Роль почвообразующих пород в почвообразовании. Биологический фактор в почвообразовании

В почвообразовании участвуют три группы организмов  зеленые растения, микроорганизмы и животные, образующие на суше сложные биоценозы.

Вместе с тем функции каждой из этих групп как почвообразователей различны.

ЗЕЛЕНЫЕ РАСТЕНИЯявляются единственным первоисточником органических веществ в почве, и основной функцией их как почвообразователей следует считать биологический круговорот веществ  поступление из почвы элементов питания и воды, синтез органической массы и возврат ее в почву после завершения жизненного цикла. Следствием биологического круговорота является аккумуляция потенциальной энергии и элементов азотного и зольного питания растений в верхней части почвы, обусловливающая постепенное развитие почвенного профиля и основного свойства почвы  ее плодородия. Зеленые растения участвуют в трансформации минералов почвы  разрушении одних и синтезе новых, в формировании сложения и структуры всей корнеобитаемой части профиля, а также в регулировании водно-воздушного и теплового режимов. Характер участия зеленых растений в почвообразовании различен в зависимости от типа растительности и интенсивности биологического круговорота.

МИКРООРГАНИЗМЫ. Основными функциями МО являются разложение остатков и почвенного гумуса до простых солей, используемых растениями, участие в образовании гумусовых веществ, в разрушении и новообразовании почвенных минералов. Важное значение имеет также способность некоторых групп МО к фиксации атмосферного азота.

ЖИВОТНЫЕ (простейшие, беспозвоночные и позвоночные).

Простейшие – жгутиковые, корненожки и инфузории. Роль простейших в почвенных процессах не выяснен. Возможно, что простейшие, поедая старые бактериальные клетки, облегчают размножение оставшихся и приводят к появлению значит. числа более молодых биологически активных особей.

Дождевые черви . Их роль разнообразна – улучшают физические свойства, структуру почвы и ее химический состав.

Проделывая ходы и норки, они улучшают физические свойства почвы: повышают ее пористость, аэрацию, влагоемкость и водопроницаемость. Обогащают почвы капролитами, что способствует росту количества гумуса, увеличению суммы обменных оснований, снижению кислотности почв и более водопрочной структуре.

Насекомые (жуки, муравьи и др.). Проделывая в почве многочисленные ходы, они разрыхляют почву и улучшают ее физические и водные свойства. Насекомые, активно участвуя в переработке растительных остатков, обогащают почву гумусом и минеральными веществами.

Позвоночные животные (грызуны) – роют в почвенной толще норы, перемешивая и выбрасывая на поверхность огромное количество земли.

Современное представление о гумусообразовании

Процесс превращения органических остатков в почве называется гумусообразованием, итогом которого является образование гумуса .

Превращение органических остатков в гумус совершается в почве при участии микроорганизмов, животных, кислорода воздуха и воды.

Превращение органических остатков в гумус (гумусообразование) является совокупностью процессов разложения исходных органических остатков, синтеза вторичных форм микробной плазмы и их гумификации. Схема по Тюрину:

Процессы разложения и минерализации органических остатков носят биокаталитический характер и протекают по следующей схеме при участии ферментов, выделяемых микроорганизмами.

Основное положение всех гипотез о гумификации  представление о гумификации как о системе реакций конденсации или полимеризации мономеров  относительно простых промежуточных продуктов разложения  аминокислот, фенолов, хинонов и т.д. (А.Г. Трусов, М.М. Кононова, В. Фляйг, Ф. Дюшофур).

Иная гипотеза гумификации была предложена в 30-х годах текущего столетия И.В. Тюриным. Он считал, что основной чертой гумификации являются реакции медленного биохимического окисления различных высокомолекулярных веществ, имеющих циклическое строение. К веществам, легко гумифицирующимся в почве, И.В. Тюрин относил белки растительного и микробного происхождения, лигнин, дубильные вещества.

Гипотеза И. В. Тюрина получила подтверждение и дальнейшее развитие в работах Л.Н. Александровой и ее сотрудников. Исследования показали, что гумификация является сложным био-физико-химическим процессом превращения высокомолекулярных промежуточных продуктов разложения органических остатков в особый класс органических соединений  гумусовые кислоты. Гумификация  длительный процесс, в течение которого происходит постепенная ароматизация молекул гуминовых кислот не за счет конденсации, а путем частичного отщепления наименее устойчивой части макромолекулы новообразованных гуминовых кислот.

Гумификация развивается не только в почвах, но и на дне водоемов, в компостах, при формировании торфа, угля, т.е. везде, где накапливаются растительные остатки и создаются условия, благоприятные для жизнедеятельности микроорганизмов и развития этого процесса, очень широко распространенного в природе.

Условия, влияющие на процесс почвообразования и гумусообразования:

водно-воздушный и тепловой режимы почв,

состав и характер поступления растительных остатков,

видовой состав и интенсивность жизнедеятельности микроорганизмов,

механический состав,

физико-химические свойства почвы.

В аэробных условиях при достаточном количестве влаги (60-80% полной влагоемкости), и благоприятной температуре (25-30°С) органические остатки разлагаются интенсивно, интенсивно идет минерализация промежуточных продуктов разложения и гумусовых веществ. В результате в почве накапливается мало гумуса и много элементов зольного и азотного питания растений (например, в сероземах и других почвах субтропиков).

Анаэробные условия тормозят процесс разложения и минерализации, активно идут процесс гумификации, в результате которых образуются устойчивые гумусовые вещества.

Гумусовые вещества возникают из белков, лигнина, дубильных вещества др. компонентов растительных, животных и микробных остатков.

На гумусообразование влияет химический состав разлагающихся органических остатков и видовой состав почвенных микроорганизмов, интенсивность их жизнедеятельности.

На гумусообразование влияет механический состав и физико-химические свойства почв:

в песчаных и супесчаных почвах  хорошая аэрация, быстрое разложение органических остатков и минерализация остатков и гуминовых веществ;

в глинистых и суглинистых почвах  процесс разложения органических остатков замедляется, гумусовых веществ образуется больше.

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. почвообразование антропогенный фактор почва

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.

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.

В почвообразовании участвуют 3 группы организмов - зелёные растения, микроорганизмы и животные, образующиеся на суше сложные биоценозы. При совместном воздействии организмов в процессе их жизнедеятельности, а также за счёт продуктов жизнедеятельности осуществляются важнейшие звенья почвообразования - синтез и разрушение органического вещества, избирательная концентрация биологически важных элементов, разрушение и новообразование минералов, миграция и аккумуляция веществ и другие явления, составляющие сущность почвообразовательного процесса и определяющие формирование главного свойства почвы - плодородия.

Вместе с тем функции каждой из этих групп почвообразователей различны.

Зелёные растения - единственный первоисточник органических веществ в почве, и основной функцией их как почвообразователей следует считать биологический круговорот веществ - поступление из почвы элементов питания и воды, синтез органической массы и возврат её в почву после завершения жизненного цикла. Следствие биологического круговорота - аккумуляция потенциальной энергии и элементов азотного и зонального питания растений в верхней части почвы, обусловливающая постепенное развитие почвенного профиля и основного свойства почвы - её плодородия. Зелёные растения участвуют в трансформации минералов почвы - разрушение одних и синтез новых, в формировании сложения и структуры всей корнеобитаемой части профиля, а также в регулировании водно-воздушного и теплового режимов. Характер участия зелёных растений в почвообразовании различен в зависимости от типа растительности и интенсивности биологического круговорота.

Лесная растительность преобладает на земной поверхности по своей биомассе. Она образует сложный многокомпонентный биоценоз в составе древесных, кустарниковых, травянистых и мохово-лишайниковых формаций.

Главные особенности лесной растительности, раскрывающие специфику её роли в почвообразовании; многолетний жизненный цикл, ежегодное отчуждение лишь части биомассы, главным образом в виде поверхностного опада (листьев, хвои, веток, плодов, коры), сильно разветвлённая корневая система.

Для биологического круговорота в лесу характерно длительное выключение из него азота и зольных элементов, заключённых в многолетней биомассе деревьев и кустарников, трансформация опада на поверхности почвы с образованием лесной подстилки и разнообразных по составу водорастворимых органических и минеральных продуктов его разложения. При вымывании последних атмосферными осадками создаются условия для их активного взаимодействия с минеральной частью почвы (породы). Состав и свойства водорастворимых продуктов зависит от состава лесного ценоза, почвенной фауны и микрофлоры, а также гидротермических условий климата атмосферы и почвы и состава почвообразующих пород. Поэтому в различных условиях под разными типами леса формируются разные почвы.

Травянистая растительность по суммарной биомассе несколько уступает лесным формациям. Её отличительные особенности - укороченный жизненный цикл (1-3 года), ежегодное отчуждение с опадом от 40-60 до 100% биомассы, богатой азотом и зольными элементами; значительная доля в опаде корневых систем и вследствие этого трансформация большей части опада в условиях тесного контакта с минеральной частью почвы. Важная сторона такого превращения опада - накопление в верхней части профиля формирующиеся почвы гумуса и образование оструктуренных гумусовых горизонтов, обогащенных по сравнению с породой азотом и зольными элементами питания растений.

Интенсивность таких процессов зависит от состава травянистой растительности и масштабов ее продуктивности, природных условий трансформации растительных остатков (климата, пород, рельефа), что и обусловливает формирование различных почв под травянистыми формациями.

В почве развиваются различные группы микроорганизмов (бактерии, грибы, актиномицеты) и водоросли. Их количество колеблется в широких пределах - от миллионов до миллиардов в 1 г. почвы. Наибольшим содержанием микроорганизмов характеризуются черноземные и серозёмные почвы, наименьшим - почвы тундры и северной тайги.

Масса микроорганизмов составляет от 3 до 7-8 т/га, или около 1-2 т/га сухого вещества. Содержание микрофлоры и её активность подвержены определённой динамике в годичном цикле почвообразования в связи с изменением гидротермического режима и многократными повторяющимися генерациями микроорганизмов.

Бактерии - наиболее распространенная группа микроорганизмов в почве. Их количество колеблется от десятков и сотен миллионов до нескольких миллиардов в 1 г почвы и зависит от свойств почвы и их гидротермических условий. В зависимости от способа питания бактерии разделяют на гетеротрофные и автотрофные. По отношению к потребностям в свободном кислороде различают аэробные облигатные (строгие) бактерии, нуждающиеся в свободном кислороде; анаэробные - не использующие свободный кислород. Бактерии могут разлагать клетчатку, лигнин, перегнойные вещества почвы. Участвуют в образовании гумуса. Актиномицеты лучше развиваются в почвах с нейтральной или слабощелочной реакцией, богатых органическим веществом и хорошо обрабатываемых. К актиномицетам относят родственно близкие к ним проактиномицеты, микобактерии, микромоноспоры и микококки.

Грибы - нитевидные гетеротрофные сапрофитные микроорганизмы, обильно населяющие почву (до 1 млн. на 1 г почвы) особенно горизонты, обогащенные мертвыми растительными остатками (лесная подстилка, опад). Они активно участвуют в процессах минерализации и гумификации органических веществ. Грибы синтезируют различные кислотные соединения. Их активная деятельность способствует образованию фульво-кислотного гумуса. Эта особенность грибов проявляется и в их способности к активному разрушению минералов. Среди почвенных грибов встречаются вредные для сельскохозяйственных растений, вызывающие ряд заболеваний. Введение правильных севооборотов препятствует развитию грибных заболеваний культурных растений.

Многие виды грибов находятся в симбиозе с высшими растениями и способствуют снабжению растений питательными вещества.

Водоросли распространены во всех почвах, главным образом в поверхностном слое. Содержат в своих клетках хлорофилл.

В болотных почвах и на рисовых полях водоросли улучшают аэрацию, усваивая растворенный углекислый газ и выделяя в воду кислород.

Водоросли активно участвуют в процессах выветривания пород и в первичном процессе почвообразования.

Формирование микробиологических ценозов и интенсивность деятельности микроорганизмов зависят от гидротермического режима почвы, её реакции, количественного и качественного состава органического веществ в почве, условий аэрации и минерального питания.

Все группы микроорганизмов наиболее активны при реакции среды, близкой к нейтральной. Большинство бактерий, частности такие важные для плодородия почвы, как нитрификаторы, азотфиксаторы, клубеньковые бактерии, угнетаются пи кислой реакции. Более устойчивы подкислению среды грибов. Ухудшение аэрации и развитие восстановительных процессов подавляют деятельность аэробных микроорганизмов, способствуют консервации органических остатков и могут приводить к образованию токсичных для растений продуктов анаэробных процессов. Особое значение для развития микроорганизмов имеет наличие в почве органического вещества, поскольку подавляющая часть микроорганизмов - гетеротрофы. Органическое вещество для них - источник энергии, углерода, азота и других важных элементов. Влияние органических веществ на численность микроорганизмов и их активность в почвах зависит от их содержания и состава. Распределение микроорганизмов в почвенном профиле связано с содержанием гумуса и поступлением свежих органических остатков, и поэтому максимальное их количество приурочено к верхним горизонтам.

С деятельность микроорганизмов тесно связаны формирование и динамика биохимического, питательного, окислительно-восстановительного, воздушного режимов почвы, их щелочно-кислотных условий. Все это свидетельствует об исключительной роли микроорганизмов в развитии почвенного плодородия.

В.В. Докучаев заложил начало учения о факторах почвообразования. Он первым установил, что формирование почвы тесно связано с физико-географической средой.

В.В. Докучаев выделил пять факторов почвообразования – климат, почвообразующие породы, живые и отмершие организмы, возраст и рельеф местности. В современном почвоведении к перечисленным факторам добавляют хозяйственную деятельность человека, грунтовые воды. При изучении почв важно учитывать взаимные связи и влияние всех факторов почвообразования.

Функциональную зависимость почвы от факторов почвообразования можно показать схематичной формулой:

Почва = f (К+П+О+Р+ХД+ГВ) t,

Функциональная зависимость между почвой и факторами почвообразования настолько сложна, что решение вышеприведенной формулы пока не представляется возможным. Однако В.В. Докучаев указывал, что затруднения эти временные и есть все основания ожидать, что сложные зависимости между почвой и факторами, ее образующими, будут найдены. В настоящее время основанием для такого заключения являются, во-первых, нарастающие темпы получения количественных (цифровых) данных о в различных условиях и, во-вторых, широкая компьютеризация и использование математических методов изучения массовых цифровых данных.

Почвообразующие породы

Встречаются следующие генетические типы осадочных пород: элювиальные, делювиальные, аллювиальные, моренные, водно-ледниковые, озерно-ледниковые, эоловые и др.

Материнская порода является материальной основой, субстратом, на котором формируется почва. Почва в значительной мере наследует от исходной породы ее гранулометрический, минералогический, химический состав и свойства. Однако почвообразующая порода не есть скелет почвы, инертный к развивающимся в ней процессам. Она состоит из разнообразных минеральных компонентов, различным образом участвующих в процессе почвообразования. Среди них имеются частицы, практически инертные к химическим процессам, но играющие важную роль в образовании физических свойств почвы. Другие составные части почвообразующих пород легко разрушаются и обогащают почву определенными химическими элементами, таким образом, состав и строение почвообразующих пород оказывает чрезвычайно сильное влияние на процесс почвообразования.

Так, например, в условиях хвойно-лиственных (смешанных) лесов обычно формируются почвы. Однако, когда в пределах лесной зоны почвообразующие породы содержат повышенное количество карбонатов кальция, то образуются почвы, резко отличающиеся от дерново-подзолистых. Но в ландшафтах, где расположены лёссовидные отложения, содержащие повышенное количество карбонатов кальция, формируются своеобразные дерново-карбонатные почвы, резко отличающиеся внешним видом и свойствами от . Таким образом, существенное значение имеет карбонатность породы, на которых могут образовываться почвы с хорошими физико-химическими свойствами. Лучшими почвообразующими породами являются лессы и лессовидные суглинки, а также карбонатные породы – на них образуются относительно плодородные почвы.

Рельеф принадлежит к числу важнейших факторов почвообразования. Влияет на почвообразование главным образом косвенно, перераспределяя воду, тепло и твердые частицы почвы. Влияние рельефа сказывается главным образом на перераспределении тепла и воды, которые поступают на поверхность суши. Значительное изменение высоты местности влечет за собой существенное изменение температурных условий, сравнительно незначительное изменение высоты сказывается на перераспределении атмосферных осадков, экспозиция склона имеет большое значение для перераспределения солнечной энергии, определяет степень воздействия на почву грунтовых вод.

Роль и значение макро-, мезо- и микрорельефа заметно отличается. С формами макрорельефа (равнины, горы, низины) может быть связано изменение количества осадков по мере распространения воздушных масс, приносящих их. Это создает условия для постепенной смены типов растительности, а значит, и почв. В горах при изменении высоты местности изменяется температура воздуха, характер увлажнения, что и обусловливает вертикальную зональность климата, растительности и почв.

Элементы мезорельефа (холмы, гряды, водоразделы, овраги) перераспределяют солнечную энергию и атмосферные осадки на ограниченной территории. На равнинных участках рельефа почти все атмосферные осадки воспринимаются почвой; склоны из-за стока теряют воду, а в понижениях она может излишне накапливаться, вызывая заболачивание.

Существенно различие в инсоляции южных и северных склонов – до 10°С, что отражается на водном режиме и характере растительности.

Отрицательные и положительные элементы рельефа, рядом находящиеся, имеют, как правило, разный водно-воздушный и пищевой режим, неодинаковую реакцию (рН).

Поверхностный и внутренний сток вызывает направленную миграцию твердых частиц (растворенных веществ) – устанавливается обмен веществ между формами мезо- и микрорельефа. В итоге мощность гумусового горизонта на склоне может в 2–3 раза меньше, чем в понижении. Сильный сток воды с крутых склонов вызывает , создает тяжелые условия для поселения растений.

Формы микрорельефа (мелкие западины, кочки, пригорки) содействуют возникновению отличий в среде обитания растений, формированию микроструктуры растительного покрова и большого разнообразия почвенных сочетаний и комплексов.

В зависимости от положения в рельефе и степени увлажнения различают автоморфные (почвы водоразделов, склонов), полугидроморфные (заболачиваемые) и гидроморфные почвы. Последние две группы (ряды) почв находятся в сопряженной зависимости от автоморфных почв, то есть почвы понижений испытывают воздействие поверхностных и грунтовых вод, обогащенных химическими элементами и соединениями, извлеченными из почв выше расположенных участков. Геохимическая зависимость полу- и гидроморфных почв от автоморфных называется геохимическим сопряжением .

Геохимическая связь в условиях мезорельефа имеет одностороннюю направленность.

В условиях микрорельефа эта связь имеет двухстороннюю направленность – химические элементы, мигрирующие с поверхностным стоком в микрозападины, обогащает их. Но иссушение микроповышений вызывает капиллярное подтягивание почвенных вод из понижений – некоторая часть элементов тоже подтягивается.

Климат . Большое влияние на развитие почвообразовательных процессов оказывает климат. С ним связано обеспечение почвы энергией (теплом) и водой. Именно они определяют гидротермический режим почвы.

От годового количества поступающего тепла и влаги, особенностей их суточного и сезонного распределения зависит развитие почвообразовательного процесса. Водный и тепловой режимы почвы непосредственно влияют на развитие и разнообразие организмов, величину их биомассы, на скорость и характер разложения органических веществ, на образование гумуса, разрушение минеральной части почвы. Так, в условиях сухого горячего климата большого количества гумуса в почве не накапливается – образуется небольшое количество опада, органическое вещество его быстро минерализуется. В засушливых районах в период отсутствия осадков наблюдается замедление биологических и физико-химических процессов. Иная картина наблюдается в условиях холодного, бореального климата – здесь идет замедленное разложение опада и может образовываться даже торф. Наличие морозного периода обусловливает промерзание почвы, прекращение биологических и резкую подавленность физико-химических процессов.

Гидротермический режим также обусловливает скорость и направленность процессов перемещения водорастворимых солей по профилю. Так, в условиях умеренно холодного влажного климата происходит значительный вынос органических и минеральных соединений в нижнюю часть почвенного профиля или в грунтовые воды. По-иному идут процессы перемещения солей в условиях горячего сухого климата – вода поднимается по капиллярам с нижних слоев, что может вызвать засоление почвы.

Движение воздушных масс (ветер) влияет на газообмен почвы и захватывает мелкие частицы почвы в виде пыли. Ветер вызывает процесс физического выветривания горных пород. Выдувает с поверхности почвы глинистые и пылеватые частицы, опесчанивает ее, обусловливает эрозию. Ветер может содействовать также засолению почв, занося соли с поверхности соленых водных бассейнов.
Климат оказывает влияние на почву не только непосредственно, но и косвенно, воздействуя на биологические процессы (распределение высших растений, интенсивность микробиологической деятельности).

Климатические условия земного шара закономерно изменяются от экватора к полюсам, а в горных странах – от подножия к вершине. В этом же направлении закономерное изменение испытывает состав растительности и животных. Взаимосвязанные изменения столь важных факторов почвообразования влияют на распространение основных типов почв. Следует подчеркнуть, что влияние элементов климата, так же как и всех других факторов почвообразования, проявляется лишь во взаимодействии с другими факторами. Так, например, в условиях высокогорной альпийской зоны количество осадков примерно такое же, как в условиях таежной зоны, однако одинаковое количество осадков в первом и во втором случаях не обусловливает одинаковый тип почв: в альпийской зоне развиты горно-луговые, а в таежной – подзолистые почвы, благодаря существенному различию многих факторов почвообразования.

Воды . Формирование почв происходит под влиянием поверхностных и грунтовых вод. Их роль сводится главным образом к перемещению взмученных веществ, растворенных соединений под влиянием гравитационных и капиллярных сил, гидролизу почвенных минералов; при застое воды развиваются глеевый и процессы.

Определенное влияние на почвообразование оказывают почвенно-грунтовые воды . Вода является средой, в которой протекают многочисленные химические и биологические процессы в почве. Для большей части почв на междуречных пространствах основным источником воды служат атмосферные осадки. Однако там, где грунтовые воды расположены неглубоко, они оказывают сильное воздействие на почвообразование. Под их влиянием меняется водный и воздушный режимы почв. Грунтовые воды обогащают почвы химическими соединениями, которые в них содержатся, в отдельных случаях вызывают засоление. В переувлажненных почвах содержится недостаточное количество кислорода, что обусловливает подавление деятельности некоторых групп микроорганизмов. В результате воздействия грунтовых вод формируются особые почвы.

Биологический фактор . Является ведущим в процессе почвообразования. Его развитие стало возможно только после возникновения жизни. Без жизни не было бы почвы. Почвообразование на Земле началось только после появления жизни. Любая горная порода, как бы глубоко разложена и выветрена она ни была, еще не будет почвой. Только длительное взаимодействие материнских пород с растительными и животными организмами в определенных климатических условиях создает специфические качества, отличающие почву от горных пород.

В почвообразовании участвуют следующие группы организмов: микроорганизмы, зеленые растения и животные . Действуя совокупно, они образуют сложные биоценозы. Вместе с тем каждая из этих групп выполняет специфические функции.

Благодаря деятельности микроорганизмов происходит разложение органических остатков и синтез содержащихся в них элементов в соединения, поглощаемые растениями. К микроорганизмам относятся бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли и простейшие. Их количество в 1 г почвы колеблется от миллионов до миллиардов особей. Масса микроорганизмов составляет от 3 до 8 т/га, или около 1–2 т/га сухого вещества. Особенно много микроорганизмов в верхних горизонтах почвы, в прикорневой зоне. Микроорганизмы – пионеры почвообразования, они первыми поселяются на материальной породе.

Бактерии – самая распространенная группа микроорганизмов в почве. Осуществляют разнообразные процессы преобразования органических и минеральных соединений. Благодаря их деятельности осуществляется грандиозный процесс переработки колоссального количества мертвого органического вещества, которое ежегодно поступает в почву. При этом происходит высвобождение химических элементов, которые были прочно связаны с органическим веществом.

Большое значение имеет деятельность гетеротрофов, которые обусловливают процесс аммонификации – разложение органического вещества с образованием аммонийных форм азота. Полезной является и нитрификация – деятельность автотрофных аэробных бактерий, окисляющих аммонийный азот сначала до азотистой, а потом до азотной кислоты. В результате этого растения получают такой необходимый им элемент питания, как азот. За один год деятельности нитрифицирующих бактерий может образоваться до 300 кг солей азотной кислоты на 1 га почвы.

Вместе с тем в почве с недостатком кислорода может происходить денитрификация – восстановление нитратов почвы до молекулярного азота, что ведет к потере его почвой.

Определенные группы бактерий способны поглощать молекулярный азот воздуха и переводить его в белковую форму. Этой способностью владеют свободноживущие в почве и клубеньковые бактерии, которые живут в симбиозе с бобовыми растениями. После смерти азотфиксирующих бактерий почва обогащается биологическим азотом – до 200 кг/га.

С помощью бактерий осуществляются процессы окисления различных веществ. Так, серобактерии окисляют сероводород до серной кислоты – в результате в почве за год накапливается до 200 кг/га сульфатов.

Большая группа железобактерий для поглощения углерода использует энергию окисления закисного железа.

Актиномицеты , или лучистые грибы, разлагают клетчатку, лигнин, перегнойные вещества почвы, участвуют в образовании гумуса.

Грибы . Содержание их измеряется десятками тысяч экземпляров в одном грамме почвы. Наиболее распространены плесневые грибы, а в лесных почвах – гриб-мукор. Грибы разлагают лигнин, клетчатку, белки, дубильные вещества. При этом образуются органические кислоты, способные преобразовать почвенные минералы. Часто грибы вступают в симбиоз с зелеными растениями, образуя при этом на корнях микоризу, улучшающую азотное питание растений.

Водоросли развиваются на поверхности почвы. Максимальное количество их наблюдается во влажные периоды. В лесных почвах преобладают диатомовые, сине-зеленые водоросли. Они обогащают почву органическим веществом, активно участвуют в выветривании горных пород.

Лишайники – сложное симбиотическое образование гриба и водоросли. Встречаются повсюду – на почве, на деревьях, голых скалах. Разрушают породы, воздействуя на них механически и химически. Органические остатки лишайников и минеральные зерна горной породы являются по существу примитивной почвой для поселения на ней высших организмов.

Высшие растения . Зеленым растениям принадлежит главная роль в почвообразовании. На суше ежегодно образуется 15 1010 т биомассы, синтезируемой зелеными растениями за счет фотосинтеза.

Биомасса – общее количество живого органического вещества растительного сообщества. Наибольшая биоомасса в лесных сообществах – 1–4 тыс. ц/га. Травянистые сообщества образуют меньшую биомассу. Луговые степи – 250 ц/га, сухие степи – 100 ц/га, пустыни – 43 ц/га. Часть биомассы в виде корневых остатков и наземного опада возвращается в почву. Ежегодно поступает в почву (опад, корни): таежный лес – 4–6 т/га, луговые степи – около 14 т/га, агрофитоценоз – 3–8 т/га. Растения в процессе своей жизнедеятельности синтезируют органическое вещество и определенным образом распределяют его в почве в виде корневой массы, а после отмирания надземной части – в виде растительного опада. Составные части опада после минерализации поступают в почву, способствуя накоплению перегноя и приобретению характерной темной окраски верхнего горизонта почвы. Кроме того, растения аккумулируют отдельные химические элементы, в небольшом количестве содержащиеся в почвообразующих породах, но необходимые для нормальной жизнедеятельности растений. После отмирания растений и разложения их остатков эти химические элементы остаются в почве, постепенно ее обогащая.

Вторая важная функция зеленых растений – концентрация зольных элементов и азота. До 95 % массы сухого вещества растений приходится на углерод, кислород, водород и азот. Кроме того, в растениях накапливаются так называемые зольные элементы (около 5 %) – кальций, магний, калий, натрий, сера, хлор и др. – около 70 химических элементов. Многие химические элементы накапливаются в почве (в составе органических веществ) за счет биогенной аккумуляции. Установлено, что бобовые растения в своем составе больше накапливают кальция, магния, азота; злаки – фосфора, кремнезема, т.е. имеет место избирательность в поглощении химических элементов.

Лесной опад хвойных пород, разлагаясь, образует много фульвокислот, что способствует развитию подзолистого процесса почвообразования. Под луговой травянистой растительностью развивается процесс почвообразования. Мхи выделяются высокой влагоемкостью и поэтому способствуют заболачиванию почв.

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 , который образуется под воздействием лугово-степной травянистой формации.

Животные организмы (насекомые, дождевые черви, мелкие позвоночные и др.), обитающие в почве, также участвуют в почвообразовании. Их в почве огромное количество. Их основная роль – преобразование органического вещества почвы. Важна и роющая деятельность почвенных животных.

Зоомасса на Земле меньше фитомассы и составляет несколько миллиардов тонн. Наибольшую зоомассу имеют широколиственные леса– 600–2000 кг/га, в тундре – 90 кг/га.

Дождевые черви – наиболее распространенная группа почвенных животных – на одном гектаре их тысячи – миллионы особей. Они составляют 90 % зоомассы в таежных и лиственных лесах. За год перерабатывают на 1 га 50–380 т почвы. При этом улучшается , ее пористость, физические свойства. Ч. Дарвин установил, что в условиях Англии на каждом гектаре черви ежегодно пропускают через свой организм 20–26 т почвы. Ч. Дарвин считал, что почва есть результат деятельности животных, и даже рекомендовал ее именовать животным слоем .

Почвенные насекомые разрыхляют почву, перерабатывают растительные остатки, обогащают почву растительным веществом, элементами минерального питания.

Землерои (суслики, кроты, мыши и др.) перерывают почву, создают в почве норы, перемешивают почву, тем самым способствуют лучшей аэрации и быстрейшему развитию почвообразовательного процесса, а также обогащают органическую массу почвы продуктами своей жизнедеятельности, изменяют ее состав.

Совершенно особый фактор почвообразования – время . Все процессы, протекающие в почве, совершаются во времени. Чтобы сказалось влияние внешних условий, чтобы в соответствии с факторами почвообразования сформировалась почва, требуется определенное время. Так как географические условия не остаются постоянными, а меняются, то происходит эволюция почв во времени. Возраст почвы – продолжительность существования почвы во времени. Почвообразовательный процесс, как и всякий другой, протекает во времени. Каждый новый цикл почвообразования (сезонный, годовой, многолетний) вносит определенные изменения в преобразование минеральных и органических веществ в почве. Степень накопления веществ в почве или их вымывания может определяться продолжительностью этих процессов, Поэтому фактор времени («возраст страны», по В.В. Докучаеву) имеет определенное значение в формировании и развитии почв.

Исследованиями установлена продолжительность протекания отдельных процессов почвообразования. Так, определенный уровень накопления, гумуса в почве устанавливается из 100–600 лет. На молодых горных моренах, отложениях спущенных озер достаточно сформированная почва образуется за 100–300 лет.

Различают понятие абсолютного и относительного возраста почв. Абсолютный возраст – это время, которое прошло с начала формирования почвы до современной стадии ее развития. Он может колебаться от нескольких тысяч до миллиона лет.

Почвообразовательный процесс начался раньше на тех территориях, которые быстрее освободились от водного и ледникового покрова. Так, на территории Беларуси молодыми являются почвы ее северной части (в границах последнего валдайского (поозерского) оледенения) - их возраст около 10–12 тыс. лет; почвы южных территорий республики имеют более зрелый возраст. Вместе с тем в границах одной и той же территории, одного абсолютного возраста почвообразовательный процесс может идти с различной скоростью. Это обусловлено территориальной неоднородностью почвообразующей породы, рельефа и др. В итоге образуются почвы с разной степенью развитости почвенного профиля – их относительный возраст будет неодинаковым.
Для определения абсолютного возраста почв и органического вещества используют радиоактивный изотоп 14С и его соотношение с 12С. Период полураспада 14С составляет 5600 лет. Изотоп 12С стабильный. Зная радиоуглеродную активность гумуса, можно определить его возраст в пределах до 40–50 тыс. лет.

Хозяйственная деятельность человека – мощный фактор воздействия на почву, особенно в условиях возрастающей интенсификации сельского хозяйства. От всех остальных факторов резко отличается по своему влиянию на почву. Если влияние природных факторов на почву проявляется стихийно, то человек в процессе своей хозяйственной деятельности действует на почву направленно, изменяет ее в соответствии со своими потребностями. С развитием науки и техники, с развитием общественных отношений использование почвы и ее преобразование усиливаются.

Человек и его вооруженность мощными средствами воздействия на окружающую среду, в том числе и на почву (удобрения, машины, осушение, орошение, химизация и др.) существенно изменяют природные экологические системы.

Мелиорация земель, вырубка или посадка леса, создание искусственных водоемов – все это соответствующим образом воздействует на водный режим территории, а значит, и почв.

Внесение минеральных и органических удобрений, известкование кислых почв, торфование песчаных и пескование глинистых почв изменяет химический состав почв, их свойства. Механическая обработка почвы вызывает смену комплекса физических, химических и биологических свойств почвы.

Систематическое применение мероприятий по повышению почвы ведет к их окультуриванию.

Однако неправильная реализация тех или иных мероприятий, нерациональное использование почв может вызвать существенное их ухудшение – привести к заболачиванию, развитию эрозии, загрязнению почвенной среды, резкому ухудшению химических и физических свойств. Поэтому воздействие человека на почву должно быть научно обосновано; направленно на повышение ее плодородия, на формирование устойчивых высокопродуктивных агроэкосистем.

Следовательно, можно заключить, что почва – это особое природное образование, где процессы цикличной миграции химических элементов на поверхности суши, обмена веществ между компонентами ландшафта достигают наивысшего напряжения. Одновременно с энергичным перераспределением вещества в почве активно трансформируется и аккумулируется солнечная энергия .

Почвообразующие породы сильно влияют на скорость почвообразовательного процесса и его направленность. С особенностями почвообразующих пород в значительной степени связаны состав и свойства формирующихся на них почв, поскольку почвы во многом наследуют от пород их химический, минералогический и гранулометрический состав. Особенно отчетливо проявляется взаимосвязь между свойствами почв и характером почвообразующей породы на ранних стадиях почвообразования. На более поздних этапах развития почвы эта взаимосвязь становится менее отчетливой из-за глубокой трансформации, претерпеваемой минеральными компонентами под влиянием процессов выветривания и почвообразования. Почвы, формирующиеся в одной биоклиматической обстановке, но на разных породах, имеют сходные свойства, однако эти свойства никогда полностью не совпадают. Даже в условиях влажных тропиков, где наиболее высока интенсивность процессов выветривания и почвообразования, различия между почвами, сформировавшимися на разных породах, полностью не исчезают. Так, почвы, развитые на основной и кислой изверженных породах, характеризуются одинаковым относительным содержанием одновалентных катионов и кальция, но имеют разное соотношение Si0 2: А1 2 0 3 , отражающее различия в составе материнских пород.

Скорость формирования почвы при прочих равных условиях зависит от того, насколько порода устойчива к воздействию биоклиматических факторов. Развитие почвы замедляется при повышенной плотности породы, грубозернистости, высоком содержании кварца. Известны случаи, когда почвы, формирующиеся на очень плотных коренных породах (гранитах, гранито-гнейсах), освободившихся от ледника 7...10 тыс. лет назад, остаются на стадии примитивных, имея мощность профиля 10... 15 см. В депрессиях и на межсклоновых равнинах той же территории, где в качестве почвообразующей породы выступают продукты ледниковых отложений (пески, супеси, легкие и опесчаненные суглинки), развились полнопрофильные подзолистые почвы.

Направленность почвообразовательного процесса в значительной мере зависит от характера почвообразующих пород. Различия в составе и свойствах почвообразующих пород в пределах одной биоклиматической области могут оказывать существенное влияние на почвообразование. Почвы, формирующиеся на таких породах, будут относиться к разным почвенным типам.

С другой стороны, в определенных биоклиматических условиях влияние литологии на почвообразовательный процесс может быть настолько существенно, что различия между почвами, формируемыми различными типами почвообразования, сглаживаются, и на первый план выступают особенности, обусловленные генезисом и свойствами материнской породы. Так, например, солонцы, осолоделые и солонцеватые черноземы южного Зауралья, сформировавшиеся на каолинитовой коре выветривания, по важнейшим диагностическим признакам ближе между собой, нежели каждая из этих почв с почвой такого же типа, сформировавшейся на другой материнской породе.
Вещественный состав и физические свойства почвообразующей породы в значительной степени определяют уровень плодородия почв. Так, на бедных кварцевых песках никогда не сформируются высокоплодородные почвы. Породы, богатые элементами питания, передают их почвам.

Почвы в большей или меньшей степени наследуют водно-физические свойства почвообразующих пород. Почвы, развитые на песках и супесях, имеют рыхлое сложение, высокую водопроницаемость и низкую влагоемкость. На лёссах и лёссовидных породах формируются почвы суглинистого гранулометрического состава с оптимальной водопроницаемостью и влагоемкостью. А почвы, развитые на глинах, отличаются высокой плотностью сложения, слабой водопроницаемостью и высокой влагоемкостью.

Почвообразующие породы играют большую роль в формировании структуры почвенного покрова. При однородной материнской породе на равнинных слаборасчлененных территориях наблюдается большое однообразие (однотипность) почвенного покрова. В условиях расчлененного рельефа и высокой пестроты материнских пород формируются микро- и мезокомбинации контрастных почв - литогенные мозаики.