Изменчивость в пространстве и во времени факторов почвообразования и процессов, происходивших в почвах в прошлом и совершающихся в настоящем, обусловливает большое почвенное разнообразие, представленное в природе.
Плодородие почвы не определяется только составом и свойствами, а зависит также от факторов почвообразования, к пяти (шести) традиционным добавляется также хозяйственная деятельность человека.
1989 год (29 лет назад)
Почва - один из природных компонентов, составляющих среду обитания человека. П. - компонент биосферы. Она выполняет важнейшую функцию регулятора сложившегося на Земле равновесия между ее сферами (биосферой, атмосферой, гидросферой и литосферой), столь необходимого для развития жизни в разнообразных формах ее проявления. В то же время почва - основное средство производства в сельском хозяйстве. Как средство производства она отличается незаменимостью, ограниченностью ресурсов, неперемещаемостью и плодородием. Роль почвы как компонента биосферы и ее особенности как средства производства подчеркивают необходимость ее охраны, рационального использования и осуществления мероприятий по поддержанию и повышению плодородия … Принятые «Основы земельного законодательства СССР и союзных республик» (1968) предусматривают систему мер, направленных на повышение почвенного плодородия и охрану [5].
Комментарий. Через два года в стране вновь произошли кардинальные политические и экономические изменения, которые затронули все сферы жизни общества, в том числе науку. Было постепенно сформировано принципиально новое правовое поле.
2014 год (4 года назад)
ПОмЧВА - природное тело, формирующееся в результате преобразования поверхностных слоёв литосферы под совместным воздействием воды, воздуха и живых организмов. Состоит из почвенных горизонтов, образующих почвенный профиль; характеризуется плодородием. Представление о П. как о самостоятельном природном образовании, которое формируется в результате взаимодействия факторов почвообразования, сформулировано в последней четверти 19 в. В.В. Докучаевым.
Происхождение, свойства, функционирование, распространение и использование П. исследуются в рамках почвоведения; вместе с тем почвенный слой попадает в область интересов таких наук, как агрономия, инженерная геология, грунтоведение, геохимия ландшафта и др., в соответствии с задачами которых изменяется и объём понятия «П.». Например, в широком смысле к П. относят не только естественные природные тела на поверхности Земли, но и насыпные грунты, искусственные или покрытые асфальтом городские П., почвоподобные образования на зданиях и стволах старых деревьев, выходы горных пород, заселённые лишайниками и водорослями, находящиеся на небольшой глубине подводные осадочные породы, на которых возможно развитие сосудистых растений, а также рыхлые реголиты других планет.
В классическом понимании П. формируется в естественных рыхлых горных породах на поверхности Земли и хотя бы часть времени не покрыта водой. Мощность П. также определяется в зависимости от поставленных задач: в почвенно-генетических работах она ограничивается глубиной выделения морфологически выраженных почвенных горизонтов и варьирует от нескольких см до 2-3 м; в агрономических исследованиях часто П. называют верхний пахотный горизонт (нижние горизонты называют подпочвой); в геохимических и геоэкологических работах исследуют почвенный реголит (сыпучие осколки горной .породы между слоями П. и подстилающей породой) на глубину до десятка метров.
Факторы почвообразования (по Докучаеву): климат, материнская, почвообразующая порода, живые организмы, рельеф, геологический возраст территории. Климат влияет на характер выветривания горных пород, обусловливает тепловой и водный режимы П., в значительной степени определяет состав растительного покрова, животный мир и характер хозяйственного использования П. Материнская порода в процессе почвообразования превращается в П., наследующую от неё гранулометрический и минералогический составы. Растительность воздействует на П. непосредственно: корни извлекают из неё минеральные элементы, рыхлят и способствуют оструктуриванию (агрегатированию) почвенной массы. Под влиянием биологических, физических, физико-химических, химических процессов из почвенных частиц в П. образуются почвенные агрегаты, различающиеся по устройству (простые и сложные), форме (угловатые, пластинчатые, округлые, неправильной формы) и размерам (глыбы, комки, пыль).
В естественных условиях на поверхность П. поступают органические и минеральные вещества в виде корневого и наземного растительного опада. Под воздействием почвенной микрофлоры опад минерализуется на 80-90 % с образованием и накоплением в П. гумуса. Представители почвенной фауны (главным образом, беспозвоночные, живущие в верхних горизонтах П. и растительных остатках на её поверхности) в процессе жизнедеятельности значительно ускоряют разложение органического вещества и также способствуют формированию почвенных органо-минеральных агрегатов (структуры почвы).
Основное влияние рельефа заключается в перераспределении климатических (тепла, влаги) и других факторов почвообразования. Возраст территории определяет как возраст почвы, так и степень выветренности почвообразующей породы.
Сформулированная И.II. Герасимовым неодокучаевская парадигма (теория) позволяет предсказывать распространение П. по земной поверхности, а также их поведение во времени на основе схемы: факторы почвообразования - почвообразовательные процессы - свойства почвы. В современном развёрнутом виде: факторы почвообразования - внутренние процессы в П, - свойства П. - внешние функции П.
В последние десятилетия к факторам почвообразования причисляют и антропогенную трансформацию почв, не являющуюся обязательным фактором, в отличие от пяти вышеперечисленных. Хозяйственная деятельность человека влияет или на факторы почвообразования (например, на растительность: вырубка леса и замена его на травянистые сообщества), или непосредственно на П. путём её механической обработки, мелиорации, внесения органических и минеральных удобрений и т. п.
Состав почвы. П. состоит из твёрдой, жидкой, газообразной и живой частей. Их соотношение различно не только в разных П., но и в разных горизонтах одной П. Вниз по почвенному профилю закономерно уменьшается количество живых организмов и содержание органических веществ, а также интенсивность процессов выветривания. Твёрдая фаза П. состоит из минеральной и органической частей. Почвенные минералы подразделяются на первичные (унаследованные от породы: кварц, полевые шпаты, слюды и др.) и вторичные (глинистые, сформировавшиеся в ходе трансформации или вторичного синтеза из растворов: монтмориллонит, гидрослюды и др., а также биогенные: скелеты и раковины почвенных организмов). Соотношение первичных и вторичных минеральных компонентов в почве зависит от интенсивности почвообразования и возраста П.: чем старше П. и интенсивнее процессы внутрипочвенного выветривания, тем больше в ней глинистых минералов. В большинстве П. первичные минералы образуют крупные (каменистые, гравийные, песчаные) гранулометрические фракции П., вторичные минералы - более тонкие (от пылеватых до коллоидных фракций),
Органическая часть представлена остатками тканей растений и животных разной степени разложения, индивидуальными органическими соединениями (кислотами, углеводами, аминокислотами и др.), а также гумусом. В твёрдой части П., за исключением торфяных и перегнойных П., преобладают минеральные вещества. Твёрдые частицы в естественном залегании заполняют не весь объём почвенной массы; другую часть составляют поры, суммарный объём которых называется пористостью. От неё зависят водные свойства (водопроницаемость, водоподъёмная способность, влагоёмкость) и плотность П. (масса абсолютно сухой П., взятой с ненарушенным сложением в единице объёма). Величина плотности П. зависит от её гранулометрического, минералогического, структурного состава, содержания и состава органического вещества в ней, типа корневой системы растительности и почвенной фауны.
Для органогенных горизонтов П. (подстилки, войлока, торфяного) значения плот- ности составляют 0,04-0,5 г/см, для минеральных - 0,8-1,8 г/см, с глубиной плотность П. обычно увеличивается. П. представляет собой полидисперсное тело с высокой поверхностной активностью. С дисперсностью сопряжена большая удельная поверхность твёрдых частиц: 3-5 м2/г - у песчаных П., 30-150 м2/г - у супесчаных и суглинистых, до 300-400 м2/г - у глинистых. Состав глинистых минералов в П. влияет на её поверхностную активность: напр., удельная поверхность каолинита - 5-15 м2/г, смектитов - 600-800 м2/г. Ещё больше (до нескольких тысяч м2/г) удельная поверхность гумусовых веществ. Благодаря этому частицы П., особенно её коллоидная и илистая фракции, обладают поверхностной энергией, которая проявляется в поглотительной способности и буферной способности почвы.
Жидкая часть, почвенный раствор, - активный компонент П., осуществляющий перенос веществ внутри неё, вынос из П. и снабжение растений водой и растворёнными элементами питания. Почвенная влага ведёт себя в П. по-разному: например, гигроскопическая влага покрывает частицы П. бимолекулярным слоем, её содержание находится в равновесии с влажностью воздуха (полное удаление гигроскопической влаги возможно только при высушивании П. при 105°С), капиллярно-подвешенная удерживается в П. в тонких капиллярах за счёт капиллярных сил; она, как и гигроскопическая влага, недоступна растениям, но её могут использовать микроорганизмы. плодородие почва минералогический организм
Капиллярно-подпёртая влага поднимается по крупным капиллярам от водоносного горизонта вверх на несколько метров по профилю П.; эта влага доступна растениям. Гравитационная влага свободно движется по почвенному профилю в крупных порах под действием силы тяжести. Почвенная влага находится в динамическом равновесии с твёрдой фазой и воздухом почв.
Газообразная часть П. (почвенный воздух) заполняет незанятые водой поры. Состав почвенного воздуха непостоянен и зависит от характера протекающих в П. химических, биохимических и биологических процессов; в него входят N2, О2, СО2, в меньших количествах - благородные газы и летучие органические соединения, в гидроморфных П. - также СН4 и Н2. Например, количество СО2 в почвенном воздухе существенно варьирует в годовом и суточном циклах вследствие различной интенсивности выделения газа микроорганизмами и корнями растений. Газообмен между почвенным воздухом и атмосферой происходит в результате диффузии СО2 из П. в атмосферу и О2 в противоположном направлении, а также конвективного переноса газов и их транспортировки в растворённом виде.
Живая часть П. состоит из почвенных микроорганизмов (бактерий, грибов, актиномицетов, водорослей и др.), представителей многих групп беспозвоночных животных (простейших, червей, моллюсков, насекомых и их личинок), роющих позвоночных и др. Благодаря полидисперсности и гетерогенности П. предоставляет огромное количество местообитаний для микроскопических живых существ. В 1 г плодородной П. обнаруживается 108-1010 бактерий, 103-106 водорослей и столько же грибов. В П. обитает около 1 млн. видов живых существ (больше 90% от всех известных видов).
Процессы в почве делятся на неспецифические и специфические почвообразовательные процессы. Неспецифические - простые физические, химические и биохимические процессы, связанные с поступлением, потерей, перемещением и преобразованием вещества в П., - могут происходить в любой среде, а не только в П. (замерзание и оттаивание, набухание и сжатие, окисление и восстановление и др.).
Под собственно почвенными процессами (именуемыми иногда элементарными почвенными процессами) подразумеваются характерные только для П. или даже их отдельных групп. Некоторые из этих процессов протекают быстро, в течение нескольких часов и суток, например, высадка солей и их растворение, другие занимают десятки и сотни тысяч лет, например, выветривание устойчивых силикатов. Многие элементарные почвенные процессы получили собственные названия: образование степного войлока, лесной подстилки, торфонакопление - аккумуляция органических остатков на поверхности П.; гумусово-аккумулятивный (дерновый) процесс - накопление гумуса в верхних горизонтах; засоление - выпадение солей из раствора в П.; рассоление - вынос растворённых солей в нижние горизонты или за пределы профиля П.; также альфегумусовый процесс, лессиваж. оглеение. ожелезнение, криотурбации и др.
Свойства почвы принято делить на физические, физико-химические и биологические. Состав и свойства П. определяют с помощью анализа. Физические свойства П., преимущественно, связаны с её агрегатным и гранулометрическим составом. Среди физических свойств изучают реологические (плотность, твёрдость, пластичность, хрупкость, липкость и др.). Соотношение твёрдой фазы П. и пор определяет большинство водных и воздушных свойств П. (влагопроводиость, водоудерживающая способность, влагоёмкость, воздухопроводность и др.).
Исследуют также электрические (электропроводность), магнитные (магнитная восприимчивость), тепловые (теплоёмкость, теплопроводность) и оптические (спектральная отражающая способность) свойства П. Химические свойства П. включают ряд интенсивных (например, кислотность,, концентрации элементов) и экстенсивных (например, запасы) показателей, связанных с содержанием и доступностью ряда элементов в П. К биологическим свойствам П. относится их биологическая активность, которая проявляется в обилии всех или определённых групп организмов, интенсивности дыхания П. (суммарное выделение П. СО2, свидетельствующее об интенсивности распада органических веществ, а также ритмичный газообмен между П. и атмосферой), ферментативной активности и фитотоксичности П., а также в биологическом (генетическом) разнообразии в почве.
Внешние функции почв определяются, прежде всего, их значением для поддержания жизни на Земле. П. обеспечивают оптимальные условия для произрастания растений естественных и агроценозов, создавая благоприятное соотношение воды и воздуха для корней и поставляя элементы минерального питания.