. как открытая система связана также с другими природными системами (атмосферой, грунтом, живыми организмами) взаимным и многосторонним обменом веществ …
Основные типы почв и их распространение. Изменчивость в пространстве и во времени факторов почвообразования, а, следовательно, и процессов, происходивших в П. в прошлом и совершающихся в настоящем, обусловливает большое разнообразие их в природе … В основе современной генетической классификации П. лежит строение почвенного профиля, отражающее совокупность процессов становления, развития, эволюции П. и их режимы. Основная классификационная единица - генетический тип. Докучаевым выделялось 10 почвенных типов, в современных классификациях - более 100. Типы подразделяют на подтипы, роды, виды, разновидности, разряды и объединяют в классы, ряды, формации, генерации, семейства, ассоциации и т.п.
Принцип объединения почвенных типов в более высокие единицы в различных классификациях неодинаков: экологический - по условиям почвообразования, эволюционно-генетический (или историко-генетический) - по связям между группами П., профильно-генетический - по строению почвенных профилей, их генезису и др. Важной частью почвенной классификации является диагностика П. - система объективных признаков, позволяющих разделять их на всех таксономических уровнях классификации. Особое значение имеют диагностические признаки для определения типов и более низких таксономических единиц, т.к. на большинстве почвенных карт выделяют именно их ареалы. Большое практическое значение имеют прикладные (агропроизводственные, мелиоративные, лесоводственные и др.) группировки почв [4].
Комментарий. Почва - сложнейшая, многофазная, полидисперсная, динамическая система, являющаяся компонентом биосферы, участвующим в воспроизведении биомассы. Почву формируют почвенные процессы, протекающие постоянно и непрерывно. Они охватывают всю почвенную толщу, а не только верхний пахотный слой, поэтому ограничение исследований только им не может дать объективные результаты.