Почва как природное тело

Почва занимает определённое место на нашей планете. Это поверхностный горизонт земной коры, образующий небольшой по мощности слой. Такая строгая пространственная обособленность почвы определяется тем, что именно в поверхностном слое земной коры создаются условия тесного, наиболее активного взаимодействия компонентов биосферы - атмосферы, литосферы, растительных и животных организмов, иными словами реализуется возможность совместного действия всех факторов почвообразования.

Почва - наиболее масштабный глобальный результат возникновения и эволюции жизни на Земле и разнообразнейшего взаимодействия биоты с горными породами, выходящими на поверхность суши. Этот маломощный плодородный слой суши участвует во всех важнейших современных процессах трансформации вещества, протекающих в биосфере и связанных с функционированием экосистем и обменом веществ в живых организмах. Процессы, связанные с образованием и жизнью почвы, включаются в сложные круговороты вещества и энергии на Земле, главные из которых биохимический, геологический и биологический. Наиболее масштабным во времени и в пространстве является геологический круговорот .

Геологическим круговоротом называется совокупность процессов образования земной коры, магматических и осадочных горных пород и минералов, обособления её стратиграфических горизонтов, коры выветривания и форм рельефа, денудации и формирования водного, твердого и химического стока, седиментации и аккумуляции веществ, принесённых наземными и подземными водами и эоловым путём. (В.А. Ковда, "Основы учения о почвах. Общая теория почвообразовательного процесса", 1973 г.)

В процессах образования и функционирования биосферы и почв сформировались биологические и биогеохимические круговороты .

Биологический круговорот , согласно В.А. Ковде, это сумма циклических процессов обмена веществ и энергии между средой и совокупностью растительных и животных организмов. В биологическом круговороте интенсивность и направленность процессов будет определяться не только биотой, но и климатическими факторами, водно-физическими, сорбционными и другими свойствами почв. Биологические и абиотические процессы трансформации и перемещения вещества в почве связаны в едином биогеохимическом круговороте .

Биогеохимический круговорот - это система согласованных в пространстве и во времени трансформационных и миграционных потоков вещества, протекающих последовательно или в фазе биоты или в неживых фазах почвы. Две важные особенности биологического и биохимического круговоротов: избирательность поглощения организмами необходимых элементов из почвы и цикличность, связанная с цикличностью поступления на поверхность Земли солнечной радиации и с циклами развития растительных организмов.

Почва - природное образование, уникальное по сложности вещественного состава. Характерная черта всех почв - это наличие в них сложной системы разнообразных минерально-гумусовых соединений, образование которых является глобальным следствием взаимодействия продуктов биологического происхождения с компонентами горных пород. Она же определяет характерную черту почвообразования - накопление специфических соединений, входящих в состав твёрдой фазы всех типов почв.

Для всех почв характерна сложная пространственная организация и дифференциация признаков, свойств и процессов. Важной чертой любого типа почвообразования является формирование почвенного профиля, также дифференцированного по составу, свойствам и процессам.

Общее и важнейшее качество всех почв - плодородие. Это свойство почв реализуется в результате совокупного проявления отдельных свойств и процессов, участвующих в обеспечении организмов минеральной пищей, водой и другими условиями.

Первое научное определение почвы было дано в 1886 г. В. В. Докучаевым, который определил почву как «дневные» или близкие к ним горизонты горных пород, которые в определенной мере естественно изменены взаимным влиянием воды, воздуха и различного рода организмов - живых и мертвых.

В. В. Докучаев подчеркнул, что почва является самостоятельным природным те­лом, отличающимся от других тел, в том числе и от горной поро­ды, из которой она образовалась.

Исследованиями В. В. Докучаева были заложены основы гене­тического почвоведения. П. А. Костычев - основоположник агро­номического почвоведения - считал необходимым проводить из­учение почвы и растений в их тесной взаимной связи. Он называл почвой верхний слой земли, в котором находится основная масса растительных корней.

Почва - это видоизмененный верхний рыхлый слой земной коры разной мощности, образовавшийся на выветрившейся рых­лой породе и беспрерывно изменяющийся под влиянием физико-химических и биологических процессов, который приобрел в про­цессе развития основной свой признак - плодородие.

Поэтому почвой следует называть поверхностный слой суши земного шара, обладающий плодородием . Плодородие - это спо­собность почвы удовлетворять потребность растений во всех жиз­ненных факторах (в элементах питания, воде и др.), необходимых для создания урожая.

С развитием процесса образования почвы соответственно соз­дается и изменяется ее природное плодородие. Плодородие - это основное качество почвы, которое отличает ее от материнской по­роды.

Почвы на земном шаре и их природное плодородие образова­лись в процессе сложного видоизменения пород и минералов под влиянием климатических и биологических факторов.

Образование почвы - сложный процесс взаимодействия гор­ной материнской породы с водой, воздухом и живыми организма­ми - микроорганизмами, высшими растениями и животными.

В результате превращения массивных, твердых кристалличес­ких пород в раздробленную мелкодисперсионную массу образуется большая поглощающая поверхность, на которой проходят физико-химические процессы.

Такое изменение пород благоприятствует образованию харак­терных признаков будущей почвы: пористости, воздухопроницае­мости и водоподъемной способности.

Под влиянием живых организмов, поселяющихся на породе, верхний слой ее обогащается органическими веществами , которые при дальнейших изменениях превращаются в доступные для рас­тений питательные вещества. Вследствие биологического, хими­ческого и физического выветривания пород накапливаются золь­ные элементы, изменяется их состав и свойства. Постепенно под влиянием растений, микроорганизмов и других факторов породы превращаются в новое природное тело - почву.

Все эти процессы в каждом типе почв проходят по-разному. Каждый тип почвообразования характерен тем, что в нем обра­зуются новые соединения, свойственные только данному типу почвы. Эти новые, сложные образования являются результатом процессов выветривания и почвообразования.

С давних времен человек начал обрабатывать почву . Обраба­тываемая почва не только природное образование, но и средство сельскохозяйственного производства (обеспечивающее получение продуктов питания и сырья для промышленности), а также пред­мет труда.

Населенный организмами, содержащий органическое вещество и обладающий плодородием. Это один из важных компонентов любого природного комплекса.

Плодородие- это способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания и воде и обеспечивать урожай, благодаря совокупности определенных физических, химических и биологических свойств.

Плодородие - это важнейшее свойство почвы. Оно во многом зависит от наличия в ней органического вещества -гумуса. Гумус образован разложившимися остатками отмерших растений и животных. Толщина этого слоя в почве различна: от 5 см в тундре до 1,8 м у степных чернозёмов Юга России.

Почва - природное тело, однако в процессе ее возделывания и окультуривания она становится продуктом труда.

Человек в известной степени может влиять на естественное плодородие. Почвы, измененные хозяйственной деятельностью, направленной на повышение их плодородия, называются окультуренными (от лат. cultura - обработка, уход). Привнося питательные вещества, улучшая структуру и состав почвы, активизируя биологическую деятельность микроорганизмов и т. п., человек научился придавать почве новые свойства, необходимые для возделывания тех или иных культур. При введении научно обоснованных севооборотов и систем обработки почвы, отвечающих местным условиям, применении органических и минеральных удобрений, создании на полях специальных лесополос для сохранения влаги и защиты от водной и ветровой эрозии плодородие почвы можно не только сохранить, но и повысить.

Основоположник учения о почве В.В.Докучаев опубликовал в 1883 г. книгу «Русский чернозем», в которой не только раскрыл происхождение черноземов, их свойства и географию, но и показал, что почва - особое естественно-историческое тело, образовавшееся в результате совокупной деятельности 5 факторов почвообразования: материнской породы, растительных и животных организмов, климата, рельефа местности и возраста почвы. Таким образом, он сформулировал закон зональности почв.

Там, где осадков выпадает мало и растительность скудная, почвенный слой тонкий и содержит мало гумуса. Наоборот, в местах с достаточным количеством тепла, осадков и богатой, травянистой растительностью образуются более мощные плодородные почвы. Поэтому почвы на Земном шаре закономерно изменяются от экватора к полюсам (см. карту атласа).

Почвы экваториальных лесов формируются в условиях влажного и жаркого климата. Материнские породы (основа, на которой формируется почвенный слой) богаты соединениями железа, а поэтому имеют красный цвет. Почвы, образующиеся на этих породах, приобретают также красноватый оттенок. Так как почвы экваториальных лесов богаты железом и алюминием, их называют красно-желтыми ферралитными.

В саванне из-за недостатка влаги жизнедеятельность микроорганизмов замедляется и растительный опад богатого растительного покрова разлагается не полностью. Поэтому в почве накапливается перегной. Здесь образуются красно-бурые почвы.

В степях умеренного пояса в условиях жаркого и сухого лета, сухой и сравнительно холодной зимы преобладают плодородные черноземы.

В зоне тайги преобладают подзолистые почвы. Они образуются в условиях влажного и прохладного лета; из-за низких температур незначительный растительный опад медленно разлагается и дает небольшое количество гумуса. Под ним лежит белесый слой с нерастворимыми частицами породы, по цвету напоминающий золу. За цвет этого горизонта такие почвы названы подзолистыми.

В образовании дерново-подзолистых почвомешанных лесовучаствует не только древесная растительность, но и травяная.

Серые лесные почвы под широколиственными лесами содержат больше гумуса, чем почвы тайги и смешанных лесов. Ведущий почвообразовательный процесс в серых лесных почвах - гумусонакопление.

В тундре в условиях холодного лета и многолетней мерзлоты образуются тундрово-глеевые почвы, в которых растительные остатки разлагаются медленно. К тому же слой вечной мерзлоты препятствует просачиванию влаги, что ведет к заболачиванию почв.

Итак, на формирование почвы влияют многие факторы:

Свойства материнской породы, которые определяют физические свойства почвы и изначальное содержание в ней питательных элементов;
- климат (влияет на характер выветривания горных пород, на интенсивность процессов почвообразования, характер растительности и животного мира);
- растительность (определяет количество и состав растительного опада, который потом превращается в гумус; извлекает питательные элементы из почвы, рыхлит ее, предотвращает почвы от поверхностного смыва и эрозии);
- животные и микроорганизмы (влияют на разложение опада и формирование гумуса, рыхлят почву).

В результате процесса почвообразования происходит разделение почвенной толщи на горизонты.

Почвенные горизонты - слои почвы, различающиеся по цвету, составу, плотности и другим свойствам.

Гумусовый горизонт (или горизонт накопления) пронизан корнями, отмершими наземными и подземными частями растений, в нем много микроорганизмов, червей, личинок, насекомых. Здесь происходит накопление органического вещества и образование гумуса (перегноя). Присутствует во всех почвах, но его мощность и содержание гумуса различны. Количество перегноя уменьшается сверху вниз, из-за этого меняется цвет горизонта: становится светлее с глубиной (рис. 25).

Горизонт вымывания формируется в почвах в условиях большого количества осадков . Просачивающаяся сверху вода выносит из почвенного горизонта частички гумуса, оксиды железа и др. Горизонт обычно светло-серый, напоминающий золу; беден питательными веществами.

Горизонт вмывания - это горизонт, в котором накапливаются вещества, вынесенные из верхних горизонтов - оксиды железа, глинистые частицы и др.; обычно окрашен в бурый цвет, в лесах и лесостепи часто белесый из-за высокого содержания кальцита.

Ниже почвенных горизонтов располагается материнская порода, слабо затронутая процессом почвообразования. Почвенные горизонты в совокупности образуют т. н. почвенный профиль - вертикальный разрез почвы от поверхности до материнской породы. Каждому типу почв соответствует свой почвенный профиль.

Плодородие почвы существенно меняется в процессе эксплуатации и напрямую зависит от правильной организации севооборотов, применения удобрений, систем мелиорации, охраны почв от эрозии и засоления. Главная проблема мирового земельного фонда - это проблема деградации с/х земель. Под деградацией понимают истощение почвенного плодородия, эрозию почв, их загрязнение, снижение биологической продуктивности пастбищ, засоление и заболачивание орошаемых площадей, а также отчуждение земель для нужд жилищного, промышленного и транспортного строительства.

Одной из основных причин деградации почв является эрозия почв, т. е. разрушение почв водой и ветром (от 25 до 30 % пахотных земель). В зависимости от факторов, вызывающих эрозию почв, различают водную и ветровую эрозию. Мерами борьбы с водной эрозией являются в первую очередь правильная система севооборотов, создание защитных лесных насаждений и гидротехнических сооружений. При землеустройстве проектируют небольшие поля, вытянутые поперек склона, кроме того, проводят снегозадержание, вспашку с почвоуглублением и другие противоэрозионные мероприятия. Для борьбы с ветровой эрозией распашку земель проводят перпендикулярно господствующим ветрам, применяют безотвальную обработку почвы, сажают лесозащитные полосы.

Среди антропогенных причин деградации почв назовем в первую очередь вырубку лесов, неограниченный выпас скота, распространение монокультур. Важное место в системе охраны земельных ресурсов занимает рекультивация (восстановление) земель, нарушенных хозяйственной деятельностью человека. Это земли, нарушенные вследствие добычи торфа, разработки открытым способом полезных ископаемых, ирригационного строительства и т.д.

Максаковский В.П., Петрова Н.Н., Физическая и экономическая география мира. - М.:Айрис-пресс, 2010. - 368с.:ил.

Подлинно наукой почвоведение становится с конца XIX века, и сделал ее таковой великий русский ученый . Историческая заслуга В.В. Докучаева заключается в том, что генезис почв он поставил основной целью почвенных исследований, что вместо отдельных разрозненных мнений о процессе почвообразования и факторах обусловливающих его, вместо эмпирического изучения отдельных свойств почв он создал учение о почве как об особом природном теле, развивающемся под совместным влиянием пяти природных факторов.

Первое определение почвы как сложного природного образования, формирующегося в результате взаимодействия ряда факторов почвообразования дал Василий Васильевич Докучаев.

В настоящее время существует следующее определение:

Почва – это сложная открытая биокосная, динамическая система, представляющая собой одновременно и результат длительного воздействия факторов почвообразования и ту среду, в которой это воздействие продолжает осуществляться в настоящее время.

Почва – самостоятельное природное тело и её формирование есть сложный процесс взаимодействия факторов почвообразования: климата, рельефа, растительного и животного мира, почвообразующих пород и возраста страны. В настоящее время сюда прибавляют воды (поверхностные и подземные) и хозяйственную деятельность человека.

Основных свойством почвы является её плодородие , то есть способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла для нормальной деятельности и создания урожая. Обладая этим свойством, почва выступает как основное средство производства в сельском хозяйстве, при этом человек существенно изменяет почвообразование, влияя как непосредственно на свойства почвы, ее режимы и плодородие, так и на природные факторы, определяющие почвообразование. Посадка и вырубка лесов, распашка земель, строительство изменяют облик естественной растительности; осушение и орошение меняют режим увлажнения и т.п. Не менее резкие воздействия на почву оказывают приемы ее обработки, применение удобрений и средств химической мелиорации (известкование, гипсование).

Таким образом, почва является не только предметом приложения человеческого труда, но и продуктом этого труда и почву следует рассматривать как особое природное тело, как средство производства, как предмет приложения и аккумуляции человеческого труда, а также в известной степени как продукт этого труда.

Лучшими почвами мира, несомненно, являются черноземы . Это подчеркивал и сам Докучаев. «Черноземная зона южно-умеренных стран, – любимое и наиболее удачное творение Зевса и Юпитера, этих создателей царя почв – русского чернозема, который отличается, в противоположность почвам северным, подзольным, замечательным богатством, цеолитов (легко растворимых кремнекислых солей) и сладкого перегноя» (В.В. Докучаев).

Профиль черноземных почв имеет следующее строение:

• А 0 – степной войлок мощностью 3-4 см.
• А d – дернина мощностью 3-7 см. прорезанная корнями растений.
• А – гумусово-аккумулятивный горизонт интенсивно-черного цвета, мощностью от 40-60см. до 120см., имеет зернистую структуру.
• В – переходный горизонт, имеет черно-бурую или серовато-бурую окраску с затеками из горизонта А. Структура комковатая, книзу переходит в призматическую. В нижней части горизонта присутствуют карбонатные новообразования. Мощность горизонта – 40-60см.
• С – почвообразующая порода, палевого или белесого цвета с выделениями карбонатов или гипса.

Свойства почв, их биопродуктивность и плодородие определяются в значительной степени качественным составом и относительным содержанием отдельных соединений. Однако полностью изучить вещественный состав почвы в настоящее время - задача трудная, хотя определенные успехи в данном направлении имеются. Например, относительно полно изучен состав минералов некоторых почв, идентифицированы некоторые органические соединения индивидуальной природы (сахара, аминокислоты, кислоты жирного ряда, витамины, ферменты и т. д.), собраны сведения о составе и свойствах минерально-органических соединений комплексной природы.[ ...]

Следует иметь в виду, что почвенные соединения диспергированы до молекулярного уровня, по-видимому, только в почвенных растворах. Поэтому основная часть процессов трансформации вещества и химических взаимодействий протекает при наличии в почвах жидкой фазы, т. е. при достаточном уровне влажности. Основная часть соединений твердой фазы почвы в различной степени агрегирована.[ ...]

Характерная черта любых почв - наличие в них сложной системы разнообразных минерально-гумусовых соединений, образование которых является глобальным следствием взаимодействия продуктов биологического происхождения с компонентами горных пород. Вещественный состав почв формируется в результате их длительного функционирования и эволюции. О значительном возрасте типичных почвенных соединений свидетельствуют результаты радиоуглеродного датирования почвенного гумуса (п-102- п-104 лет), являющегося составной частью минеральногумусовых веществ.[ ...]

Таким образом, характерная черта почвообразования - накопление специфических, характерных для всех типов почв соединений, входящих в состав твердой фазы. Часть этих соединений сложна по своей химической структуре, относительно стабильна и образует сложные надмолекулярные структуры (коллоидные, агрегатные, микроагре-гатные), которые имеют первостепенное значение в формировании морфологических признаков отдельных генетических горизонтов.[ ...]

Дифференциация состава, свойств и процессов в почвах ярко проявляется на агрегатном, горизонтном, профильном и ассоциативном уровнях. Например, дифференциация состава почвы на агрегатном и микро-агрегатном уровнях просматривается визуально при незначительном увеличении в шлифах под микроскопом (рис. 3). Преимущественное перемещение почвенной влаги по трещинам и межагрегатному пространству - пример локализации и дифференциации почвенных процессов (рис. 4).[ ...]

Важной чертой любого типа почвообразования является формирование почвенного профиля, также дифференцированного по составу, свойствам и процессам.[ ...]

Рисунки к данной главе: