Почвоведение

Почвой называется поверхностный слой земли, образовавшийся в результате взаимодействия пяти природных факторов (климата, рельефа, растительного и животного мира, почвообразующих пород и времени).

Прежде чем начался почвообразовательный процесс, прошел длительный период создания рыхлого слоя осадочных пород на поверхности земной коры под воздействием ряда геологических процессов.

Одновременно с дефляцией происходило химическое выветривание горных пород. Под влиянием воды, насыщенной углекислотой, а также кислорода горные породы разрушались с образованием более простых соединений. Например, полевые шпаты распадались на глину, кремнезем (SiO₂) и растворимые соли, которые выщелачивались вглубь. Появляются вторичные или осадочные породы - известняки, песчаники.

Огромную роль в изменении земной поверхности сыграли ледники.

Почти вся территория России в начале четвертичного периода, т.е. свыше 500 тыс. лет назад, а в некоторой части страны и позднее, покрывалась ледниками, которые при продвижении производили колоссальную разрушительную работу, сглаживая поверхность земли, передвигая с места на место обломки горных пород. Мощные водные потоки, образовавшиеся в результате таяния ледников, перемещали измельченные породы, перетирали их, сортировали и откладывали мелкие частицы в образовавшихся понижениях. Перемещение мелких частиц пород с места на место совершалось также и с помощью ветра. Последующая деятельность рек и горных потоков дополнила процесс перемещения механических элементов, покрывая преобладающую площадь земной поверхности рыхлыми отложениями, которые во многих местах Среднерусской равнины служат подстилающей почву или даже почвообразующей породой.

Таким образом, в результате длительного геологического процесса, заключающегося в физическом и химическом выветривании, горные породы измельчались и превращались в продукты другого химического состава, с другими физическими свойствами. Эти продукты служили почвообразующими породами.

Превращение горных пород в почву происходит в результате двух одновременно протекающих процессов: выветривания и почвообразования. В процессе почвообразования обязательно принимают участие микроорганизмы, высшие растения и другие живые организмы. Поверхность земли сначала покрывалась лишайниками, мхами, а затем в соответствии с климатическими условиями зарастала или лесами или травянистой растительностью. Поселившиеся на горной породе растения, используя минеральные соли, в том числе соединения азота и углекислый газ воздуха, создают органическое вещество. Отмирая, растения оставляют корни и наземные растительные остатки в верхних слоях материнской породы.

Под воздействием растений происходят глубокие изменения земной коры, мобилизуются некоторые малодоступные физическому выветриванию, рассеянные в породе зольные элементы; остатки растений, концентрирующиеся в верхнем слое породы, превращаются в гумус; благодаря избирательной способности растений в верхних слоях почвы накапливаются многие биологически важные химические элементы.

Образование верхнего слоя, содержащего органическое вещество, - внешний признак превращения материнской породы в почву.

Почвообразовательный процесс - совокупность явлений превращения и передвижения веществ и энергии, протекающих в почве.

Факторы почвообразования. К ним относятся природные факторы: материнские породы, растительный и животный мир, климат, рельеф, возраст страны, а также производственная деятельность человека.

Факторы почвообразования влияют на формирование почвы не изолированно, а во взаимодействии. Кроме того, и сама почва может изменять в определенной степени эти факторы. Рассмотрим отдельно почвообразующую роль разных факторов.

Почвообразующие породы. Материнской, или почвообразующей, породой называется верхний слой земли, на котором и из которого образуется почва. Химический состав породы, ее физические свойства обязательно сказываются на составе и свойствах почвы. Например, карбонатные почвы формируются на породах, богатых известью, а подзолистые - преимущественно на кислых отложениях, породах, обогащенных кварцем. При одних и тех же климатических условиях на разных материнских породах образуются и разные почвы в зависимости от вида растительности.

Основными почвообразующими породами на территории нашей страны являются континентальные осадочные породы, возникшие в четвертичный период. К ним относятся ледниковые отложения - различного рода морены, представленные валунными глинами, суглинками; флювиогляциальные отложения - продукты деятельности ледниковых вод, преимущественно песчаные наносы; покровные суглинки, имеющие водно-ледниковое происхождение. Кроме того, встречаются аллювиальные отложения, образующиеся в долинах рек. На Украине и в Средней Азии в качестве почвообразующей породы широко распространены лессы и лессовидные суглинки, сформировавшиеся, вероятно, в результате деятельности ветра, содержащие большое количество карбонатов кальция, магния.

Растительный и животный мир. Важнейшим фактором почвообразования является растительность. От ее характера зависят количество и свойства перегноя, аккумуляция минеральных веществ в верхних горизонтах почвы, а также физические свойства почвы.

Многолетняя древесная растительность корнями глубоко проникает в почву, добывая там воду и минеральные вещества, способствует накоплению снега, дает ежегодный опад в виде хвои и листьев, образующий лесную подстилку. В процессе разложения опада выделяются органические кислоты, оказывающие сильное влияние на минеральную часть почвы, на формирование почвенного профиля.

Травянистая растительность в отличие от древесной образует густую сеть корней в верхних слоях почвы. Часть этих корней ежегодно отмирает и вместе с остатками наземной массы обогащает почву органическим веществом, создает структуру почвы.

Мхи, обладающие высокой влагоемкостью, способствуют заболачиванию почв и образованию торфяников.

В почвообразовании исключительно велика роль микроорганизмов. В почве их огромное количество (до нескольких миллиардов на грамм). Они разлагают остатки растений и животных, превращая их в новое органическое вещество - гумус, переводят сложные органические соединения в простые минеральные соли, пригодные для использования растениями; разрушают минералы, выделяя из них зольные элементы для питания растений; усваивают азот из воздуха и т.д.

Разложение органического вещества может происходить в аэробных и в анаэробных условиях. В первом случае минерализация органического вещества может проходить до образования конечных продуктов распада, в частности до образования минерального азота, а в анаэробных условиях происходит накопление гумуса.

Создавая в почве условия, благоприятные для развития тех или иных групп микроорганизмов, представляется возможным оказывать серьезное влияние на плодородие почвы.

Некоторые свободноживущие в почве микроорганизмы, например азотобактер, способны при надлежащих условиях среды усваивать азот воздуха.

В почве обитает большое количество животных организмов, которые также оказывают большое влияние на свойства почвы.

Климат. Количество осадков, температура воздуха, испарение воды из почвы и другие метеорологические условия, из которых складывается климат местности, оказывают очень сильное влияние на формирование почвы. Прежде всего они определяют характер растительности, а также степень накопления гумуса и минерализации органического вещества в почве.

От количества осадков и интенсивности испарения воды из почвы зависит направление передвижения солей: промываются они в грунтовые воды или, наоборот, преобладает процесс засоления почвы вследствие подъема грунтовых вод.

Рельеф. Влияние рельефа сказывается на водном и тепловом режиме почвы. На повышенных элементах рельефа наблюдается меньшая влажность почвы, большая глубина залегания грунтовых вод. В пониженных частях рельефа, наоборот, отмечается большая влажность, близость грунтовых вод, даже заболачивание. Все это ведет к формированию различной растительности, а также к смыву (со склонов) и накоплению (в низинах) почвенных частиц, а следовательно, к образованию различных типов почв.

На тепловой режим почв влияют экспозиция и крутизна склона. Южные, юго-западные склоны скорее прогреваются солнцем и тем сильнее, чем больше их крутизна. Даже мелкие впадины и небольшие повышения значительно изменяют характер образующихся почв.

Возраст почв. Под возрастом почв понимают период, в течение которого идет почвообразовательный процесс. На территории бывшего СССР он раньше начался там, где не было оледенения, или там, где поверхность почвы скорее освободилась от льда. Почвы севера более молодые, чем почвы юга, так как на севере почвообразовательный процесс начался позднее.

Деятельность человека (антропогенные факторы). Большую роль в почвообразовании играет производственная деятельность человека. Осушаются болота, орошаются пустыни, вырубаются леса или создаются новые лесонасаждения - все это оказывает влияние на почву.

Интенсивное сельскохозяйственное использование земли, в частности применение удобрений, известкование, гипсование, обработка почвы, возделывание тех или иных культур меняет свойства почвы.