Учение о почве

На поверхности коры выветривания формируется почвенный покров — основа земельного фонда биосферы. Он представляет собой самостоятельную земную оболочку — педосферу. Педосфера - сложная, специфическая биогенная оболочка земного шара, располагающаяся на суше материков и мелководье морей и озер. Она выполняет роль земной геомембраны, аналогичную функциям биомембран живых организмов. Это своеобразная кожа Земли, через которую осуществляется постоянный обмен веществом и энергией между геосферами планеты - атмосферой, гидросферой, литосферой и живыми организмами биосферы. Почва - геомембрана - регулирует этот обмен, пропуская одни вещества или энергетические потоки и отражая, задерживая, поглощая другие.

Почва — особое органоминеральное естественно-историческое природное образование, сформировавшееся в результате длительного преобразования поверхностных слоев литосферы при совместном взаимообусловливающем воздействии гидросферы, атмосферы, живых и мертвых организмов в различных условиях климата и рельефа в гравитационном поле Земли.

Почва - особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе; состоит из генетически связанных горизонтов (они образуют почвенный профиль), возникающих в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под совместным действием воды, воздуха и организмов; характеризуется плодородием. В результате сложных биологических и химических взаимодействий на границе почвы и верхних слоев литосферы происходит образование осадочных пород.

Почвенная оболочка образовалась в результате взаимодействия геофизических оболочек планеты, она - продукт переработки первозданных горных пород и организмов. Почва обладает развитым плодородием, т. е. способностью производить урожай растений.

Изучение почв началось в глубокой древности с началом развития земледелия. Впервые мысль о том, что почвы снабжают растения питательными веществами, высказал в XVII в. французский ученый Б. Палисси. Научные представления о механизме минерального питания растений и роли СО₂, а также воды в почве стали развиваться в следующем столетии, чему способствовало развитие естественных и физико-математических наук. М. В. Ломоносов определял почву как продукт воздействия растений на горные породы, а перегной рассматривал как результат биологических процессов.

Важнейшим химическим свойством почвы является накопление в верхнем горизонте профиля гумуса, продукта отмирания растений, почвенных животных и микроорганизмов. Органическое вещество гумуса служит материальной основой жизнедеятельности почвенных микроорганизмов. В состав гумуса входят важнейшие элементы, соединения которых необходимы для питания растений: азот, фосфор, калий и др.

На рубеже XVII—XIX вв. на смену теории водного питания растений пришла гумусовая теория А. Тэера, по которой для питания растений достаточно органических веществ почвы и воды. В целом, ошибочная гумусовая теория внесла большой вклад в науку, ибо привлекла внимание к изучению гумуса почв, к травосеянию и органическим удобрениям.

Основоположник классического почвоведения В.В. Докучаев дал следующее определение почве: это особое естественно-историческое тело, образующее верхнюю рыхлую оболочку земной коры, сформированную при совокупном воздействии элементов физико-географической среды и организмов.

Почва неоднородна по вертикали. Она представляет собой комплекс горизонтов, различающихся физическими свойствами, окраской, общим обликом и т. д. Совокупность генетических почвенных горизонтов объединяется в понятие "профиль почвы".

Каждая почва имеет свой, характерный для нее профиль, т. е. последовательность и характер горизонтов. Генетические горизонты почвы тесно связаны и являются продуктом химического и физического взаимодействия, аккумуляции, миграции и дифференциации вещества при почвообразовании. Количество, сочетание, степень выраженности и свойства этих горизонтов являются устойчивыми и характерными признаками для определенных типов и разновидностей почв.

Строение и сочетание генетических горизонтов почвенного профиля определяют тип почвы и ее важнейшие свойства. Наиболее существенным и характерным горизонтом почвы является верхний темноокрашенный горизонт. Он содержит гумус и обозначается литерой А. Элювиальный горизонт (горизонт разрушения и вымывания мелкодисперсных частиц и химических веществ), залегающий под горизонтом А, имеет пепельную, светло-серую, белесую, желтовато-серую окраску и обозначается А₂. Ниже залегает иллювиальный горизонт, образованный вследствие вымывания и накопления материала из вышерасположенных горизонтов А и А₂. Он более плотный, бурой или коричневой окраски, обогащен коллоидно-дисперсными глинными минералами, соединениями полуторных окислов и обозначается литерой В. Далее располагается горизонт, представляющий собой почвообразующую породу, измененную почвообразовательными процессами, он обозначается литерой С. Исходная горная порода, не затронутая почвообразованием, обозначается литерой D. Если почвообразование идет на магматических породах, то почва обычно развивается из исходной почвообразующей, или материнской, породы, аналогичной подпочвенному горизонту D. Неоднородность и слоистость большинства осадочных пород, особенно рыхлых наносов, вызывают несоответствие свойств той осадочной породы, которая превратилась в почву, и современного горизонта D. В таких случаях кроме материнской выделяют подстилающую породу, т. е. ту породу, которая не была исходной для образования данной почвы, но подстилает почвенный профиль. Этот горизонт подстилающей породы обозначается литерой Р.

Мощность почвенного профиля зависит от условий почвообразования и от продолжительности почвообразовательного процесса. Так, в полярном климате, где существуют неблагопрятные условия для жизнедеятельности организмов, низкие температуры, мерзлота, замедленное физическое и химическое выветривание пород, образуются малоразвитые почвы с мощностью не более 10-20 см.

В условиях жаркого, влажного тропического климата, где жизнедеятельность организмов повышена, а продукты выветривания и почвообразования не удаляются эрозионными процессами, мощность почв достигает десятков метров. Таким образом, она не ограничивается пахотным слоем, а определяется глубиной преобразующего воздействия наземных климатических факторов, корневой системой растений и почвенной фауны.

Отличаясь гетерогенностью в вертикальном направлении, почвы относительно однотипны и гомогенны в горизонтальном направлении. Выделенные почвенные горизонты более или менее устойчиво прослеживаются на местности. Однородность почв в горизонтальном направлении ограничена рельефом территории. На древних равнинах, где рельеф почти не выражен, однородный характер почвенного покрова строго отвечает границам распространения этой равнины. Появление других элементов рельефа сразу же вызывает значительные изменения в почвенном покрове.

Почва обладает специфическими физическими свойствами (которых нет у горных пород): рыхлостью, структурой, водопроницаемостью, водоудерживающей способностью, аэрацией и поглотительной способностью. Благодаря высокой дисперсности, почва может удерживать в поглощенном состоянии различного рода ионы, газы и пары. Специфические физические свойства почвы создают благоприятные условия для развития корневых систем растений и заселения ее высшими и низшими организмами.

Почвенная влага содержит различные газы, растворенные соли, питательные и токсические вещества. В почвенном воздухе найдены повышенные количества углекислоты, углеводороды, водяные пары. Почва, в отличие от горной породы, биогенна. Верхняя часть почвенного профиля пронизана массой корневых систем, которые, непрерывно отрастая, отмирая, разлагаясь, являются основой для жизни микроорганизмов и животных. В 1 грамме почвы гумусового горизонта насчитывают сотни миллионов и миллиардов микроорганизмов. Многочисленные насекомые, роющие животные густо населяют почву и являются после отмирания источником органического вещества для жизнедеятельности микроорганизмов. Почвенные бактерии и грибы принимают активное участие в образовании гумусовых веществ, неспецифических органических соединений, специфических ферментов, антибиотиков, иногда токсинов.

Таким образом, почва представляет собой многофазную, полидисперсную систему, состоящую из различных по размеру механических элементарных частиц, минеральных или органических, микроагрегатов, крупных структурных единиц и их групп. Значительная часть почвы (около 50 %) занята твердой фазой. Остальная часть представлена живым веществом, водой и воздухом.