Способы окультуривания почвы и подготовки ее к посадке плодовых и ягодных растений зависят от типа почвы и подстилающих почвогрунтов. Почвы Нечерноземья очень разнообразны из-за неоднородности почвообразующих пород, разнообразия рельефа и климатических условий.

Строение почвы

Преобладающими являются почвы подзолистого типа, естественное плодородие которых, как правило, низкое. Каждый тип почвы имеет характерное для него строение. Элементами строения профиля являются почвенные горизонты, обозначающиеся буквенными символами.

Вот главные из них:

• А – верхний перегнойный (гумусовый) слой, обычно темного цвета, наиболее благоприятный для роста корней;
• В – переходный от перегнойного к материнской породе;
• С – материнская почвообразующая порода.

Увидеть строение почвы можно на стенках почвенного разреза. Для дерново-подзолистых почв характерны неглубокий гумусовый горизонт (12-18 см) и наличие подзолистого слоя белесого или бурого цвета. Он образуется в результате вымывания органического вещества – бесплодный, бесструктурный, часто содержит большое количество вредных для растений элементов. Корни растений в подзолистом горизонте не растут.

Практическое значение имеет определение степени оподзоливания почвы: у слабооподзоленных почв подзолистый горизонт составляет 2-5 см, у среднеоподзоленных – 6-14 см, у сильнооподзоленных – 15-30 см и более.

Слабооподзоленные почвы можно окультуривать в один прием перекопкой с внесением навоза или компостов. При наличии большого слоя подзола приходится постепенно вовлекать подзол в пахотный слой почвы.

Переходный горизонт (В), преимущественно бурого цвета, может быть неоднородным. На качество почвы оказывает влияние материнская порода (С). Это могут быть глина, суглинок, супесь, песок (валунные или безвалунные); двучленный нанос (супеси и пески подстилаются глиной или суглинком). Не окультуренная дерново-подзолистая почва содержит мало калия, фосфора, имеет высокую кислотность.

Широкое распространение в зоне имеют почвы различной степени заболоченности. Они богаты фосфором и азотом, но становятся пригодными под насаждения только после осушения и последующего окультуривания. В условиях переувлажнения в верхнем горизонте этих почв накапливается большое количество плохо разложившихся растительных остатков характерного голубоватого или зеленоватого цвета. Свойства почв, их водопроницаемость, влагоемкость, воздушный и тепловой режимы, обеспеченность питательными веществами во многом зависят от механического состава, т.е. размера составляющих их частиц. По этому признаку почвы делятся на глинистые, суглинистые, супесчаные и песчаные .

Для определения механического состава почвы можно использовать простой полевой метод. Для этого берут немного почвы и увлажняют ее до густоты пасты. Затем разминают и раскатывают на ладони шнур толщиной около 3 мм, который сворачивают в кольцо и по его виду делают заключение.

Основные типы почв

Глинистые почвы

Глинистые почвы (состоят из илистых и пылеватых частиц) плотные, плохо пропускают воду (проникает около 30% летних осадков), содержат мало воздуха, в них слабо протекают полезные микробиологические процессы.

• Глинистые почвы удерживают до 20% воды в недоступном для растений состоянии, плохо прогреваются, но в них больше элементов питания, чем в легких почвах.
• Их необходимо часто рыхлить, перекапывать весной и осенью.
• Для улучшения физико-механических свойств в тяжелые почвы вносят много навоза, компоста или торфа. Эффективно внесение под перекопку песка (пескование) или шлаков.

Супесчаные и песчаные почвы

Супесчаные и песчаные почвы состоят в основном из песка и ила.

• Они слабо удерживают влагу, вместе с ней в нижние слои вымываются питательные вещества.
• Быстро прогреваются, но сильно иссушаются, поэтому требуют дополнительного полива.
• Как правило, в супесчаных почвах мало калия и магния. Для повышения плодородия и улучшения структуры таких почв органические и минеральные удобрения в них вносят дробно, меньшими дозами весной и осенью; рыхлят реже, чем плотные почвы.
• Для окультуривания высевают бобовые травы, которые в период бутонизации закапывают в почву в качестве зеленого удобрения.

Одним из приемов улучшения песчаных почв является закладка в почве прослоек из торфа, компоста, смешанных с глиной. Такие прослойки закладывают по линии посадок на глубину 50-60 см. На глубоких песках выкапывают широкие траншеи или ямы диаметром 1-2 м, глубиной до 0,8-1 м, но не глубже, чем уровень грунтовых вод весной. На дно слоем 5-10 см укладывают глину, смешанную с песком или торфом (3 части глины и 1 часть песка или торфа).

Суглинистые почвы

— по механическому составу и свойствам занимают промежуточное положение; они наиболее благоприятны для садовых культур. Легкосуглинистые почвы хорошо поддаются окультуриванию.

Отличия торфяников от минеральных почв

Вышеперечисленные почвы относятся к нормальным минеральным. Но существуют еще торфяные почвы, которые подразделяются на низинные, верховые и переходные.

Низинные торфяники

— располагаются в долинах рек, у озер, в низинах, сюда с током поверхностных и грунтовых вод сносится большое количество питательных элементов. Формируются они с участием обильной растительности. Поэтому торф богат питательными веществами, хорошо разложившийся, слабокислый или нейтральный, зачастую не требует известкования.

Верховые торфяные болота

— образуются на повышенных участках. Формируются в основном за счет сфагновых мхов и атмосферных осадков. Торф верховых болот слаборазложившийся, бурого цвета, беден питательными веществами, очень кислый. Освоение верховых торфяников менее эффективно, чем низинных.

Переходные торфяники

— занимают промежуточное положение между низинными и верховыми. Торф таких болот характеризуется пониженной зольностью и слабокислой реакцией.

Торфяные почвы коренным образом отличаются от минеральных (обычных). Это отличие объясняется преобладанием в них органического вещества (50-70% в низинных, 80-90% — в верховых торфах), что во много раз больше, чем в обычных почвах.

• Торф обладает повышенной влагоемкостью. Низинный торф может впитывать в 5-7 раз, а верховой в 10-15 раз больше, чем его масса в сухом состоянии (почва удерживает 20-50% воды от своей массы).
• Торфяные почвы отличаются низкой теплопроводностью, поэтому считаются «холодными», они оттаивают и прогреваются весной очень медленно, из-за чего начало сельскохозяйственных работ задерживается на 10-14 дней. Осенью ранние заморозки приводят к прекращению вегетации растений раньше, чем на обычных почвах.

Торф не содержит вредных для растений микроорганизмов. Он потенциально плодороден, однако элементы питания находятся в составе прочно связанных соединений, малодоступных растениям. Из основных элементов питания в торфе в значительном количестве содержится азот. По мере разложения в торфе накапливаются микро- и макроэлементы. Для ускорения разложения торфа, для активизации биологических процессов вносят небольшими дозами навоз, фекальные компосты.

Как правило, при уходе за растениями, размножаемыми на торфяниках, применяют более высокие, чем на обычных почвах, дозы калия и фосфора. Из микроудобрений наибольшее значение имеет применение медных, борных и молибденовых удобрений.

Под сады могут быть отведены также выработанные торфяники. Торфяные карьерные почвы отличаются подстилающими породами. Все виды темноцветных торфяников, подстилаемых известняками, имеют богатый гумусовый горизонт, слабокислую или нейтральную реакцию. Они не нуждаются в известковании.

Торфяники, подстилаемые песчаным или супесчаным грунтом, имеют подзолистый горизонт, слабокислую или кислую реакцию. У выработанных верховых торфяников слабо выражен гумусовый слой, они кислы.

Наиболее приемлемыми для возделывания сада считают торфяники со слоем 40-50 см. Однако и при слое в 10-15 см можно углубить почвы, перемешивая его с 2-5 см подстилающего грунта.

При освоении торфяники известкуют, для стимуляции микробиологических процессов вносят органические и минеральные удобрения, бактериологические препараты. Отводом избытка воды снижают уровень грунтовых вод. На торфяниках трудно выращивать плодовые из-за близости грунтовых вод и повышенной морозоопасности рельефа, но ягодные кустарники растут неплохо, а земляника – успешно.

При выращивании ягодных культур на торфе следует обратить внимание на плотность почвы. Если она очень рыхлая, то растения развиваются слабо. Чтобы устранить этот недостаток, в осушенные торфяные почвы добавляют песок или глину. По поверхности из расчета на 1 кв.м низинного торфяника разбрасывают 4 ведра песка или 2 ведра глины; для верхового торфяника – 5 ведер песка или 3 ведра глины. Затем участок перекапывают на штык лопаты.

Не желателен грунт, содержащий много гравия или вредных для растений веществ. При песковании или глиновании на торфяниках лучше прогревается корнеобитаемый слой, значительно удлиняется (на 50 дней и более) продолжительность периода с оптимальными температурами.

Интересное по теме

Каждый из нас, кто хоть немного знаком с биологией, понимает, что успех выращивания садово-огородных культур зависит сразу от совокупности множества разносторонних факторов. Климатические условия, сроки посадки, сорт, своевременность и грамотность агротехнических приемов - вот далеко не все, что оказывает прямое влияние на урожай.

Чернозём, богатая гумусом почва. © NRCS Soil Health

Одним из основополагающих моментов, часто играющих доминирующую роль в исходе закладки сада и разбивки огорода, является тип почвы. Именно от того, какая на вашем участке почва, будет зависеть возможность выращивания тех или иных культур, необходимость в тех или иных удобрениях, частота поливов и прополок. Да, да! Все это может иметь существенные отличия и идти на пользу или во вред, если не знать с какой почвой имеешь дело.

Основные виды почв

К основным видам почв, с которыми чаще всего сталкиваются огородники России, относятся: глинистая, песчаная, супесчаная, суглинистая, известковая и болотистая. Каждая из них имеет как положительные, так и отрицательные свойства, а значит отличается в рекомендациях по улучшению и подбору культур. В чистом виде они встречаются редко, в основном в комбинации, но с преобладанием определенных характеристик. Знание этих свойств составляет 80 % успеха хорошего урожая.

Глинистая почва. © nosprayhawaii

Определить глинистую почву достаточно легко: после перекопки она имеет крупнокомковатую плотную структуру, в дожди жирно липнет к ногам, плохо впитывает воду, легко слипается. Если из горсти такой земли (влажной) скатать длинную колбаску - ее можно легко согнуть в кольцо, при этом она не станет рассыпаться на части или трескаться.

В связи с высокой плотностью, такая почва считается тяжелой. Она медленно прогревается, плохо вентилируется, имеет низкий коэффициент водопоглощения. Поэтому выращивать на ней культуры достаточно проблематично. Однако, если глинистую почву грамотно окультурить, она способна стать достаточно плодородной.

Чтобы облегчить и обогатить данный вид почвы, рекомендуется периодическое внесение песка, торфа, золы и извести. Песок снижает показатели влагоемкости. Зола обогащает питательными элементами. Торф разрыхляет и увеличивает водопоглощающие свойства. Известь снижает кислотность и улучшает воздушный режим почвы.

Сколько чего вносить - вопрос индивидуальный, напрямую связанный с показателями именно вашего грунта, которые точно можно определить только в лабораторных условиях. Но, в целом: песка - не более 40 кг на 1 м², извести - около 300-400 г на м², под глубокую перекопку один раз в 4 года (на почвах со слабокислой реакцией), для торфа и золы ограничений нет. Если есть выбор органики, то лучшим вариантом для повышения плодородия глинистых почв является конский навоз. Не бесполезным будет и высев сидератов, таких как горчица, рожь, овес.

Растениям на глинистых почвах приходится не легко. Плохая прогреваемость корней, недостаток кислорода, застой влаги, образование почвенной корки работают не на пользу урожая. Но все же деревья и кустарники, имея достаточно мощную корневую систему, данный тип почв переносят хорошо. Из овощей на глине неплохо себя чувствуют картофель, свекла, горох и топинамбур.

Для остальных культур можно порекомендовать высокие грядки, посадку на гребнях, применение меньшей глубины заделки семян и клубней в почву, высадку рассады наклонным способом (для лучшего прогревания корневой системы). Среди агротехнических приемов, особенное внимание на глинистых почвах необходимо уделять рыхлению и мульчированию.

Песчаная почва. © extension

Песчаная почва относится к легким видам почв. Узнать ее так же не составит труда: она рыхлая, сыпучая, легко пропускает воду. Если горсть такой земли взять в руки и попробовать сформировать комок - ничего не получится.

Все качества, присущие песчаным почвам, являются и их плюсом, и их минусом. Такие почвы быстро прогреваются, хорошо аэрируются, легко обрабатываются, но вместе с тем быстро охлаждаются, скоро пересыхают, слабо удерживают в зоне корней минеральные вещества (питательные элементы вымываются водой в глубинные слои грунта). В результате этого они бедны на наличие полезной микрофлоры и плохо пригодны для выращивания каких-либо культур.

Чтобы повысить плодородие таких почв, необходимо постоянно заботиться об улучшении их уплотняющих и связующих свойств. Регулярные внесения торфа, компоста, перегноя, глиняной или буровой муки (до двух ведер на 1 м²), применение сидератов (с заделкой в почву), качественное мульчирование уже через 3 — 4 года дают достойный устойчивый результат.

Но даже если участок еще только в процессе окультуривания, на нем можно выращивать морковь, лук, дыни, клубнику, смородину, плодовые деревья. Несколько хуже на песчаных почвах будут себя чувствовать капуста, горох, картофель и свекла, однако если удобрять их быстродействующими удобрениями, в малых дозах и достаточно часто, то можно добиться хороших результатов.

Для тех, кто возиться с окультуриванием не хочет, существует другой способ возможности облагораживания данных почв - создание искусственного плодородного слоя путем глинования. Для этого, на месте грядок, необходимо устроить глинистый замок (выложить глину слоем в 5-6 см) и на него насыпать 30-35 см супесчаной или суглинистой почвы, взятой со стороны.

Супесчаная почва. © pictonsandandsoil

Супесчаная почва - еще один вариант легких по механическому составу грунтов. По своим качествам она схожа с песчаными почвами, но содержит несколько больший процент глинистых включений, а значит обладает лучшей удерживающей способностью к минеральным и органическим веществам, не только быстро прогревается, но и долго удерживает тепло, меньше пропускает влагу и медленнее пересыхает, хорошо аэрируется и легко поддается обработке.

Определить ее можно тем же методом сдавливания горсти влажной земли в колбаску или комок: если она формируется, но плохо удерживает форму - перед вами супесчаный грунт.

Расти на таких почвах может все, при обычных методах агротехники и выборе районированных сортов. Это один из неплохих вариантов для садов и огородов. Однако приемы повышения и поддержания плодородия для данных почв так же не окажутся лишними. На них рекомендовано регулярно вносить органику (в обычных дозах), высевать сидеральные культуры, проводить мульчирование.

Суглинистая почва. © gardendrum

Суглинистая почва - самый подходящий вид почв для выращивания садово-орогодных культур. Она легко поддается обработке, содержит большой процент питательных элементов, имеет высокие показатели воздухо- и водопроводимости, способна не только сохранять влагу, но и равномерно распределять ее по толще горизонта, хорошо удерживает тепло. Если взять пригоршню такой земли в ладони и скатать ее, то можно легко сформировать колбаску, которую, однако, нельзя согнуть в кольцо, так как при деформировании она развалится.

Благодаря совокупности имеющихся свойств, суглинистую почву не нужно улучшать, а необходимо только поддерживать ее плодородие: мульчировать, вносить под осеннюю перекопку навоз (3-4 кг на 1 м кв.) и, по мере надобности, подкармливать высаженные на ней культуры минеральными удобрениями. Выращивать на суглинистых почвах, можно все.

Известковая почва. © midhants

Известковая почва относится к категории бедных почв. Обычно она имеет светло-коричневый цвет, большое количество каменистых включений, характеризуется щелочной средой, при повышенных температурах быстро нагревается и пересыхает, плохо отдает растениям железо и марганец, может иметь тяжелый или легкий состав. У выращиваемых культур на такой почве желтеет листва и наблюдается неудовлетворительный рост.

Чтобы улучшить структуру и повысить плодородие известковых почв необходимо регулярно вносить органические удобрения, причем не только под основную обработку, но и в виде мульчи, высевать сидераты, применять калийные удобрения.

Выращивать на данном виде грунтов, можно все, но при частом рыхлении междурядий, своевременных поливах и продуманном применении минеральных и органических удобрений. От слабой кислотности будут страдать: картофель, томаты, щавель, морковь, тыква, редька, огурцы и салаты, поэтому подкармливать их нужно удобрениями, склонными подкислять, а не подщелачивать почву (например, сульфатом аммония, мочевиной).

Торфяной среднеразложившийся горизонт дерново-подзолистой почвы. © own work

Болотистая почва

Болотистые или торфяные почвы, так же находят применение под разбивку садово-огороднических участков. Однако, назвать их хорошими для выращивания культур достаточно сложно: содержащиеся в них элементы питания мало доступны для растений, воду они впитывают быстро, но так же быстро и отдают, плохо прогреваются, часто имеют высокий показатель кислотности. Зато, такие почвы хорошо задерживают минеральные удобрения и легко поддаются окультуриванию.

Чтобы улучшить плодородие болотистых почв, необходимо насытить землю песком (для этого необходимо проводить глубокие перекопки так, чтобы поднять песок с нижних слоев) или глиняной мукой, на особо кислых вариантах применять обильное известкование, заботиться о повышении в земле содержания полезных микроорганизмов (вносить навоз, навозную жижу, компост, не обходить стороной микробиологические добавки), не забывать о калийно-фосфорных удобрениях.

Если закладывать сад на торфяных почвах, то лучше высаживать деревья либо в ямы, с индивидуально заложенным под культуру грунтом, либо в насыпные холмы, высотой от 0,5 до 1 м.

Под огород тщательно окультуривать землю, или, как в варианте с песчаными почвами, закладывать глиняную прослойку и уже на нее засыпать перемешанный с торфом суглинок, органические удобрения и известь. А вот если выращивать только крыжовник, смородину, черноплодную рябину и садовую землянику, то можно ничего и не делать - только поливать и выпалывать сорняки, так как данные культуры на таких почвах удаются и без окультуривания.

Чернозём. © carlfbagge

Черноземы

И, конечно же, говоря о почвах, сложно не упомянуть про черноземы. На наших дачных участках они встречаются не так часто, но достойны особого внимания.

Черноземы - это почвы высокого потенциального плодородия. Устойчивая зернисто-комковатая структура, высокое содержание гумуса, большой процент кальция, хорошие водопоглощающие и водоудерживающие способности позволяют рекомендовать их, как лучший вариант для выращивания сельскохозяйственных культур. Однако, как и любые другие почвы они имеют свойство истощаться от постоянного использования, поэтому уже через 2-3 года после их разработки, на грядки рекомендуется вносить органические удобрения, высевать сидераты.

Кроме того, черноземы сложно назвать легкими почвами, исходя из этого, их часто разрыхляют внесением песка или торфа. Так же они могут быть кислыми, нейтральными и щелочными, что так же требует своей корректировки.

Чернозём. © Axel Hindemith

Чтобы понять, что перед вами действительно чернозем необходимо взять гость земли и сжать ее в ладони, на руке должен остаться черный жирный отпечаток.

Некоторые путают чернозем с торфом - тут тоже существует прием для проверки: мокрый комок грунта нужно отжать в руке и положить на солнце - торф высохнет мгновенно, чернозем же будет долго удерживать влагу.

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 -

Почва состоит из двух частей; органической и минеральной.

Минеральная часть почвы - это разного размера частицы разрушившихся каменных горных пород (разрыхленная горная порода, на которой образуется почва, называется материнской породой).

Органическая часть почвы образуется при разложении отмерших корней, стеблей, листьев, навоза, трупов насекомых, червей и животных. К органической части почвы принадлежит и вещество многочисленных, населяющих почву мельчайших организмов - бактерий.

Органическая часть почвы представляет важнейшую для сельского хозяйства часть почвы, так как:

1) в органическом веществе имеется все необходимое для питания растений;

2) органическое вещество улучшает все свойства почвы (почва делается более рыхлой, проницаемой, лучше удерживает в себе влагу, скорее прогревается).

Органическое вещество почвы не остается постоянным, но все время изменяется (превращается в разнообразные продукты).

Различные превращения органического вещества происходят вследствие жизнедеятельности бактерий. Одни бактерии, питаясь неразложившимися растительными и животными остатками, превращают их сначала в почвенный перегной (или перегнойные кислоты); почвенный перегной и есть органическое вещество почвы. Другие бактерии, питаясь почвенным перегноем, разрушают органическое вещество почвы, превращая его в легко растворимые неорганические вещества. Полное разрушение органического вещества происходит при хорошем доступе воздуха (кислорода) в почву.

Растворенные в воде неорганические вещества и дают почвенную пищу для растений. Самими же органическими веществами, почвенным перегноем, зеленые растения питаться не могут.

Типы почв

Для определения типа почвы и вообще для ее изучения необходимо ознакомиться с почвенным разрезом.

На почвенном разрезе видно, какие слои почвы (и подпочвы) залегают под поверхностным пахотным слоем. Готовый почвенный разрез представляют стенки свежих оврагов, оползней или вырытых канав, силосных ям. Если готового разреза нет, то надо вырыть прямоугольную яму размером 150 сантиметров (длина) на 75 сантиметров (ширина) и глубиной в 150 сантиметров (см. рисунок).

Отвесная стенка ямы и даст почвенный разрез.

Осматривая разрез, записывают следующие данные:

1) месторасположение разреза (склон, водораздел, низина, западина, бугор, пойма и пр.);

2) угодье, на котором сделан разрез (пашня, луг, лес, выгон, залежь и пр.);

3) поле севооборота и культура;

4) цвет и мощность (толщина в сантиметрах) почвенных слоев (горизонтов почвы).

Описание почвенного разреза поможет определить тип почвы по таблице «Типы почв».

Типы почв, их признаки и районы распространения

Почвы, условия их образования	Краткое описание почвы	Количество перегноя (в процентах от веса почвы)	Районы распространения
Подзолистые почвы. Образуются под лесной растительностью в районах с большим количеством осадков (более 500 миллиметров в год), при малой испаряемости. Материнские почвы - преимущественно наносные глины, пески с валунами, суглинки, бедные углекислыми солями	Верхний перегнойный горизонт имеет незначительную толщину (10- 20 сантиметров); цвет его темносерый. Под перегнойным слоем - белесый слой подзола, почти лишенного перегноя; толщина 10-25 сантиметров и более. Под подзолом-обычно плотный слой (иногда песок), часто не сплошной, но с прослойками	От 1,0 до 4,0; с глубиной содержание перегноя резко падает	Север СССР (около половины всей площади СССР): Карело-Финская ССР, Ленинградская область, Белорусская ССР, Западная, Московская, Горьковская области и др.
Иловато-болотные, торфяно-болотные почвы Образуются под лугово-осоковой (более богатые почвы) и моховой растительностью (более бедные почвы)	Верхний горизонт черного или почти черного цвета содержит неразложившиеся части растений (торф), толщина 40-60 сантиметров и более. Под ним слой подзола разной толщины	От 5 до 30 (и выше)	Те же, что и районы подзолистых почв, особенно же на крайнем севере СССР (в тундровой зоне)
Черноземные почвы. Образуются под степной растительностью в районах со средним количеством осадков (400 - 500 миллиметров в год), при повышенной испаряемости. Материнские породы - главным образом лёссовидные глины и суглинки, богатые углекислыми солями	Верхний перегнойный горизонт черной окраски, имеет значительную толщину (60 сантиметров и выше). Под ним ореховато-зернистый, трудно отличимый (от верхнего) темный горизонт; толщина 50-70 сантиметров. Затем идет незернистый палево-серый горизонт с глазками извести (белоглазка, журавчики); толщина 40-60 сантиметров. Далее идет материнская порода.	8-12 (у мощных черноземов), 7- 10 (у обыкновенных черноземов), 4-6 (у южных, приазовских черноземов). С глубиной содержание перегноя падает медленно	Украинская ССР (кроме севера), часть Крыма и Северного Кавказа, области Средней Волги, ббльшая часть Тамбовской, Воронежской, Курской областей; Татарская АССР, значительная часть Башкирской АССР, части Западной Сибири и др. В Западной Сибири, особенно в Барабинской степи, имеются близкие к черноземным так называемые черноземовидные (лугово-солончаковые) почвы. Часть Тульской, Ивановской областей, Чувашской АССР, Горьковской и других центральных областей СССР
Выщелоченные черноземы Серые лесные земли. Почвы, переходные от черноземов к подзолам	Верхний слой, часто крупичатый, темно- или светлосерого цвета, книзу светлеет; глубина 24-30 сантиметров. Под ним пепельно-серый, ореховатый (слегка рассыпающийся на «орешки») горизонт, толщиной 45-50 сантиметров.
Каштановые и бурые почвы (пустынно-степные почвы) Образуются в сухих степях, где выпадает 200 - 350 миллиметров осадков в год. Материнские породы - морские глины и пески, лёссовидные суглинки, красно-бурые глины и др.	Верхний (слоистый или чешуйчатый) перегнойный горизонт у каштановых почв имеет толщину 18-22 сантиметра, у бурых 10-15 сантиметров. Далее идет уплотненный столбчатый горизонт, толщиной в 30-50 сантиметров. За ним следует богатый известью горизонт, пористый, трещиноватый, толщиной 30-40 сантиметров. Далее залегает материнская порода	У каштановых почв 3-5, у бурых 1-3	Южная и юго-восточная части СССР, Сталинградская, Саратовская области, Республика Немцев Поволжья, Казахская ССР, Крымская АССР (40% всей площади), часть Бурят-Монголии
Сероземы Образуются в районах пустынь и полупустынь, где выпадает осадков от 80 до 250 миллиметров (редко больше) в год. Материнские породы - преимущественно лёссы с очень большим содержанием углекислых солей	Верхний серо-бурого цвета горизонт, слоеватый, имеет небольшую толщину в 8-10 миллиметров. Он постепенно переходит в следующий, более бурой окраски горизонт, дырчатый от обильных ходов червей и насекомых; имеет толщину 15-20 сантиметров. Далее следует богатый известью горизонт, ореховатый; имеет толщину 40- 50 сантиметров. Под ним залегает лёсс		Туркменская ССР, Узбекская ССР, часть Киргизской ССР, часть Казахской ССР, часть Азербайджана и Дагестана
Солонцы и солончаки Встречаются особенно часто в районах каштановых бурых почв и сероземов	Почвенные разрезы весьма разнообразны. Солонец часто происходит после рассоления (уменьшения солей) солончака. Отличительное свойство солончака - содержание так называемого поглощенного натрия		Район распространения каштановых, бурых почв и сероземов

Механический состав почвы

Каждый слой почвы состоит из частиц разной крупности. Механический состав почвы как раз и указывает величину почвенных частиц.

Различают частицы таких размеров:

Камни	имеют диаметр	(поперечник)	крупнее
Хрящи крупные
Хрящи мелкие
Песок крупный
Песок средний
Песок мелкий
Песок пылеватый
Песок тонкий
Пыль средняя
Пыль тонкая

Частицы мельче 0,01 мм называют физической глиной.

Особо большое призводственное значение имеют глинистые частицы, так как они составляют наиболее богатую легко доступными для растений питательными веществами часть почвы, и именно из этих частиц в основном образуются структурные комочки почвы. По содержанию этих мелких частиц, почвы бывают:

Знание механического состава почвы необходимо потому, что от механического состава зависят многие свойства почвы, как это видно из следующей таблицы.

Производственные свойства песчаных и глинистых почв

Песчаные (легкие) почвы		Глинистые (тяжелые) почвы
	Обрабатывать можно и во влажном и сухом состоянии, так как почва в комья не слипается и при обработке не разбивается в пыль		Обрабатывать нужно только при определенной влажности почвы (спелая почва); пересохшая почва образует крупные комья (глыбы), которые при сильном бороновании разбиваются в пыль; излишне влажная почва липнет к частям сельскохозяйственных машин и орудий и совершенно не крошится
	Обработка легка		Обработка тяжела
	После дождей почва остается рыхлой		После дождей почва легко заплывает плотной, не пропускающей воздуха коркой
	Бедны питательными веществами для растений		Богаты питательными веществами
	Легко теряют питательные вещества от вымывания осадками		Хорошо удерживают в себе питательные вещества
	Труднорастворимые питательные вещества быстро превращаются в легкорастворимые		Труднорастворимые питательные вещества очень медленно превращаются в легкорастворимые
	Для воды легко проницаемы, хорошо впитывают воду, но мало удерживают ее в себе. Вода из нижних слоев в верхние (при вы сыхании последних) не поднимается		Для воды трудно проницаемы (плохо впитывают воду), но много удерживают ее в себе. При высыхании верхних слоев вода поднимается к ним из нижних слоев
	Легко и быстро прогреваются (теплые почвы)		Медленно прогреваются (холодные почвы)

В каждой почве обычно имеются частицы и глины и песка, поэтому и свойства каждой почвы изменяются, по сравнению с этими крайними (по механическому составу) почвами.

Кроме того, содержащийся в каждой почве перегной (органические вещества) сильно исправляет все отрицательные качества и песчаных и глинистых почв.

Для приблизительного определения количества мелких глинистых частиц в почве поступают так. Берут образец почвы (см. ниже) и высушивают в течение нескольких часов в несильно жаркой печи (после того как испечен хлеб). Надо сушить 5-6 часов при температуре 100-105° по Цельсию. Высушенный образец хорошо растирают на фарфоровом блюдце так, чтобы размять все почвенные частицы. От подготовленного образца отвешивают 100 граммов и кладут в стеклянную банку, куда затем вливают чистой воды. Взмутив стеклянной палочкой воду, дают банке постоять 20- 30 секунд, а затем сливают муть. Вновь долив банку водой, повторяют все сызнова. Сливание мути производят до тех пор, пока вода, после 20-30 секунд отстоя, будет оставаться прозрачной, чистой. В банке останется различный по крупности песок. Просушив его в печи и взвесив, по убыли в весе определяют, сколько мелких (глинистых) частиц имеет почва. Если, например, из 100 граммов почвы после отмучивания осталось 76 граммов песка, то это покажет, что в почве имеется 24% глины. По приведенной выше таблице найдем, что такая почва является супесчаной.

По другому способу, менее точному, поступают так. Из образца почвы, добавив воды до густоты теста, скатывают шарик, а затем раскатывают в тонкий жгут, который сгибают в кольцо.

1) Шарик легко скатывается, а жгут сгибается в кольцо, не ломаясь..............глинистая почва

2) Шарик и жгут скатываются, но жгут при сгибании в кольцо ломается...........суглинистая почва

3) Шарик скатывается с трудом, в жгут его раскатать нельзя................супесчаная почва

4) Шарик при скатывании легко распадается. . . песчаная почва

Водные и воздушные свойства почвы. Структура почвы

Для создания 1 килограмма зерна, или 1 килограмма соломы, или вообще 1 килограмма сухого вещества урожая разные растения берут из почвы, примерно, от 200 до 800 литров воды.

За время от посева до созревания с одного гектара растения расходуют при хорошем урожае, примерно, 1 000 и больше кубических метров.воды (свыше 2 000 сорокаведерных бочек).

Для того чтобы в почве могли быть заготовлены такие большие запасы воды, необходимо, чтобы почва обладала следующими свойствами:

1. Почва должна хорошо пропускать в себя воду от таяния снега и дождей.

2. Почва должна удерживать в себе много воды, не допуская отекания.

3. Бесполезные потери влаги от испарения должны быть возможно меньшими.

Свойство почвы пропускать в себя воду называется проницаемостью почвы.

Проницаемость в значительной мере зависит от механического состава почвы. Легкие песчаные почвы хорошо проницаемы, хорошо впитывают в себя воду, а тяжелые глинистые почвы трудно проницаемы, плохо впитывают в себя воду.

Свойство почвы удерживать в себе воду называется влагоемкостью. Легкие песчаные почвы обладают небольшой влагоемкостью, а тяжелые почвы повышенной влагоемкостью.

Помимо воды, в почве должен быть воздух, который необходим для жизни бактерий, превращающих труднорастворимые, недоступные для растений вещества почвы в легкорастворимые, доступные.

Почвы песчаные легче, чем глинистые, проницаемы для воздуха, но жизнедеятельность бактерий в этих почвах сильно ослабляется из-за малого количества влаги.

Таким образом, ни глинистая, ни песчаная почва, не имеют благоприятных условий для развития растений. В глинистой почве обычно много воды, но мало воздуха, в песчаной, наоборот, мало воды, но много воздуха.

Только в структурной почве может находиться одновременно и большое количество влаги и достаточно воздуха.

Структурной называется такая почва, которая состоит из небольших прочных, неразмываемых водой комочков, величиной от просяного зерна до горошины . Каждый такой комочек состоит из мелких почвенных частичек (главным образом глинистых), склеенных свежим перегноем.

Вода легко поступает в структурную почву, проходя между комочками. Каждый комочек впитывает воду и хорошо удерлш-вает ее в себе и вокруг себя. Для воздуха также остается свободное пространство между комочками.

Таким образом, структурная почва хорошо проницаема для воды, обладает большой влагоемкостью и одновременно богата воздухом.

Кроме того, в структурной почве значительно снижено бесполезное испарение влаги. Как известно, вода снизу вверх может подниматься только между мелкими почвенными частицами (по тонким, волосным, или капиллярным, промежуткам). Между комочками поднятие воды затрудняется, так как каждый комочек соприкасается с другим только небольшой частью своей поверхности.

Структурность почвы является одним из важнейших условий ее плодородия.

Структурные комочки, несмотря на свою неразмываемость, все же постепенно разрушаются, между тем старый перегной уже не обладает способностью вновь склеивать мелкие почвенные частицы в новые структурные комочки. Поэтому для восстановления и улучшения почвенной структуры необходимо вновь обогащать почву свежим перегноем.

Это лучше всего достигается посевом смеси многолетних трав (злаковых с бобовыми, например, клевера с тимофеевкой или люцерны с житняком). Разросшиеся густые корни многолетних трав хорошо разделяют землю на комочки. Когда же корни трав отомрут и перегниют, получается свежий перегной, склеивающий мелкие частицы в комочки. Посев многолетних трав является одним из важнейших приемов повышения плодородия почвы. Кроме посева многолетних трав, обогащение почвы свежим перегноем достигается внесением навоза (и других органических удобрений), а также запашкой специально выращенных на удобрение зеленых растений, например, люпина (зеленое удобрение).

Определение влажности почвы . Влажность почвы можно определить так. Взвешивают небольшое количество почвы на фарфоровом блюдце (также заранее взвешенном). Затем почву на блюдце высушивают 5-6 часов в несильно жаркой печи (при температуре 100-105°). По убыли в весе находят весовой процент содержания влаги в почве. Пример. Образец до высушивания весил (без блюдца) 102 грамма, после высушивания -80 граммов. Разность в весе 22 грамма показывает, что в почве содержалось столько влаги.

Не вся определяемая высушиванием почвенная влага доступна для растений. Часть почвенной влаги составляет так называемый мертвый запас, который настолько прочно удерживается почвой, что растения не могут его взять. Величина мертвого запаса влаги у разных почв различна; например, в песчаных почвах она равна 2-3%, в тяжелых глинистых 10-12%, а в торфянистых иногда и выше 30%.

Химический состав почвы

Растениям необходимы следующие находящиеся в почве вещества: азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, сера. Первых трех (азота, фосфора, калия) очень часто не хватает для высоких урожаев и необходимо бывает удобрять почвы, чтобы удовлетворить потребность растений.

Вес 1 литра почвы принят равным 1 250 граммам

Почвы	Азота		Фосфора		Калия
	в процентах от веса почвы	в килограммах на гектар	в процентах от веса почвы	в килограммах на гектар	в процентах от веса почвы	в килограммах на гектар
Подзолистые почвы						около 25 000
Выщелоченные черноземы, серые лесные почвы
Черноземные почвы
Каштановые почвы
Сероземы

Примечание . Содержание калия в глинистых почвах примерно в 2 с лишним раза выше, чем в песчаных почвах.

В различных почвах содержится следующее количество азота, фосфора и калия (см. табл).

Запас питательных веществ в одном пахотном слое (а растения берут пищу и из ниже лежащих слоев) очень велик и во много раз превышает вынос их из почвы с высоким урожаем.

Однако и при большом запасе питательных веществ в почве растения нередко испытывают очень большую нужду в них и даже могут голодать, так как они берут только легкодоступные, растворенные питательные вещества почвы.

Количество легкодоступных веществ зависит от многих условий, из которых основным является деятельность бактерий, перерабатывающих труднорастворимые питательные вещества в легкорастворимые.

Бактерии же развивают высокую полезную для растений деятельность лишь в рыхлой, теплой, несильно кислой почве, достаточно (но не излишне) влажной, при хорошем доступе воздуха в почву.

Для лучшего удовлетворения потребностей растений в пище нужно стремиться к тому, чтобы почва всегда была рыхлой, теплой, достаточно влажной, не обладала излишней кислотностью. Кроме того, необходимо дополнительно вносить в почву легкодоступные для растений питательные вещества в виде удобрений (навоз, навозная жижа, компосты, птичий помет, зола и т. д.).

Простым способом может быть определено лишь приблизительное содержание кальция (извести) в почве. Иметь представление о количестве кальция в почве очень важно, так как кальций не только необходим для питания растений, но от него зависят многие ценные свойства почвы.

Как определить содержание кальция (извести) в почве?

Для этого необходимо иметь десятипроцентный раствор соляной кислоты. Если несколькими каплями такого раствора смочить небольшое количество (комочек) почвы, то почва, содержащая очень много извести, как бы вскипает (шипит) от выделяющихся пузырьков углекислого газа. Вскипание наблюдается при содержании извести более 1%.

При меньшем количестве извести почва вспучивается от выделяющихся пузырьков (извести около 1%). При содержании извести около 0,5% комочек почвы от кислоты часто и продолжительно потрескивает (поднести к уху). Редкое потрескивание показывает, что извести мало или нет совсем.

Важнейшие производственные свойства разных почв и мероприятия по повышению плодородия этих почв

Почвы	Важнейшие свойства	Мероприятия по улучшению этих почв
Подзолистые	Бедны органическими веществами, не насыщены основаниями ; обладают повышенной кислотностью, часто вредной для растений; имеют мало извести; легко теряют органическое вещество; обычно бесструктурны; легко заплывают; имеют мало воздуха; малопроницаемы	Систематическое обогащение органическим веществом; внесение больших доз органических удобрений, особенно навоза и торфа; введение зеленых удобрений, особенно на песчаных почвах; введение в севооборот многолетних трав (клевера с тимофеевкой); известкование почвы; внесение минеральных удобрений (особенно азотных и фосфорных, а на бедных песчаных почвах также и калийных); постепенное углубление пахотного слоя (с хорошим удобрением припахиваемого слоя подзола)
Торфо- болотные почвы	Богаты органическими веществами; бедны фосфором и калием; обладают повышенной кислотностью; имеют излишнюю влажность; обычно мало извести	Осушение; внесение навозной жижи и фекалий (для усиления разложения торфа); внесение трудно растворимых фосфорных удобрений (фосфоритной муки, апатита и калия); известкование (особенно моховых торфяников)
Черноземные	Богаты органическим веществом; насыщены основаниями; обладают большой поглотительной способностью; имеют достаточное количество извести. Целинные черноземные почвы обладают прочной мелкокомковатой структурой, высокой проницаемостью, влагоемкостью; выпаханные черноземные почвы часто не имеют структуры, распылены, обеднены питательными веществами, особенно фосфором. Запасы влаги часто недостаточны для высоких урожаев, вследствие значительной потери влаги от испарения (на бесструктурных почвах)	Борьба за влагу (снегозадержание, черные пары, орошение). Введение в севооборот посева многолетних трав (особенно люцерны с житняком). Внесение хорошо перепревшего навоза. Внесение минеральных удобрений (особенно фосфорных) и в меньшей мере азотных и калийных
Каштановые и	Бедны органическим веществом, обычно бесструктурны, обладают повышенным содержанием легко растворимых солей, содержат большое количество кальция и значительное количество натрия. Запасы влаги обычно малы	Борьба за влагу (орошение, снегозадержание, чистые пары); введение в севооборот многолетних трав (люцерны с житняком); внесение умеренных доз хорошо перепревшего навоза; внесение в необходимых случаях минеральных удобрений (особенно сильно должны удобряться орошаемые почвы)
и солончаки	Бедны органическими веществами. Содержат много поглощенного натрия (а солончаки, сверх того, имеют повышенное колич ест во легкорастворимых солей), бесструктурны, легко заплывают, содержат мало влаги	Гипсование, внесение больших доз хорошо перепревшего навоза; борьба за влагу; введение посева многолетних трав
Сероземы		Орошение; внесение (при орошении) больших доз навоза, а также азотных и фосфорных минеральных удобрений (в меньшем количестве-калийных удобрений); введение в севооборот многолетних трав (особенно люцерны)

_____________________________________

Поглощенные почвой вещества: кальций, магний, натрий, калий, аммоний и многие другие, за исключением водорода, называются основаниями.

Как взять образец почвы для анализа

Для исследования свойств почвы в колхозной хате-лаборатории или в агрохимической лаборатории МТС необходимо уметь правильно взять пробу (образец) почвы.

Из верхнего пахотного слоя почвы пробу берут среди поля, подальше от дорог, канав, строений. Прежде всего удаляют (счищают) самый верхний слой почвы примерно на 1-2 сантиметра. Затем делают лопатой прикопку на штык и берут почву из вертикальной стенки (на всю глубину пахотного слоя), складывая ее в мешочек. Вес образца - примерно 1 килограмм. Такие образцы должны быть взяты со всех полей, отличающихся по почве друг от друга. В мешочек кладут деревянную дощечку, на которой пишут: номер образца, название колхоза, число и год взятия пробы. Снаружи мешочка привязывают другую дощечку с более подробными описанием, по следующему образцу:

При отборе образцов из разных слоев почвенного разреза образец берут из середины каждого слоя и на дощечке отмечают глубину, с которой взят образец.

Удельное сопротивление почвы

Удельное сопротивление почвы необходимо знать для того, чтобы определить, какую силу тяги надо приложить к плугу узнать, полностью ли загружен трактор и можно ли дать дополнительный корпус или прицепить дополнительно какое-либо другое орудие.

Удельное сопротивление почвы показывает, какую силу (в килограммах) надо приложить при работе на каждый квадратный сантиметр площади захвата орудия (например, плуга).

Таблица удельных сопротивлений почвы

(в килограммах на один квадратный сантиметр)

Пример. Положим, удельное сопротивление = 0,5 килограмма; захват плуга 120 сантиметров, глубина обработки 22 сантиметра. Тогда площадь захвата - 120 х 22 = 2 640 квадратных сантиметров. Необходимая сила тяги для данного плуга на этой почве будет равна 2 640 х 0,5 = 1 320 килограммов.

Содержание статьи

ПОЧВА – самый поверхностный слой суши земного шара, возникший в результате изменения горных пород под воздействием живых и мертвых организмов (растительности, животных, микроорганизмов), солнечного тепла и атмосферных осадков. Почва представляет собой совершенно особое природное образование, обладающее только ей присущим строением, составом и свойствами. Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Чтобы быть плодородной, почва должна обладать достаточным количеством питательных веществ и запасом воды, необходимым для питания растений, именно своим плодородием почва, как природное тело, отличается от всех других природных тел (например, бесплодного камня), которые не способны обеспечить потребность растений в одновременном и совместном наличии двух факторов их существования – воды и минеральных веществ.

Почва – важнейший компонент всех наземных биоценозов и биосферы Земли в целом, через почвенный покров Земли идут многочисленные экологические связи всех живущих на земле и в земле организмов (в том числе и человека) с литосферой , гидросферой и атмосферой .

Роль почвы в хозяйстве человека огромна. Изучение почв необходимо не только для сельскохозяйственных целей, но и для развития лесного хозяйства, инженерно-строительного дела. Знание свойств почв необходимо для решения ряда проблем здравоохранения, разведки и добычи полезных ископаемых, организации зеленых зон в городском хозяйстве, экологического мониторинга и пр.

Почвоведение: история, отношение с другими науками.

Наука о происхождении и развитии почв, закономерности их распространения, путях рационального использования и повышения плодородия называется почвоведением. Эта наука является отраслью естествознания и тесно связана с физико-математическими, химическими, биологическими, геологическими и географическими науками, опирается на разработанные ими фундаментальные законы и методы исследования. Вместе с тем, как любая другая теоретическая наука, почвоведение развивается на основе непосредственного взаимодействия с практикой, которая проверяет и использует выявленные закономерности и, в свою очередь, стимулирует новые поиски в области теоретических знаний. К настоящему времени сформировались крупные прикладные разделы почвоведения для сельского и лесного хозяйств, ирригации, строительства, транспорта, поиска полезных ископаемых, здравоохранения и охраны окружающей среды.

С момента систематического занятия земледелием человечество сначала эмпирически, а затем с помощью научных методов изучало почву. Наиболее древние попытки оценить различные почвы известны в Китае (3 тыс. до н.э.) и Древнем Египте. В Древней Греции представление о почве сложилось в процессе развития античного натурфилософского естествознания. В период Римской Империи было накоплено большое количество эмпирических наблюдений над свойствами почвы и разработаны некоторые агрономические приемы ее обработки.

Длинный период средневековья характеризовался застоем в области естествознания, однако в конце его (с началом разложения феодального строя) вновь появился интерес к изучению почв в связи с проблемой питания растений. В ряде работ того времени отражалось мнение, что растения питаются водой, создавая химические соединения из воды и воздуха, а почва служит им лишь механической опорой. Однако к концу 18 в. эту теорию сменила гумусовая теория Альбрехта Тэера, согласно которой растения могут питаться только органическим веществом почвы и водой. Тэер был одним из основоположников агрономии и организатором первого высшего агрономического учебного заведения.

В первой половине 19 в. знаменитый немецкий химик Юстус Либих разработал минеральную теорию питания растений, согласно которой растения усваивают из почвы минеральные вещества, а из перегноя – только углерод в виде углекислоты. Ю.Либих считал, что каждый урожай истощает в почве запас минеральных веществ, поэтому чтобы ликвидировать этот дефицит элементов, нужно вносить в почву минеральные удобрения, приготовленные заводским путем. Заслугой Либиха стало введение в практику сельского хозяйства применения минеральных удобрений.

Значение азота для почвы было изучено французским ученым Ж.Ю.Буссенго.

К середине 19 в. накопился обширный материал по изучению почв, однако данные эти были разрознены, не приведены в систему и не обобщены. Не было и единого для всех исследователей определения термина почва.

Основоположником науки о почве как самостоятельной естественно-исторической науки стал выдающийся русский ученый Василий Васильевич Докучаев (1846–1903). Докучаев впервые сформулировал научное определение почвы, назвав почву самостоятельным естественно-историческим телом, которое является продуктом совокупной деятельности материнской горной породы, климата, растительных и животных организмов, возраста почвы и отчасти рельефа местности. Все факторы почвообразования о которых говорил Докучаев были известны и до него, их последовательно выдвигали разные ученые, но всегда в качестве единственного определяющего условия. Докучаев первый сказал, что возникновение почвы происходит в результате совместного действия всех факторов почвообразования. Он установил взгляд на почву как на самостоятельное особое природное тело, равнозначное понятиям растение, животное, минерал и т.д., которое возникает, развивается, непрерывно изменяется во времени и пространстве, и этим он заложил прочный фундамент новой науки.

Докучаев установил принцип строения почвенного профиля, развил идею о закономерности пространственного распределения отдельных видов почв, покрывающих поверхность суши в виде горизонтальных, или широтных зон, установил вертикальную зональность, или поясность, в распределении почв, под которой понимается закономерная смена одних почв другими по мере поднятия от подножия до вершины высоких гор. Ему принадлежит и первая научная классификация почв, в основу которой были заложена вся совокупность важнейших признаков и свойств почвы. Классификация Докучаева получила признание мировой науки и предложенные им названия «чернозем», «подзол», «солончак», «солонец» стали международными научными терминами. Он разработал методы изучения происхождения и плодородия почв, а также методы их картографирования и даже в 1899 составил первую почвенную карту северного полушария (эта карта называлась «Схема почвенных зон северного полушария»).

Кроме Докучаева большой вклад в развитие науки почвоведение в нашей стране внесли П.А.Костычев, В.Р.Вильямс, Н.М.Сибирцев, Г.Н.Высоцкий, П.С.Коссович, К.К.Гедройц, К.Д.Глинка, С.С.Неуструев, Б.Б.Полынов, Л.И.Прасолов и другие.

Таким образом, наука о почве как о самостоятельном природном образовании сформировалась в России. Докучаевские идеи оказали сильное влияние на развитие почвоведения в других странах. Многие русские термины вошли в международный научный лексикон (chernozem, podzol, gley и др.)

Важные исследования для познания процессов почвообразования и изучения почв разных территорий провели ученые и других стран. Это Е.В.Гильгард (США); Э.Раманн, Э.Бланк, В.И.Кубиена (Германия); А. де Зигмонд (Венгрия); Дж. Милн (Великобритания), Ж.Обер, Р.Меньен, Ж.Дюран, Н.Ленеф, Г.Эрар, Ф.Дюшофур (Франция); Дж. Прескотт, С.Стифенс (Австралия) и многие другие.

Для развития теоретических представлений и успешного изучения почвенного покрова нашей планеты необходимы деловые связи разных национальных школ. В 1924 было организовано Международное общество почвоведов. Длительное время, с 1961 по 1981 проводилась большая и сложная работа по составлению Почвенной карты мира, в составлении которой большая роль принадлежала русским ученым.

Методы изучения почв.

Один из них –сравнительно-географический, основан на одновременном исследовании самих почв (их морфологических признаков, физических и химических свойств) и факторов почвообразования в разных географических условиях с последующим их сопоставлением. Сейчас при почвенных исследованиях используются различные химические анализы, анализы физических свойств, минералогический, термохимический, микробиологический и многие другие анализы. В итоге устанавливается определенная связь в изменении тех или иных свойств почвы с изменением почвообразующих факторов. Зная закономерности распределения почвообразующих факторов, можно создать почвенную карту для обширной территории. Именно таким образом Докучаевым в 1899 была выполнена первая мировая почвенная карта, известная под названием «Схемы почвенных зон Северного полушария».

Другой метод – метод стационарных исследований заключается в систематическом наблюдении какого-либо почвенного процесса, которое обычно проводится на типичных почвах с определенным сочетанием почвообразующих факторов. Таким образом, метод стационарных исследований уточняет и детализирует метод сравнительно-географических исследований. Существует два метода изучения почв.

Почвообразование.

Процесс формирования почв.

Все горные породы, покрывающие поверхность земного шара, с первых же моментов их образования под влиянием различных процессов начинали немедленно разрушаться. Сумма процессов преобразования горных пород на поверхности Земли называется выветриванием или гипергенезом. Совокупность продуктов выветривания называется корой выветривания. Процесс преобразования исходных пород в кору выветривания чрезвычайно сложен и включает в себя многочисленные процессы и явления. В зависимости от характера и причин разрушения горных пород различают физическое, химическое и биологическое выветривание, которое сводится обычно к физическому и химическому воздействию организмов на горные породы.

Процессы выветривания (гипергенеза) распространяются на некоторую глубину, образуя зону гипергенеза. Нижняя граница этой зоны условно проводится по кровле верхнего горизонта подземных (пластовых) вод. Нижнюю (и большую) часть зоны гипергенеза занимают горные породы, в той или иной степени измененные процессами выветривания. Здесь выделяют новейшую и древнюю коры выветривания, сформированные в более древние геологические периоды. Поверхностный слой зоны гипергенеза является тем субстратом, на котором происходит образование почвы. Как же происходит процесс почвообразования?

В процессе выветривания (гипергенеза) изменялся первоначальный облик горных пород, как и их элементный и минеральный состав. Первоначально массивные (т.е. плотные и твердые) горные породы постепенно переходили в раздробленное состояние. Примерами раздробленных в результате выветривания горных пород могут служить дресва, песок, глина. Становясь раздробленными, горные породы приобретали ряд новых свойств и особенностей: они становились более проницаемыми для воды и воздуха, в них увеличивалась общая поверхность их частиц, усиливавшая химическое выветривание, образовывались новые, в том числе и легко растворимые в воде соединения и, наконец, горные породы приобретали способность удерживать в себе влагу, имеющую большое значение для обеспечения растений водой.

Однако сами по себе процессы выветривании не могли привести к накоплению в горной породе элементов пищи растений, а следовательно, и не могли превратить горную породу в почву. Образующиеся в результате выветривания легко растворимые соединения могут только вымываться из горных пород под влиянием атмосферных осадков; а такой биологический важный элемент, как азот, потребляемый растениями в больших количествах, совершенно не содержится в изверженных горных породах.

Рыхлые и способные впитывать воду горные породы становились благоприятной средой для жизнедеятельности бактерий и различных растительных организмов. Постепенно происходило обогащение верхнего слоя коры выветривания продуктами жизнедеятельности организмов и их отмирающими остатками. Разложение органических веществ и присутствие кислорода приводило к сложным химическим процессам, в результате которых происходило накопление в горной породе элементов зольной и азотной пищи. Таким образом, горные породы поверхностного слоя коры выветривания (их еще называют почвообразующими, коренными или материнскими породами) стали почвой. В состав почвы, таким образом, входит минеральная компонента, соответствующая составу коренных пород, и органическая компонента.

Поэтому началом процесса почвообразования нужно считать тот момент, когда на продуктах выветривания горных пород поселились растительность и микроорганизмы. С этого момента раздробленная горная порода стала почвой, т.е. качественно новым телом, обладающим рядом качеств и свойств, самым существенным из которых является плодородие. В этом отношении все существующие почвы на земном шаре представляют собой естественно-историческое тело, образование и развитие которого связано с развитием всей органической жизни на земной поверхности. Один раз зародившись, почвообразовательный процесс никогда не прекращался.

Факторы почвообразования.

На развитие почвообразовательного процесса самое непосредственное влияние оказывают те природные условия, в которых он протекает, от того или иного их сочетания зависят его особенности и то направление, в котором этот процесс будет развиваться.

Важнейшими из этих природных условий, называемых факторами почвообразования, являются следующие: материнские (почвообразующие) породы, растительность, животный мир и микроорганизмы, климат, рельеф местности и возраст почв. К этим пяти основным факторам почвообразования (которые назвал еще Докучаев) сейчас добавляют действие вод (почвенных и грунтовых) и деятельность человека. Ведущее значение всегда имеет биологический фактор, остальные же факторы представляют собой лишь фон, на котором происходит развитие почв в природе, однако они оказывают большое влияние на характер и направление почвообразовательного процесса.

Почвообразующие породы.

Все существующие почвы на Земле произошли из горных пород, поэтому очевидно, что в процессе почвообразования они принимают самое непосредственное участие. Наибольшее значение имеет химический состав горной породы, поскольку минеральная часть любой почвы содержит в себе, в основном, те элементы, которые входили в состав материнской породы. Большое значение имеют и физические свойства материнской породы, поскольку такие факторы как гранулометрический состав породы, ее плотность, пористость, теплопроводность самым непосредственным образом оказывают влияние не только на интенсивность, но и на характер протекающих почвообразовательных процессов.

Климат.

Климат играет огромную роль в процессах почвообразования, его влияние очень многообразно. Основными метеорологическими элементами, определяющими характер и особенности климатических условий, являются температура и осадки. Годовое количество поступающего тепла и влаги, особенности их суточного и сезонного распределения обуславливают совершенно определенные процессы почвообразования. Климат влияет на характер выветривания горных пород, воздействует на тепловой и водный режимы почвы. Движение воздушных масс (ветер) влияет на газообмен почвы и захватывает мелкие частички почвы в виде пыли. Но климат оказывает влияние на почву не только непосредственно, но и косвенно, поскольку существование той или иной растительности, обитание тех или иных животных, а также интенсивность микробиологической деятельности обусловлена именно климатическими условиями.

Растительность, животные и микроорганизмы.

Растительность.

Значение растительности в почвообразовании чрезвычайно велико и многообразно. Пронизывая корнями верхний слой почвообразующей породы, растения извлекают из ее нижних горизонтов питательные вещества и закрепляют их в синтезированном органическом веществе. После минерализации отмерших частей растений заключенные в них зольные элементы отлагаются в верхнем горизонте почвообразующей породы, создавая этим благоприятные условия для питания следующих поколений растений. Так, в результате постоянного создания и разрушения органического вещества в верхних горизонтах почвы, приобретается наиболее важное для нее свойство – накопление, или концентрация элементов зольной и азотной пищи для растений. Это явление называется биологической поглотительной способностью почвы.

Вследствие разложения растительных остатков в почве накапливается перегной, имеющий огромное значение в плодородии почвы. Растительные остатки в почве являются необходимым питательным субстратом и важнейшим условием развития многих почвенных микроорганизмов.

В процессе распада органического вещества почвы выделяются кислоты, которые, воздействуя на материнскую горную породу, усиливают ее выветривание.

Сами растения в процессе своей жизнедеятельности выделяют своими корнями различные слабые кислоты, под влиянием которых труднорастворимые минеральные соединения частично переходят в растворимую, а следовательно, в усвояемую растениями форму.

Кроме того, растительный покров существенно изменяет микроклиматические условия. Например, в лесу, по сравнению с безлесными территориями, понижена летняя температура, увеличена влажность воздуха и почв, уменьшена сила ветра и испарение воды над почвой, накапливается больше снега, талых и дождевых вод – все это неизбежно отражается на почвообразовательном процессе.

Микроорганизмы.

Благодаря деятельности населяющих почву микроорганизмов происходит разложение органических остатков и синтез содержащихся в них элементов в соединения, поглощаемые растениями.

Высшие растения и микроорганизмы образуют определенные комплексы, под воздействием которых формируются различные типы почв. Каждой растительной формации соответствует определенный тип почв. Например, под растительной формацией хвойных лесов никогда не сформируется чернозем, который образуется под воздействием лугово-степной растительной формацией.

Животный мир.

Важное значение для почвообразования имеют животные организмы, которых в почве очень много. Наибольшее значение имеют беспозвоночные животные, живущие в верхних почвенных горизонтах и в растительных остатках на поверхности. В процессе своей жизнедеятельности они значительно ускоряют разложение органических веществ и часто производят весьма глубокие изменения в химических и физических свойствах почвы. Большую роль играют и норные животные, такие как кроты, мыши, суслики, сурки, и пр. Многократно перерывая почву они способствуют смешиванию органических веществ с минеральными, а также повышению водо- и воздухопроницаемости почвы, что усиливает и ускоряет процессы разложения в почве органических остатков. Также они обогащают почвенную массу продуктами своей жизнедеятельности.

Растительность служит пищей для различных травоядных животных, поэтому, прежде чем попасть в почву, значительная часть органических остатков подвергается существенной переработке в пищеварительных органах животных.

Рельеф

оказывает косвенное влияние на формирование почвенного покрова. Его роль сводится, в основном, к перераспределению тепла и увлажнения. Значительное изменение высоты местности влечет за собой существенные изменения температурных условий (с высотой становится холоднее). С этим связано явление вертикальной зональности в горах. Сравнительно небольшие изменения высоты сказываются на перераспределении атмосферных осадков: пониженные участки, котловины и западины всегда в большей мере увлажняются, чем склоны и повышения. Экспозиция склона определяет количество поступающей на поверхность солнечной энергии: южные склоны получают больше света и тепла, чем северные. Таким образом, особенности рельефа изменяют характер воздействия климата на процесс почвообразования. Очевидно, что в различных микроклиматических условиях процессы почвообразования будут идти по-разному. Большое значение в формировании почвенного покрова имеет и систематический смыв и перераспределение атмосферными осадками и талыми водами мелкоземельных частичек по элементам рельефа. Велико значение рельефа в условиях обильного выпадения осадков: участки лишенные естественного стока излишней влаги, очень часто подвергаются заболачиванию.

Возраст почв.

Почва – природное тело, находящееся в постоянном развитии, и тот вид, который сегодня имеют все существующие на Земле почвы, представляет собой лишь одну из стадий в длительной и непрерывной цепи их развития, а отдельные теперешние почвенные образования, в прошлом представляли другие формы и в будущем могут подвергнуться существенным превращениям даже без резких изменений внешних условий.

Различают абсолютный и относительный возраст почв. Абсолютным возрастом почв называют промежуток времени, прошедшей с момента возникновения почвы до нынешней стадии ее развития. Почва возникла тогда, когда материнская порода вышла на дневную поверхность и стала подвергаться процессам почвообразования. Например, в Северной Европе процесс современного почвообразования стал развиваться после окончания последнего ледникового периода.

Однако в пределах разных частей суши, которые одновременно освободились от водного или ледникового покрова, почвы далеко не всегда буду проходить в каждый данный момент одну и ту же стадию своего развития. Причиной этого могут быть различия в составе почвообразующих пород, в рельефе, растительности и других местных условиях. Различие в стадиях развития почв на одной общей территории, имеющей одинаковый абсолютный возраст, называют относительным возрастом почв.

Время развития зрелого почвенного профиля для разных условий – от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. Возраст территории вообще и почвы в частности, а также изменения условий почвообразования в процессе их развития оказывают существенное влияние на строение, свойства и состав почвы. При сходных географических условиях почвообразования почвы, имеющие неодинаковые возраст и историю развития, могут существенно различаться и принадлежать к разным классификационным группам.

Возраст почв, следовательно, является одним из важнейших факторов, которые нужно учитывать при изучении той или иной почвы.

Почвенно-грунтовые воды.

Вода является средой, в которой протекают многочисленные химические и биологические процессы в почве. Там, где грунтовые воды расположены неглубоко, они оказывают сильное воздействие на почвообразование. Под их влиянием меняется водный и воздушный режимы почв. Грунтовые воды обогащают почву химическими соединениями, которые в них содержатся, иногда вызывают засоление. В переувлажненных почвах содержится недостаточное количество кислорода, что вызывает подавление деятельности некоторых групп микроорганизмов.

Хозяйственная деятельность человека влияет на некоторые факторы почвообразования, например на растительность (вырубка леса, замена его травянистыми фитоценозами и др.), и непосредственно на почвы путем ее механической обработки, орошения, внесения минеральных и органических удобрений и т. п. В результате часто почвообразовательные процессы и свойства почвы меняются. В связи с интенсификацией сельского хозяйства влияние человека на почвенные процессы непрерывно возрастает.

Воздействие человеческого общества на почвенный покров представляет собой одну из сторон общего влияния человека на окружающую среду. Сейчас особенно острой является проблема разрушения почвенного покрова в результате неправильной сельскохозяйственной обработки почв и строительной деятельности человека. Вторая важнейшая проблема – загрязнение почвенного покрова, вызываемое химизацией сельского хозяйства и индустриальными и бытовыми выбросами в окружающую среду.

Все факторы влияют не изолированно, а в тесной взаимосвязи и взаимодействии друг с другом. Каждый из них влияет не только на почву, но и друг на друга. Кроме того, и сама почва в процессе развития оказывает определенное влияние на все факторы почвообразования, вызывая в каждом из них определенные изменения. Так, вследствие неразрывной связи между растительностью и почвами, всякая смена растительности неизбежно сопровождается изменением почв, и, наоборот, изменение почв, в особенности, их режима влажности, аэрации, солевого режима и т.д. неизбежно влечет за собой смену растительности.

Состав почв.

Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой частей. Соотношение их неодинаково не только в разных почвах, но и в различных горизонтах одной и той же почвы. Закономерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов от верхних почвенных горизонтов к нижним и увеличение интенсивности преобразования компонентов материнской породы от нижних горизонтов к верхним.

В твердой части почвы преобладают минеральные вещества литогенного происхождения. Это различные по размеру обломки и частички первичных минералов (кварца, полевых шпатов, роговых обманок, слюды и др.), формирующихся в процессе выветривания вторичных минералов (гидрослюды, монтмориллонита, каолинита и др.) и горных пород. Размеры этих обломков и частичек разнообразны – от 0,0001 мм до нескольких десятков см. Этим разнообразием размеров обуславливается рыхлость сложения почвы. Основную массу почвы составляет обычно мелкозем – частицы с диаметром менее 1 мм.

Минералогический состав твердой части почвы во многом определяет ее плодородие. В состав минеральных веществ входят: Si, Al, Fe, К, Mg, Ca, С, N, Р, S, значительно меньше микроэлементов: Cu, Mo, I, В, F, Pb и др. Подавляющее большинство элементов находится в окисленной форме. Во многих почвах, преимущественно в почвах недостаточно увлажняемых территорий, содержится значительное количество карбоната кальция CaCO 3 (особенно если почва образовались на карбонатной породе), в почвах засушливых областей – CaSO 4 и другие более легко растворимые соли (хлориты); почвы, влажных тропических областей обогащены Fe и Al. Однако реализация этих общих закономерностей зависит от состава почвообразующих пород, возраста почв, особенностей рельефа, климата и т.д.

В состав твердой части почвы входит и органическое вещество. В почве есть две группы органических веществ: попавшие в почву в виде растительных и животных остатков и новые, специфические гумусовые вещества, возникшие при преобразовании этих остатков. Между этими группами почвенного органического вещества – постепенные переходы, в соответствии с этим содержащиеся в почве органические соединения также разделяются на две группы.

К первой группе относятся соединения, содержащиеся в большом количестве в растительных и животных остатках, а также соединения, являющиеся продуктами жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов. Это белки, углеводы, органические кислоты, жиры, лигнин, смолы и др. Эти соединения в сумме составляют всего 10–15% от всей массы органического вещества почвы.

Вторая группа органических соединений почвы представлена сложным комплексом из гумусовых веществ, или гумуса, возникшего в результате сложных биохимических реакций из соединений первой группы. Гумусовые вещества составляет 85–90% органической части почвы, они представлены сложными высокомолекулярными соединениями кислотного характера. Главными группами гумусовых веществ являются гуминовые кислоты и фульвакислоты. В элементном составе гумусовых веществ важную роль играют углерод, кислород, водород, азот и фосфор. В гумусе содержатся основные элементы питания растений, которые под воздействием микроорганизмов становятся доступными для растений. Содержание гумуса в верхнем горизонте разных типов почв колеблется в широких пределах: от 1% в серо-бурых пустынных почвах до 12–15% в черноземах. Разные типы почв отличаются характером изменения количества гумуса с глубиной.

В почве есть и промежуточные продукты разложения органических соединений первой группы.

При разложении органических веществ в почве 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 почвы во многом определяет ее физические свойства, а также водный, воздушный и тепловой режимы.

Жидкая часть почвы или, как ее еще называют, почвенный раствор –это содержащаяся в почве вода с растворенными в ней газами, минеральными и органическими веществами, попавшими в нее при прохождении через атмосферу и просачивании через почвенную толщу. Состав почвенной влаги определяется процессами почвообразования, растительностью, общими особенностями климата, а также временем года, погодой, деятельностью человека (внесение удобрений и др.).

Почвенный раствор играет огромную роль в почвообразовании и питании растений. Основные химические и биологические процессы в почве могут идти только при наличии свободной воды. Почвенная вода является той средой, в которой происходит миграция химических элементов в процессе почвообразования, снабжение растений водой и растворенными элементами питания.

В незасоленных почвах концентрация веществ в почвенном растворе невелика (обычно не превышает 0,1%), а в засоленных почвах (солончаках и солонцах) – она резко увеличена (до целых и даже десятков процентов). Высокое содержание веществ в почвенной влаге вредно для растений, т.к. это затрудняет поступление в них воды и питательных веществ, вызывая физиологическую сухость.

Реакция почвенного раствора в почвах разных типов неодинакова: кислую реакцию (pH 7) – содовые солонцы, нейтральную или слабощелочную (pH = 7) – обыкновенные черноземы, луговые и коричневые почвы. Слишком кислый и слишком щелочной почвенный раствор отрицательно влияет на рост и развитие растений.

Газообразная часть, или почвенный воздух, заполняет поры почвы, не занятые водой. Суммарный объем почвенных пор (порозность) составляет от 25 до 60% объема почвы (см . Морфологические признаки почв). Соотношение между почвенным воздухом и водой определяется степенью увлажнения почвы.

Состав почвенного воздуха, в который входят N 2 , O 2 , CO 2 , летучие органические соединения, пары воды и пр. существенно отличается от атмосферного и определяется характером множества протекающих в почве химических, биохимических, биологических процессов. Состав почвенного воздуха не постоянен, в зависимости от внешних условий и времени года он может существенно меняться. Например, количество углекислого газа (CO 2) в почвенном воздухе значительно меняется в годовом и суточном циклах вследствие различной интенсивности выделения газа микроорганизмами и корнями растений.

Между почвенным и атмосферным воздухом происходит постоянный газообмен. Корневые системы высших растений и аэробные микроорганизмы энергично поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Избыток CO 2 из почвы выделяется в атмосферу, а атмосферный воздух, обогащенный кислородом, проникает в почву. Газообмен почвы с атмосферой может быть затруднен либо плотным сложением почвы, либо ее избыточной увлажненностью. В этом случае в почвенном воздухе резко уменьшается содержание кислорода, и начинают развиваться анаэробные микробиологические процессы, приводящие к образованию метана, сероводорода, аммиака и некоторых других газов.

Кислород в почве необходим для дыхания корней растений, поэтому нормальное развитие растений возможно только в условиях достаточного доступа воздуха в почву. При недостаточном проникании кислорода в почву растения угнетаются, замедляют свой рост, а иногда и совсем погибают.

Огромное значение кислород в почве имеет и для жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, большинство из которых относится к числу аэробов. При отсутствии доступа воздуха деятельность аэробных бактерий прекращается, а в связи с этим прекращается и образование в почве необходимых для растений питательных веществ. Кроме того, в анаэробных условиях возникают процессы, которые приводят к накоплению в почве вредных для растений соединений.

Иногда в составе почвенного воздуха могут присутствовать некоторые газы, проникающие через толщи горных пород из мест их скопления, на этом основаны специальные газовые геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых.

Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов и почвенных животных. Активная роль живых организмов в формировании почвы определяет принадлежность ее к биокосным природным телам – важнейшим компонентам биосферы.

Водный и тепловой режимы почвы.

Водный режим почвы – это совокупность всех явлений, определяющих поступление, передвижение, расход и использование растениями почвенной влаги. Водный режим почвы – важнейший фактор почвообразования и почвенного плодородия.

Основным источникам почвенной воды являются атмосферные осадки. Некоторое количество воды поступает в почву в результате конденсации пара из воздуха, иногда значительную роль играют близко расположенные грунтовые воды. В районах орошаемого земледелия большое значение имеют поливы.

Расход воды происходит следующим образом. Часть воды, поступающей на поверхность почвы, стекает в виде поверхностного стока. Наибольшее количество поступившей в почву влаги поглощается растениями, которые затем частично ее испаряют. Некоторое количество воды расходуется на испарение, причем часть этой влаги задерживается растительным покровом и с его поверхности испаряется в атмосферу, а часть испаряется непосредственно с поверхности почвы. Почвенная вода может расходоваться и в виде внутрипочвенного стока – временно существующего явления, которое возникает в периоды сезонного увлажнения почвы. В это время по наиболее водопроницаемому почвенному горизонту начинает перемещаться гравитационная вода, водоупором для которой является менее водопроницаемый горизонт. Такие сезонно существующие воды получили названиеверховодок. Наконец, значительная часть почвенной воды может достигать поверхности грунтовых вод, отток которых происходит по водонепроницаемому ложу-водоупору, и уходить в составе грунтового стока.

Атмосферные осадки, талые и поливные воды проникают в почву вследствие ее водопроницаемости (способности пропускать воду). Чем больше в почве крупных (некапиллярных) промежутков, тем выше ее водопроницаемость. Особое значение имеет водопроницаемость для впитывания талых вод. Если осенью почва замерзла в сильно увлажненном состоянии, то обычно ее водопроницаемость крайне незначительна. Под лесной растительностью, предохраняющей почву от сильного промерзания, или на полях с рано проведенным снегозадержанием талая вода впитывается хорошо.

От содержания воды в почве зависят технологические процессы при обработке почвы, снабжение растений водой, физико-химические и микробиологические процессы, обусловливающие превращение питательных веществ в почве и поступление их с водой в растение. Поэтому одной из основных задач земледелия является создание в почве водного режима, благоприятного для культурных растений, что достигается накоплением, сохранением, рациональным расходованием почвенной влаги, а в необходимых случаях орошением или осушением земель.

Водный режим почвы зависит от свойств самой почвы, условий климата и погоды, характера природных растительных формаций, на обрабатываемых почвах – от особенностей выращиваемых культурных растений и техники их возделывания.

Выделяют следующие основные типы водного режима почвы: промывной, непромывной, выпотной, застойный и мерзлотный (криогенный).

Припромывном типе водного режима происходит ежегодное промачивание всей почвенной толщи до грунтовых вод, при этом почва возвращает в атмосферу меньше влаги, чем ее получает (избыток влаги просачивается в грунтовые воды). Почвенно-грунтовая толща в условиях этого режима ежегодно как бы промывается гравитационной водой. Промывной тип водного режима типичен для влажного умеренного и тропического климата, где сумма осадков больше испарения.

Для непромывного типа водного режима характерно отсутствие сплошного промачивания почвенной толщи. Атмосферная влага проникает в почву на глубину от нескольких дециметров до нескольких метров (обычно не более 4 м), причем между промоченным слоем почвы и верхней границей капиллярной каймы грунтовых вод возникает горизонт с постоянной низкой влажностью (близкой к влажности завядания), называемый мертвым горизонтом иссушения. Этот режим отличается тем, что количество возвращаемой в атмосферу влаги приблизительно равно поступлению ее с осадками. Этот тип водного режима типичен для сухого климата, где сумма осадков всегда существенно меньше испаряемости (условной величины, характеризующей максимально возможное испарение в данной местности при неограниченном запасе воды). Например он свойственен для степей и полупустынь.

Выпотной тип водного режима наблюдается в условиях сухого климата с резким преобладанием испаряемости над осадками, в почвах, которые питаются не только атмосферными осадками, но и влагой неглубоко расположенных грунтовых вод. При выпотном типе водного режима грунтовые воды достигают поверхности почвы и испаряются, что часто приводит к засолению земель.

Застойный тип водного режима формируется под влиянием близкого залегания грунтовых вод в условиях влажного климата, при котором количество атмосферных осадков превышает сумму испарения и поглощения воды растениями. Из-за избыточного увлажнения образуется верховодка, в результате чего происходит заболачивание почвы. Этот тип водного режима типичен для понижений в рельефе.

Мерзлотный (криогенный) тип водного режима формируется на территории сплошного распространения многолетней мерзлоты. Особенность его – наличие на небольшой глубине постоянно мерзлого водоупорного горизонта. Вследствие этого, несмотря на небольшое количество осадков, в теплое время года почва пересыщена водой.

Тепловым режимом почвы называется сумма явлений теплообмена в системе приземной слой воздуха – почва – почвообразующая порода, в его характеристику включаются также процессы переноса и аккумуляции теплоты в почве.

Основной источник тепла, поступающего в почву – солнечная радиация. Тепловой режим почвы определяется преимущественно соотношением между поглощенной солнечной радиацией и тепловым излучением почвы. Особенности этого соотношения определяют различия режима различных почв. Тепловой режим почвы формируется, главным образом, под воздействием климатических условий, однако влияние на него оказывают и теплофизические свойства почвы и подстилающих ее пород (так, интенсивность поглощения солнечной энергии зависит от окраски почвы, чем почва темнее, тем большее количество солнечной радиации она поглощает). Особое воздействие на тепловой режим почвы оказывают многолетнемерзлые породы.

Тепловая энергия почвы участвует в фазовых переходах почвенной влаги, выделяясь при льдообразовании и конденсации почвенной влаги и расходуясь при таянии льда и испарении.

Тепловой режим почвы обладает вековой, многолетней, годовой и суточной цикличностью, связанной с цикличностью поступления на земную поверхность радиационной энергии Солнца. В среднем многолетнем выражении годовой баланс тепла данной почвы равен нулю.

Суточные колебания температуры почвы охватывают толщу почвы мощностью от 20 см до 1 м., годовые – до 10–20 м. Промерзание почвы зависит от климатических особенностей данного участка, температуры замерзания почвенного раствора, мощности снежного покрова и времени его выпадения (поскольку снежный покров уменьшает охлаждение почвы). Глубина промерзания почвы редко превышает 1–2 м.

Существенное влияние на тепловой режим почвы оказывает растительность. Она задерживает солнечную радиацию, в результате чего температура почвы летом может быть ниже, чем температура воздуха. Особенно заметное влияние на тепловой режим почв оказывает лесная растительность.

Тепловой режим почвы в значительной мере определяет интенсивность механических, геохимических и биологических процессов, протекающих в почве. Например, интенсивность биохимической деятельности бактерий увеличивается с повышением температуры почвы до 40–50° С; выше этой температуры жизнедеятельность микроорганизмов угнетается. При температуре ниже 0° С биологические явления резко затормаживаются и прекращаются. Тепловой режим почвы оказывает непосредственное влияние на рост и развитие растений. Важным показателем обеспеченности растений почвенным теплом является сумма активных температур почвы (т.е. температур выше 10° С, при этих температурах идет активная вегетация растений) на глубине пахотного слоя (20 см).

Морфологические признаки почв.

Как всякое природное тело, почва обладает суммой внешних, так называемых морфологических признаков, которые являются результатом процессов ее формирования и поэтому отражают происхождение (генезис) почв, историю их развития, их физические и химические свойства. В качестве основных морфологических признаков почвы выделяют: почвенный профиль, окраску и цвет почв, почвенную структуру, гранулометрический (механический) состав почв, сложение почв, новообразования и включения.

Классификация почв.

Каждая наука, как правило, имеет классификацию объекта своего изучения, причем эта классификация отражает уровень развития науки. Поскольку наука все время развивается, то соответственно совершенствуется и классификация.

В додокучаевский период изучали не почву (в современном представлении), а лишь отдельные ее свойства и стороны, поэтому и классифицировали почву по отдельным ее свойствам – химическому составу, гранулометрическому составу и др.

Докучаев показал, что почва – это особое природное тело, которое образуется в результате взаимодействия факторов почвообразования, и установил характерные черты морфологии почвы (в первую очередь, строение почвенного профиля) – это дало ему возможность разработать классификацию почв на совершенно иной основе, чем это делалось ранее.

За основную классификационную единицу Докучаев принял генетические типы почв, образованные определенным сочетанием факторов почвообразования. В основе этой генетической классификации почв лежит строение почвенного профиля, отражающее процесс развития почв и их режимы. Современная классификация почв, используемая в нашей стране, является развитой и дополненной классификацией Докучаева.

Докучаев выделял 10 почвенных типов, а в дополненных современных классификациях их более 100.

По современной классификации, используемой в России, в один генетический тип объединяются почвы с единым строением профиля, с качественно однотипным процессом почвообразования, который развивается в условиях одинакового теплового и водного режимов, на материнских породах сходного состава и под однотипной растительностью. В зависимости от увлажнения почвы объединяются в ряды. Выделяются ряды автоморфных почв (т.е. почв, которые получают влагу только за счет атмосферных осадков и на которые грунтовые воды не оказывают существенного воздействия), гидроморфных почв (т.е. почв, которые находятся под значительным воздействием грунтовых вод) и переходных автоморфно-гидроморфных почв.

Генетические типы почв подразделяют на подтипы, роды, виды, разновидности, разряды, а объединяют их в классы, ряды, формации, генерации, семейства, ассоциации и т.д.

Разработанная в России к I Международному почвенному конгрессу генетическая классификация почв (1927) была воспринята всеми национальными школами и способствовала выяснению главных закономерностей географии почв.

Сейчас единая международная классификация почв не разработана. Создано значительное число национальных почвенных классификаций, некоторые из них (Россия, США, Франция) включают все почвы мира.

Второй подход к классификации почв сложился в 1960 в США. Американская классификация базируется не на оценке условий образования и связанных с ним генетических особенностей различных типов почв, а на учете легко обнаруживаемых морфологических признаков почв, в первую очередь на изучении некоторых горизонтов почвенного профиля. Эти горизонты были названы диагностическими.

Диагностический подход к систематике почв оказался очень удобным для составления детальных крупномасштабных карт небольших территорий, однако такие карты практически нельзя было сопоставлять с обзорными мелкомасштабными картами, построенными на основе принципа географо-генетической классификации.

Между тем к началу 1960-х стало очевидно, что для определения стратегии в области производства сельскохозяйственных продуктов питания необходима мировая почвенная карта, легенда которой должна базироваться на классификации, исключающей разрыв между крупно- и мелкомасштабными картами.

Эксперты продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) совместно с организацией по вопросам образования, науки и культуры ООН (ЮНЕСКО) приступили к созданию Международной почвенной карты Мира. Работа над картой продолжалась более 20 лет и в ней принимали участие более 300 почвоведов из разных стран. Карта создавалась при обсуждении и соглашениях между различными национальными научными школами. В итоге была разработана легенда карты, которая базировалась на диагностическом подходе к определению классификационных единиц всех уровней, хотя учитывала и отдельные элементы географо-генетического подхода. Публикация всех 19 листов карты была закончена в 1981, с тех пор были получены новые данные, уточнены отдельные понятия и формулировки в легенде карты.

Основные закономерности географии почв.

Изучение закономерностей пространственного распространения разных типов почв является одной из фундаментальных проблем наук о Земле.

Выявление закономерностей географии почв стали возможны лишь на основе концепции В.В.Докучаева о почве как результате взаимодействия факторов почвообразования, т.е. с позиций генетического почвоведения. Были выявлены следующие основные закономерности:

Горизонтальная почвенная зональность. На крупных равнинных территориях типы почв, возникающие под влиянием типичных для данного климата условий почвообразования (т.е. автоморфные типы почв, развивающиеся на водоразделах при условии, что атмосферные осадки – основной источник увлажнения), располагаются обширными полосами – зонами, вытянутыми вдоль полос с близким атмосферным увлажнением (в областях с недостаточным увлажнением) и с одинаковой годовой суммой температур (в областях с достаточным и избыточным увлажнением). Такие типы почв Докучаев назвал зональными.

Это создает основную закономерность пространственного распределения почв на равнинных территориях – горизонтальную почвенную зональность. Горизонтальная почвенная зональность не имеет общепланетарного распространения, она характерна лишь для очень обширных равнинных территорий, например, Восточно-Европейской равнины, части Африки, северной половины Северной Америки, Западной Сибири, равнинных пространств Казахстана и Средней Азии. Как правило, эти горизонтальные почвенные зоны располагаются широтно (т.е. вытянуты вдоль параллелей), но в ряде случаев под влиянием рельефа направление горизонтальных зон резко меняется. Например, почвенные зоны западной части Австралии и Южной половины Северной Америки простираются вдоль меридианов.

Открытие горизонтальной почвенной зональности было сделано Докучаевым на основе учения о факторах почвообразования. Это было важным научным открытием, на базе которого было создано учение о природных зонах.

От полюсов к экватору друг друга сменяют следующие основные природные зоны: полярная зона (или зона арктических и антарктических пустынь), зона тундр, зона лесотундр, зона тайги, зона смешанных лесов, зона широколиственных лесов, зона лесостепей, зона степей, зона полупустынь, зона пустынь, зона саванн и редколесий, зона переменно-влажных (в том числе муссонных) лесов и зона влажных вечнозеленых лесов. Каждой из этих природных зон свойственны совершенно определенные типы автоморфных почв. Например, на Восточно-Европейской равнине отчетливо выражены широтные зоны тундровых почв, подзолистых почв, серых лесных почв, черноземов, каштановых почв, бурых пустынно-степных почв.

Ареалы подтипов зональных почв располагаются внутри зон также параллельными полосами, что позволяет выделить почвенные подзоны. Так, зона черноземов подразделяется на подзоны выщелоченных, типичных, обыкновенных и южных черноземов, зона каштановых почв – на темно-каштановые, каштановые и светло-каштановые.

Однако проявление зональности свойственно не только автоморфным почвам. Было выявлено, что определенным зонам отвечают определенные гидроморфные почвы (т.е. почвы, формирование которых происходит при значительном влиянии грунтовых вод). Гидроморфные почвы не являются азональными, но их зональность проявляется иначе, чем у автоморфных почв. Гидроморфные почвы развиваются рядом с автоморфными почвами и геохимически связаны с ними, поэтому почвенную зону можно определить как территорию распространения определенного типа автоморфных почв и находящихся с ними в геохимическом сопряжении гидроморфных почв, которые занимают значительную площадь – до 20–25% от площади почвенных зон.

Вертикальная почвенная зональность. Вторая закономерность географии почв – вертикальная зональность, проявляющаяся в смене типов почв от подножия горной системы к ее вершинам. С высотой местности становится холоднее, что влечет за собой закономерные изменения климатических условий, растительного и животного мира. В соответствии с этим изменяются и типы почв. В горах с недостаточным увлажнением смена вертикальных поясов обусловливается сменой степени увлажнения, а также экспозицией склонов (почвенный покров здесь приобретает экспозиционно-дифференцированный характер), а в горах с достаточным и избыточным увлажнением - изменением температурных условий.

Сначала считалось, что смена вертикальных почвенных зон совершенно аналогична горизонтальной зональности почв от экватора к полюсам, однако позже было обнаружено, что среди горных почв, наряду с типами, распространенными как на равнинах, так и в горах, есть почвы, образующиеся только в условиях горных ландшафтов. Также было выяснено, что очень редко соблюдается строгая очередность расположения вертикальных почвенных зон (поясов). Отдельные вертикальные почвенные пояса выпадают, смешиваются, а иногда даже меняются местами, поэтому был сделан вывод, что структура вертикальных зон (поясов) горной страны определяется местными условиями.

Явление фациальности. И.П.Герасимов и другие ученые выявили, что проявление горизонтальной зональности корректируется условиями конкретных регионов. В зависимости от влияния океанических бассейнов, континентальных пространств, крупных горных барьеров на пути движения воздушных масс образуются местные (фациальные) особенности климатов. Это проявляется в образовании особенностей местных почв вплоть до появления особых типов, а также в осложнении горизонтальной почвенной зональности. Вследствие явления фациальности, даже в пределах распространения одного почвенного типа почвы могут иметь существенные различия.

Внутризональные почвенные подразделения получили название почвенных провинций. Под почвенной провинцией понимают часть почвенной зоны, отличающуюся специфическими особенностями подтипов и типов почв и условиями почвообразования. Аналогичные провинции нескольких зон и подзон объединяются в фации.

Мозаичность почвенного покрова. В процессе детальных почвенно-съемочных и почвенно-картографических работ было обнаружено, что представление об однородности почвенного покрова, т.е. существовании почвенных зон, подзон и провинций весьма условно и отвечает лишь мелкомасштабному уровню почвенных исследований. В действительности под влиянием мезо- и микрорельефа, изменчивости состава почвообразующих пород и растительности, глубины залегания грунтовых вод почвенный покров внутри зон, подзон и провинций представляет собой сложную мозаику. Эта почвенная мозаика состоит из разной степени генетически связанных ареалов почв, которые образуют определенный рисунок почвенного покрова и создают его структуру, все компоненты которой могут быть показаны лишь на крупномасштабных или детальных почвенных картах.

Наталия Новоселова

Литература:

Вильямс В.Р. Почвоведение , 1949
Почвы СССР . М., Мысль, 1979
Глазовская М.А., Геннадиев А.Н. , М., МГУ, 1995
Максаковский В.П. Географическая картина мира . Часть I. Общая характеристика мира. Ярославль, Верхне-Волжское книжное издательство, 1995
Практикум по общему почвоведению . Изд-во МГУ, Москва, 1995
Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения . М., Владос, 2001
Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии . М., Наука, 2003
Восточно-европейские леса. История в голоцене и современность . Книга 1. Москва, Наука, 2004