Глава 3 ОБЩАЯ СХЕМА ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА. ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

3.1. Общая схема почвообразовательного процесса

Под почвообразовательным процессом понимают зарождение и эволюцию почвы под влиянием факторов почвообразования (материнская порода, климат, растительный и животный мир, геологический возраст территории, хозяйственная деятельность человека). Это совокупность биофизико-химических процессов, наиболее важными из них являются следующие:

1) превращения минералов горной породы, из которой образуется почва;

2) накопление в ней органических остатков и их постепенная трансформация;

3) взаимодействие минеральных и органических веществ с образованием сложных органо-минеральных соединений;

4) накопление в верхней части почвы биофильных элементов, прежде всего элементов питания для живых организмов;

5) перемещение продуктов почвообразования с током воды в профиле формирующейся почвы.

Почва как природное образование представляет собой поверхностный, относительно маломощный по сравнению с отложениями горных пород горизонт земной коры, обладающий плодородием. В этом горизонте земной коры создаются условия для активного взаимодействия атмосферы, литосферы, растительных и животных организмов и других факторов почвообразования. Этот слой земной коры участвует во всех процессах превращения и перемещения веществ, происходящих в биосфере, связанных с обменом веществ в живых организмах и экосистемах. Биотические и абиотические процессы, происходящие

при образовании почвы, тесно взаимосвязаны с геологическим, биологическим и биогеохимическим круговоротами веществ и энергии на Земле.

Под геологическим круговоротом веществ понимают последовательность формирования горных пород, их первичные пространственные взаимоотношения, химический и минералогический составы, изменение в земной коре и на поверхности Земли, закономерности и условия образования и изменения осадочных пород, их вещественный состав и строение. Происходят сложные физико-химические процессы разрушения горных пород и минералов, их денудация. Денудация (от лат. denudation — обнажение) — совокупность процессов сноса и удаления с возвышенностей продуктов разрушения горных пород с последующим их накоплением в понижениях рельефа. Очень подробное определение геологического круговорота веществ дал известный отечественный геохимик и почвовед В. А. Ковда: «Геологическим круговоротом веществ с точки зрения почвоведения называется вся совокупность процессов образования земной коры, магматических и осадочных горных пород и минералов, обособления ее стратиграфических горизонтов, коры выветривания и форм рельефа, денудации и формирования водного, твердого и химического стока, седиментации и аккумуляции веществ, принесенных наземными и подземными водами и эоловым путем».

Геологический круговорот веществ является первичным условием в почвообразовательном процессе. С его помощью формируется материнская порода, которая является необходимым условием в почвообразовании и оказывает огромное влияние на химический, минералогический и гранулометрический составы и свойства почвы. В начале почвообразовательного процесса преобладают абиотические процессы: физические, физико-химические, химические, происходящие на атомно-ионном, молекулярном и коллоидном уровнях: растворение, осаждение, испарение, конденсация, сорбция, диффузия и др. Эти процессы небиологической природы И. П. Герасимов назвал элементарными почвенными процессами первого порядка, которые еще не объединены в биогеохимический круговорот веществ, это подготовительная предпочвенная стадия.

Геологический круговорот веществ может происходить без Участия биосферы. Появление биосферы и образование почв значительно изменяют поверхностный и грунтовый стоки, образование осадочных, поверхностных и донных отложений. Мик-

роорганизмы, растения и почвенная фауна значительно влияют на интенсивность и направленность процессов трансформации и перемещения веществ в ходе геологического круговорота. К абиотическим процессам добавляется биологический круговорот веществ. Биота поглощает минеральные элементы в почвообразующей породе, перемещает их в поверхностные горизонты и накапливает в верхних горизонтах органические вещества, что способствует образованию органо-минеральных соединений.

Вещества, образующиеся в процессе жизнедеятельности и отмирания биоты, окисляются, минерализуются, гумифицируются и накапливаются в почве. Образующиеся вещества снова поглощаются биотой и мигрируют по профилю почвы под влиянием не только биоты, но и абиотических процессов: климата, водно-физических, сорбционных и других свойств почвы. При этом биота противостоит миграции веществ под влиянием сил гравитации и поверхностного стока воды, способствует накоплению веществ в верхних горизонтах почвы.

В процессах биологического поглощения и трансформации веществ элементы возвращаются в почву в других соединениях, которых не было в горных породах, как правило, в растворимых формах, доступных для усвоения биотой. Это приводит к возрастанию биопродуктивности наземных экосистем и объема биологического круговорота веществ. На этой стадии почвообразовательного процесса содержание лабильных (доступных) веществ превышает их возможное поглощение биотой за один цикл, т. е. создается резервный фонд питательных веществ.

При развитии биосферы и почв сформировались биологический и биогеохимический круговороты. Биологический круговорот, по определению В. А. Ковды, включает «сумму циклических процессов обмена веществ и энергии между средой и совокупностью растительных и животных организмов».

Биологический круговорот веществ при образовании почвы с участием высших растений способствует профильной дифференциации почв. Растения перекачивают биофильные элементы из различных почвенных горизонтов на поверхность. Это перемещение имеет антигравитационную направленность, величина его зависит от размещения и поглощения корневой системы в почве и мест аккумуляции мортмассы. Масштабы такого перемещения больше в лесных экосистемах.

С возрастанием масштабов биологического круговорота элементарные почвенные процессы первого порядка достигают оп-

ределенного уровня и упорядоченности в пространстве и во времени, начинается формирование признаков почв, таких как оподзоливание, гумусонакопление, торфообразование, агрегатообразование, изменяются состав и физические свойства почвы.

Биотические и абиотические процессы трансформации и перемещения веществ в почвах включаются в сложный биогеохимический круговорот. В этом едином круговороте все вещества, дифференцированно распределенные в почвенном профиле, подвергаются абиотической миграции и биологическому поглощению. Поглощенные и синтезированные биотой вещества освобождаются при отмирании и разложении биоты, а возвращаясь в почву, дифференцируются по почвенному профилю, при этом биофильные элементы накапливаются в верхних горизонтах почвы. Происходит взаимодействие органических веществ с минеральной частью почвы и накопление органо-минеральных соединений.

Под воздействием физических процессов образующиеся вещества мигрируют по профилю почвы. Поверхностный и грунтовый стоки частично перемещают вещества за пределы почвы в почвообразующие породы, в грунтовые воды, в Мировой океан, таким образом вещества включаются в большой геологический круговорот.

По определению почвоведов, биогеохимический круговорот представляет собой систему согласованных в пространстве и во времени трансформационных и миграционных потоков вещества, протекающих последовательно или в фазе биоты, или в неживых фазах почвы. Для биологического и биохимического круговоротов свойственны избирательность поглощения организмами необходимых элементов из почвы и цикличность, связанная с поступлением солнечной радиации на поверхность Земли и с циклами развития растительных организмов.

Почвообразовательные процессы в условиях биогеохимического круговорота веществ приводят к формированию конкретных почвенных типов с индивидуальным строением почвенного профиля.

Таково влияние геологического, биологического и биогеохимического круговоротов веществ на почвообразовательный процесс.

Главными агентами в почвообразовательном процессе выступают живые организмы и продукты их жизнедеятельности. Образование почв началось с появлением жизни на Земле. Физиче-

ское и химическое выветривание плотных горных пород подготавливали условия для поселения первых живых организмов: бактерий, лишайников, водорослей. На поверхности горных пород стали накапливаться органические соединения, образуемые простейшими. Часть органических соединений вступала в реакцию с минеральными веществами с образованием органо-минеральных комплексов. Так начинался первичный почвообразовательный процесс.

Постепенно доступность минеральных элементов для биоты повышалась. Благодаря продолжающимся процессам выветривания горных пород увеличилась их поглотительная способность, улучшилось обеспечение живых организмов водой. Создавались условия для поселения и размножения более требовательных к условиям жизни низших организмов — лишайников, а затем и высших растений.

На участках земной поверхности с характерными особенностями микроклимата, геологического строения рельефа, почвы, водного режима формируются соответствующие биогеоценозы. По определению В. Н. Сукачева (1940): «Биогеоценоз — однородный участок земной поверхности с определенным составом живых (биоценоз) и косных (приземный слой атмосферы, солнечная энергия, почва (строго говоря, являющаяся биокосным образованием) и др.) компонентов и динамическим взаимодействием между ними (обменом веществ и энергии)».

При биологическом поглощении и трансформации веществ в живых организмах элементы возвращаются в почву в составе качественно иных соединений, которые становятся легко доступными для последующих поколений живых организмов. Происходит накопление азотосодержащих органических соединений гумусовой природы и минеральных форм азота.

При биологическом выветривании фосфатов горных пород в почве накапливаются доступные для растений минеральные и минерально-органические соединения фосфатов.

В результате трансформации минеральной части в почве формируется состав обменно-сорбированных катионов калия, кальция, алюминия, магния и других макро- и микроэлементов.

Высшие растения, поглощая элементы питания в глубоких слоях почвы, перемещают их ближе к поверхности. Кроме того, большое количество органического вещества и минеральных элементов попадает на поверхность почвы с растительным опа-

rjoM. Все эти процессы способствуют формированию почв, которое продолжается неопределенно долго.

В сформированном биогеоценозе совершается биологический круговорот веществ в системе почва — растения — животные организмы — почва. Каждый цикл этого малого круговорота повторяет предыдущий, но полной замкнутости не существует, часть элементов просачивается с водой в грунтовые воды, вымывается за пределы ценоза и вовлекается в большой геологический круговорот веществ в природе. Но одновременно происходит и поступление в почву новых элементов из минералов почвообразующей породы, в результате жизнедеятельности азотофиксирующих, нитрифицирующих и аммонифицирующих микроорганизмов накапливаются соединения азота.

В зависимости от сложившихся климатических, геологических и геоморфологических факторов формируется большое разнообразие почв. Почвы, их свойства и режимы постоянно изменяются под воздействием природных факторов. На большей части территории России в результате материкового оледенения почвообразовательный процесс был прерван, почти весь дочетвертичный почвенный покров был разрушен. На пути распространения ледников почвенный покров был снесен. На прилегающих к ледникам пространствах почвы были или эродированы флювиогляциальными потоками, или перекрыты флювиогляци-альными и аллювиальными отложениями.

После окончания действия ледников на четвертичных осадочных смешанных горных породах ледникового и водно-ледникового происхождения начался современный почвообразовательный процесс. В современный геологический период почвообразовательный процесс отличается от первичного. Четвертичные осадочные горные породы передают образующимся на них почвам свои свойства и признаки, которыми стали обладать в процессе трансформации из первичных горных пород в рыхлые осадочные. Меняется и последовательность поселения живых организмов на этих породах: на них сразу могут поселяться высшие растения.

Таким образом, почва претерпевает во времени разнообразные изменения, связанные с ее природным генезисом, особенно ^ПРИ изменении факторов почвообразования. Совокупность всех изменений в почве от начала ее образования до сегодняшнего Дня называют эволюцией почвы.

Такова общая схема почвообразовательного процесса. Конкретные особенности образования и развития почв зависят от сложившихся природных условий и антропогенных факторов. Факторы почвообразования, конкретное их проявление в формировании основных типов почв изложено в последующих главах.

3.2. Факторы почвообразования

В различных природных зонах, в зависимости от конкретных условий, сформировались разные по внешнему виду и уровню плодородия почвы. Минералогический состав и свойства материнской породы, климат, состав произрастающей растительности, рельеф и другие условия по-разному влияют на почвообразовательный процесс в зависимости от их конкретного сочетания. Экологические условия, способствующие почвообразованию, влияющие на его скорость и результативность, В. В. Докучаев назвал факторами почвообразования. К ним относятся материнская порода, климат, растительные и животные организмы, рельеф местности и возраст страны (время). Наряду с этими пятью природными факторами почвообразования сегодня принято выделять шестой фактор — производственную деятельность человека, которая может коренным образом изменить направленность почвообразовательного процесса.

3.2.1. Почвообразующие породы

Почвообразующими или материнскими называют горные породы, которые явились материальной основой, средой, на которой образовались почвы. Формируясь на почвообразующих породах под влиянием различных экологических условий, почвы перенимают от них гранулометрический, минералогический и химический составы, а также физические и физико-химические свойства.

На магматических горных породах происходит первичный почвообразовательный процесс при отсутствии ясно выраженных почвенных признаков в твердой фазе, так как они являются массивно-кристаллическими, имеют плотное сложение. На них нет благоприятных условий для развития биоты. После сложных

процессов разрушения, превращений и денудации магматические породы обусловливают состав и свойства осадочных горных пород.

Значение метаморфических пород в образовании почв также невелико, так как на них условия для развития биоты, как правило, неблагоприятны и они занимают относительно небольшие территории, а большая часть поверхности Земли (>75 %) покрыта осадочными породами.

Осадочные смешанные породы сформировались в последний геологический период эры кайнозоя — четвертичный, поэтому их называют четвертичными. Породы, залегающие под четвертичными, относят к коренным. При выходе коренных пород на поверхность они постепенно превращаются в почвообразующие.

В зависимости от условий формирования осадочные породы имеют различный состав, строение, сложение и свойства, которые отражаются на процессе почвообразования и плодородии почв.

Элювиальные породы, или элювий, образуются при выветривании коренных пород и промывании продуктов выветривания на месте их образования на равнинных плато и на выровненных водоразделах. Свойства элювиальных пород зависят от свойств исходной породы, климата и рельефа. На элювии карбонатных пород формируются плодородные дерновые почвы.

Делювиальными породами или, делювием, называют наносы, отложенные на склонах дождевыми и талыми водами. Поверхностный склоновый сток образует делювиальные наносы с большей мощностью у основания склона. Для делювия характерны сортированность и хорошо выраженная слоистость.

Пролювий образуется у подножия гор в результате деятельности временных водных и селевых потоков. Для пролювия характерна плохая сортированность и включения крупнообломочного материала.

Аллювиальные породы, или аллювий, представляют собой осадки, оседающие при разливе рек (пойменный аллювий). Аллювий пойм богат органическим веществом, служит материнской породой для пойменных почв, которые отличаются высоким плодородием.

Ледниковые (моренные) отложения — продукты выветривания горных пород, перемещенные, переработанные и отложенные Дедником. Для морен характерны несортированность, неоднородный гранулометрический состав, наличие валунов, часто обо-

гащенность песчаными фракциями. По химическому составу морены бывают карбонатными и бескарбонатными. Карбонатные морены по составу и свойствам более благоприятны для растений, на них формируются плодородные дерново-карбонатные почвы. Бескарбонатные морены способствуют преобладанию подзолистого процесса почвообразования.

Лессы — неслоистые однородные тонко-зернистые известкови-стые осадочные породы светло-желтого или палевого цвета. Для лессов характерны карбонатность, пылевато-суглинистый гранулометрический состав с преобладанием частиц 0,01—0,05 мм, хорошая водопроницаемость. Более крупные частицы состоят чаще из кварца и полевого шпата, пористость 40—45 %. Залегают в виде покровов мощностью от нескольких до 100 метров на водоразделах и склонах, имеют различный генезис, до сих пор остающийся предметом научных дискуссий: по разным теориям в различных условиях лессы могли образоваться под влиянием поверхностного стока, водно-ледниковых потоков, эоловым путем и др.

Лессовидные суглинки — осадочные породы, напоминающие лессы, от которых отличаются меньшей карбонатностью, крупной зернистостью, слоистостью с прослойками галечника.

По своим свойствам лессы и лессовидные суглинки являются благоприятными для развития растительных формаций. При благоприятных экологических условиях на этих породах образуются плодородные черноземные, каштановые, серые лесные почвы.

Флювиогляциальные, или водно-ледниковые отложения, сформировались под влиянием водно-ледниковых (флювиогляциаль-ных) потоков, вытекающих из-под ледника при его таянии. Для этих отложений характерны сортированность, слоистость, они не содержат валунов, бескарбонатны. По гранулометрическому составу такие отложения являются песчаными или песчано-га-лечниковыми. На флювиогляциальных отложениях формируются малоплодородные почвы, бедные гумусом, питательными веществами, обладающие малой влагоемкостью.

Озерные и морские отложения формируются при изменении береговой линии озер или морей в результате их регрессии. При высыхании озер и отступлении морей донные отложения оказываются на дневной поверхности. Эти отложения отличаются слоистостью и большой аккумуляцией солей. Такие породы обусловливают образование засоленных почв.

Эоловые отложения формируются под влиянием ветра, образующего песчаные наносы — бугры, дюны, барханы.

3.2.2. Климат как фактор почвообразования

Климат — многолетний статистический режим погоды, это одна из основных географических характеристик местности. Название произошло от греческого слова klima, означающего «наклон», в данном случае наклон земной поверхности к солнечным лучам. Из географических факторов, влияющих на климат, наиболее существенны широта и высота местности, близость к морскому побережью, особенности рельефа и растительного покрова.

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 обусловливают 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.

В почвоведении используют следующие показатели климата: годовое количество осадков, коэффициент увлажнения почв, среднегодовую температуру воздуха, сумму среднесуточных температур воздуха за период с температурой выше 10 °С, продолжительность периода вегетации растений.

Например, по сумме среднесуточных температур выше 10 °С за период вегетации растений климат принято делить на следующие группы (табл. 3).

Климаты термических групп формируются по широтным поясам земного шара. Эти пояса характерны не только температурными условиями, но и определенными растительными формациями и почвами. Пояса называют почвенно-биоклиматическими или почвенно-биотермическими. От климата зависит тепловой режим, скорость химических и биохимических процессов, биологическая активность почвы.

Отношение годового количества осадков к испаряемости с открытой водной поверхности в миллиметрах (мм) Г. Н. Высоцкий предложил называть коэффициентом увлажнения (КУ). По коэффициенту увлажнения различают следующие группы климатов (табл. 4).

Кроме названных групп климатов применяют гидротермический коэффициент (ГТК) по Г. Т. Селянинову, отражающий отношение количества осадков за определенный период к сумме среднесуточных температур выше 10 °С за этот период.

От влажности климата зависит водный режим, окислительно-восстановительный потенциал и степень выщелоченности почв при идентичных термических условиях. Большое влияние на почвообразовательный процесс оказывает континентальность

климата, выражающаяся в том числе в очень низких зимних температурах, которые характерны для полярной, бореальной и суббореальной групп климата. Глубина зимнего промерзания почв и характер их оттаивания обусловливают термический ре_жим нижних горизонтов почв.

Сочетание температурных условий и увлажнения обусловливает тип растительности, темпы накопления и минерализации органического вещества, состав и интенсивность деятельности почвенной флоры и фауны.

От климата зависит процесс трансформации минеральных соединений в почве, аккумуляция продуктов почвообразования, развитие ветровой и водной эрозии почв.

3.2.3. Биота как фактор почвообразования

Основными группами живых организмов биологического фактора почвообразования считаются бактерии, водоросли, лишайники, простейшие, высшие растения, беспозвоночные и позвоночные животные. Каждой группе живых организмов свойственны особые функции в процессе почвообразования.

Микроорганизмы. Известно, что первичный почвообразовательный процесс начинался с поселения микроорганизмов на горных породах. Выделяемые микроорганизмами диоксид углерода, органические и минеральные кислоты и физиологически активные вещества разлагали трудно растворимые минералы, способствовали образованию легкорастворимых в воде соединений, катионы и анионы которых легко поглощаются живыми организмами.

В образовавшихся почвах находится огромное количество микроорганизмов. По данным Е. Н. Мишустина (1987), количество микроорганизмов колеблется от нескольких сотен в 1 г дерново-подзолистых почв до 3 миллиардов в черноземах. Масса микроорганизмов в черноземных почвах может составлять от 3 До 8 т/га.

Среди микроорганизмов преобладают гетеротрофные и автотрофные бактерии. Среди них есть аэробные, нуждающиеся в свободном кислороде, и анаэробные, осуществляющие жизнедеятельность без доступа свободного кислорода за счет разложения окисленных соединений. Бактерии участвуют в процессах превращения органических и минеральных соединений в почвах.

Минерализация органического вещества в почве осуществляется гетеротрофными микроорганизмами в аэробных и анаэробных условиях. Аэробные микроорганизмы с помощью выделяемых ферментов разлагают белки, жиры, углеводы и другие органические вещества растительного и животного происхождения до диоксида углерода, воды и аммиака.

Анаэробные бактерии разлагают органические вещества с образованием недооксиленных органических соединений в несколько этапов с постепенным медленным разрушением и образованием продуктов медленной минерализации.

Очень большое значение для накопления в почве доступного для растений азота имеют процессы аммонификации и нитрификации — разложение белковых соединений до аммиака и окисление аммиака до азотистой и азотной кислот. Эти процессы осуществляются аммонифицирующими и нитрифицирующими бактериями.

Велика роль микроорганизмов в процессах гумификации при разложении органических веществ. Они образуют соединения для синтеза гумусовых веществ, из которых при участии микробных тел образуются гумусовые вещества.

Некоторые группы бактерий способны усваивать молекулярный азот из атмосферы, обогащать почву соединениями азота. К ним относятся свободноживущие аэробные (Azotobacter) и анаэробные (Clostridium pasteurianum) азотфиксаторы и живущие в симбиозе с бобовыми растениями клубеньковые бактерии. Молекулярный азот способны усваивать цианобактерии.

Микроорганизмы участвуют в формировании биохимического, окислительно-восстановительного, питательного, воздушного режимов и щелочно-кислотных условий почвы. Все сказанное свидетельствует о важной роли микроорганизмов в почвообразовании и создании почвенного плодородия.

Грибы — царство гетеротрофных примитивных организмов, разнообразных по строению и образу жизни, лишенных хлорофилла и питающихся готовыми органическими веществами. Переваривание внеклеточное с помощью выделяемых ферментов и осмотического поглощения питательных веществ всей поверхностью тела гриба. Грибы минерализуют растительные остатки в почве. Их количество достигает 1 млн в 1 г почвы. Грибы выделяют органические кислоты (лимонную, щавелевую, уксусную), которые разрушают минералы, способствуют разложению органических веществ и формированию фульвокислотного гумуса.

Плесневые грибы переносят очень кислую реакцию среды до pH = 1 (Мишустин Е. Н., Емцев В. П., 1987).

Грибы играют большую роль в круговороте веществ в природе. Они разлагают органические вещества, делая их доступными для автотрофных растений, способствуют повышению почвенного плодородия. Некоторые виды грибов в симбиозе с низшими и высшими растениями способствуют снабжению их водой и минеральными элементами, получая взамен органические вещества.

Водоросли — отдел низших растений, содержащих хлорофилл и синтезирующих органические вещества. Таллом водорослей без корней и листьев от долей микрона до 60 м и более. Особое значение в почвообразовательном процессе имеют водоросли, живущие в почве (диатомовые, зеленые и др.). Количество их в 1 г окультуренной почвы может достигать до 1 млн клеток. При благоприятных условиях увлажнения и достаточном содержании минеральных веществ почвенные водоросли могут образовать до 1 т/га органического вещества в основном в поверхностном слое почвы — 10 см. Водоросли оказывают большое влияние на почвообразовательный процесс, являясь источником органического вещества. Они участвуют в круговороте кальция и кремния. Диатомовые, зеленые водоросли способствуют образованию ила, осадочных пород (диатомиты, известняки). Одноклеточные водоросли в симбиозе с грибами образуют лишайники.

Лишайники — отдел царства грибов — симбиотические организмы грибов с водорослями или цианобактериями. Грибы снабжают лишайники водой и минеральными элементами, а используют органические вещества, синтезируемые водорослями и цианобактериями. Цианобактерии способны к азотфиксации. Лишайники могут жить в неблагоприятных условиях, первыми поселяются на материнских породах, создают органическое вещество. Выделения лишайников растворяют минеральные вещества, способствуя биологическому выветриванию горных пород. Первыми поселяются накипные лишайники, они являются необходимыми предшественниками появлению листоватых и кустистых лишайников. Лишайники способствуют почвообразованию, их жизнедеятельность обеспечивает образование гумуса, создает условия для поселения высших растений.

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 ] синтезированном органическом веществе. После минерализаций отмерших частей растений заключенные в них зольные элементы отлагаются в верхнем горизонте почвообразующей породы создавая этим благоприятные условия для питания следующий поколений растений. Так, в результате постоянного создания j разрушения органического вещества в верхних горизонтах поч< вы, приобретается наиболее важное для нее свойство — накопление, или концентрация элементов зольной и азотной пицц для растений. Это явление называется биологической поглоти-^ тельной способностью почвы. >

Вследствие разложения растительных остатков в почве накаЛ пливается перегной, имеющий огромное значение в плодородии! почвы. Растительные остатки в почве являются необходимым! питательным субстратом и важнейшим условием развития мно-| гих 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.

В каждой природной зоне сформировались определенные биоценозы, в которых главную роль в накоплении органических веществ играют высшие растения. По предложению В. Р. Вильямса природные биоценозы называют растительными формациями. Он выделил следующие формации: деревянистые (таежные хвойные, широколиственные и влажные субтропические леса), деревянисто-травянистые (ксерофитные леса, кустарниковые ценозы, саванны), травянистые (суходольные и заболоченные луга, степи умеренного пояса, травянистые прерии), пустынные и лишайниково-моховые (тундры, верховые болота).

Перечисленные растительные формации отличаются по составу и количеству синтезируемого вещества, скорости и количеству его поступления в почву, процессам разложения органического вещества и взаимодействию продуктов разложения с минеральной частью почвы. При определении роли растительных формаций в почвообразовании учитывают следующие показатели биологического круговорота веществ: общую массу органических веществ, образованных растениями к моменту наблюдений, с разделением на корневую и надземную части; годичный прирост; годичный опад; зольный состав и содержание азота в составе всей массы растений; количество химических элементов в ежегодном приросте массы растений; отношение общего количества зольных элементов и азота в массе растений к их количеству в опаде.

Соотношение ежегодного прироста биомассы и опада в различных растительных формациях значительно различается по почвенно-климатическим зонам (табл. 5).

Травянистая формация степной зоны синтезирует меньше биомассы, но ежегодный опад в 2 раза больше, чем в деревянистой и деревянисто-травянистой формациях.

В различных растительных формациях трансформация опада на поверхности почвы происходит по-разному. В лесу из опада листьев, хвои, веток, плодов, коры образуется лесная подстилка. Разложение лесной подстилки зависит от состава лесного ценоза, почвенной фауны и микрофлоры, климата, почвы и почвообразующей породы.

2-7126 Евтефеев

Травянистые формации синтезируют меньше органическим веществ, но за счет укороченного жизненного цикла ежегоднЦ возвращают в почву почти всю сформированную массу, богатун* азотом и зольными элементами. При этом большую часть в опаЯ де составляет корневая система. В верхней части почвы накацж ливается гумус, формируются гумусовые горизонты. ,1

Скорость разложения органических остатков и образование гумуса зависят от состава травянистой растительности и ее продуктивности, климата, рельефа местности, почвообразующей по^ роды, близости грунтовых вод. Все эти условия обусловливают образование различных типов почв под травянистыми формациями.

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.

3.2.4. Рельеф как фактор почвообразования

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.

По положению на рельефе, характеру перераспределения осадков, глубине нахождения грунтовых вод выделяют следующие группы почв, которые называют рядами увлажнения.

1. Почвы автоморфного ряда формируются на ровных поверхностях и склонах со свободным стоком поверхностных вод при глубоком нахождении грунтовых вод (глубже 4—6 м).

2. Почвы полугидроморфного ряда формируются при кратковременном застое поверхностных вод или возможном подпитывании корней растений грунтовыми водами, находящимися на глубине 3—4 м.

3. Почвы гидроморфного ряда формируются в условиях длительного поверхностного застоя вод или при нахождении грунтовых вод на глубине менее 3 м, которые могут подниматься по капиллярам до поверхности почвы.

Рельеф оказывает большое влияние на развитие эрозионных процессов. На склоновых формах рельефа возможно проявление водной эрозии почвы, на равнинах с засушливым климатом — ветровой эрозии.

3.2.5. 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 превра* щениям даже без резких изменений внешних условий. щ

Различают абсолютный и относительный возраст почв. Абсо4 лютным 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 будут 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.

3.2.6. Производственная деятельность человека

В результате использования почв в производственной деятельности человек оказывает очень большое влияние на почву, которое приводит к изменению сложившегося почвообразовательного процесса. Происходит изменение состава и свойств почвы под влиянием внешних условий в отличие от изменений в процессе саморазвития.

Под влиянием антропогенного фактора плодородие почвы может увеличиваться или снижаться вплоть до полного уничтожения почвы в зависимости от грамотности ее использования, _т с. культуры земледелия.

В производственной деятельности земледельцы осваивают целинные почвы, обрабатывают их, вносят удобрения, создают новые агробиоценозы, проводят различные мелиорации, изменяют водный, пищевой, воздушный, окислительно-восстановительный режимы и щелочно-кислотную реакцию почвы. Таким образом, человеческий фактор становится решающим в почвообразовании и изменении плодородия почвы. Степень и направленность изменения плодородия почвы зависят от социально-экономических производственных отношений, уровня развития науки и техники.

Неграмотное использование почв без учета их свойств, с нарушением научно обоснованных рекомендаций по рациональному применению различных приемов приводит к снижению плодородия и даже разрушению почвы (ветровая и водная эрозия, вторичное засоление, заболачивание, загрязнение).

В промышленном и гражданском строительстве, при разработке и добыче полезных ископаемых происходит отчуждение почв из сельскохозяйственного использования или даже полное их уничтожение.

Все перечисленные факторы почвообразования тесно взаимосвязаны, они сочетаются в природе в экологические комплексы, обусловленные сопряженным развитием их компонентов.