Основы учения о факторах почвообразования заложил В. В. Докучаев. Он установил, что почва формируется в результате взаимодействия климата, растительности, почвообразующих пород, рельефа местности и возраста страны (времени). В дальнейшем был выделен еще один фактор почвообразования - производственная деятельность человека.

Климат. С этим фактором почвообразования связано поступление в почву воды, необходимой для жизни растений и для растворения минеральных питательных веществ. От климата зависит активность биологических процессов. Количество солнечной энергии, попадающей на земную поверхность, возрастает от полюсов к экватору.

Большое значение имеют такие элементы климата, как атмосферные осадки, испарение и температура. Атмосферные осадки, выпадающие на земную поверхность, расходуются на испарение, фильтрацию в нижние горизонты, стекание по склонам, рост и развитие растений. При этом растворенные вещества и механические частицы передвигаются с водой как по поверхности почвы, так и по ее вертикальному профилю.

В процессе обмена тепла и влаги между почвой и атмосферой устанавливается определенный гидротермический режим почвы. В каждой природной зоне климат характеризуется температурными условиями и увлажнением (это подробнее рассмотрено в части II). Выделение термических групп климатов основано на показателях суммы температур выше 10 °С за вегетационный период: холодные - 600 °С, холодно-умеренные - 600...2000 °С, тепло-умеренные - 2000...3800 °С, теплые - 3800...8000 °С, жаркие - более 8000 °С. Эти группы климатов располагаются в виде широтных поясов.

По условиям увлажнения выделяют шесть групп климатов: очень влажные - коэффициент увлажнения более 1,33, влажные - 1,33...1,00, полувлажные - 1,00...0,55, полусухие - 0,55...0,33, сухие - 0,33...0,12, очень сухие - менее 0,12.

Коэффициент увлажнения - это отношение среднемноголетнего количества осадков за год, мм, к испаряемости (испарение с открытой водной поверхности), мм.

От температуры и условий увлажнения зависят скорость химических и биохимических процессов, выветривания, биологическая продуктивность растений и др. На формирование почв влияет распределение осадков по сезонам года, а также континентальность климата. Суровость зимы, мощность снегового покрова и сила ветра оказывают влияние на почвообразовательный процесс преимущественно через растительность и биологические почвенные процессы.

Роль ветра как одного из элементов климата проявляется в его воздействии на рельеф и растительность. На открытых выровненных пространствах ветром выносятся пылеватые и песчаные частицы, часто сносится почвенный слой, создаются бугристые и наносные формы рельефа. В условиях засушливого климата ветер (суховей) вызывает выгорание посевов и естественной растительности. Ветер влияет на распределение снега по поверхности, обусловливая неравномерность промерзания и увлажнения почвы.

Рельеф . Роль рельефа в почвообразовательном процессе проявляется в перераспределении и различном количестве тепла, поступающего на склоны разной экспозиции. Рельеф влияет на относительный возраст почв, так как в различных условиях почвообразовательный процесс может протекать с разной скоростью. Так, в лесостепной зоне, а также в горах на северных склонах часто растет лес и образуются дерново-подзолистые или серые лесные почвы. На южных склонах, покрытых травянистой растительностью, формируются степные черноземы или даже каштановые почвы. Южные склоны всегда более теплые и сухие, чем северные, поэтому на склонах разной экспозиции создаются неодинаковые условия почвообразования.

Почвообразующие породы. В одних и тех же природных условиях, но на различных материнских породах могут формироваться разные почвы. Это обусловлено тем, что почва наследует от почвообразующей породы гранулометрический, минералогический и химический составы, а также физические свойства. От материнских пород зависят биологическая продуктивность, скорость разложения растительных остатков и образование гумуса. Так, в таежно-лесной зоне на алюмосиликатной морене формируются малоплодородные подзолистые почвы, а на карбонатной морене - почвы с высоким плодородием, имеющие хорошо развитый гумусовый горизонт. В южных зонах на засоленных породах образуются солончаки и солонцы.

Биологический фактор. Ведущая роль в образовании и формировании плодородия почв принадлежит трем группам организмов - зеленым растениям, микроорганизмам и животным. Каждая из этих групп организмов выполняет свои функции, но только при их совместной деятельности материнская горная порода превращается в почву.

Зеленые растения синтезируют органическое вещество. После завершения жизненного цикла растений часть биомассы в виде корневых остатков и наземного опада ежегодно возвращается в почву. В верхних горизонтах накапливаются элементы питания, образуется и разрушается органическое вещество. Вместе с биомассой в почвах аккумулируется солнечная энергия.

Распределение растительности подчиняется закону широтной зональности. В каждой природной зоне продуктивность растительных сообществ зависит от климатических и почвенных условий (табл.).

Биологический круговорот веществ (по Л. Е. Родину, Н. И. Базилевич)

Растительные сообщества	Органическое вещество, т/га				Зольные элементы и азот, кг/га
	Биомасса		Ежегодный		В биомассе	Ежегодно
	общая	корней	прирост	опад		потребляется	возвращается с опадом
Арктические тундры
Ельники южной тайги
Березняки
Луговые степи
Сухие степи
Пустыни полукустарничковые

В лесах общая биомасса наибольшая, однако ежегодный прирост в них значительно меньше, чем в луговых степях. Ежегодный опад в лесах, особенно хвойных, составляет незначительную часть, что является причиной низкого плодородия лесных почв. В травянистых сообществах луговых степей ежегодный прирост больше, чем в лесах, и почти вся биомасса ежегодно возвращается в почву, формируя мощный гумусовый горизонт и создавая высокое плодородие. Таким образом, от типа растительности и интенсивности биологического круговорота зависят почвообразовательный процесс и свойства почв.

В почве и на ее поверхности находится огромное количество микроорганизмов: бактерий, грибов, актиномицетов, а также водорослей и лишайников. В верхних слоях их количество колеблется от миллионов до миллиардов в 1 г почвы, а общая масса составляет 3...8 т/га. Наименьшее содержание микроорганизмов характерно для почв тундры и северной тайги, а наибольшее - для черноземных и сероземных почв.

Содержание микроорганизмов в почвах варьирует в течение года, что связано с изменением гидротермического режима и многократными генерациями микроорганизмов. Жизнедеятельность микроорганизмов активнее всего летом при благоприятной влажности почвы. В жаркое время, когда почва высыхает, жизнедеятельность микроорганизмов приостанавливается. Оптимальная температура для микроорганизмов 20...35 °С. Бактерии лучше развиваются в нейтральной или слабощелочной среде, грибы - в кислой.

Бактерии - наиболее распространенные в почве микроорганизмы. Больше всего их в верхних горизонтах, особенно в пахотном слое, где создаются лучшие условия аэрации.

По потребности в свободном кислороде воздуха бактерии подразделяют на аэробные, анаэробные и факультативные. Аэробные бактерии живут при наличии кислорода воздуха, анаэробные - без доступа воздуха, а факультативные - как в присутствии воздуха, так и без него.

По способу питания бактерии бывают автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные бактерии по способу добывания энергии делятся на фотосинтезирующие и хемосинтезирующие. К фотосинтезирующим относятся цветные, зеленые и пурпурные бактерии. Для превращения углерода СО 2 в органические соединения своего тела они используют солнечную энергию (фотосинтез). К хемосинтезирующим относятся нитрифицирующие бактерии, серобактерии и железобактерии.

Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиачные соли до нитратов. При благоприятных условиях аэрации на 1 га в рыхлых пахотных почвах за вегетационный период может накопиться до 300 кг нитратов, которые необходимы растениям в качестве источника азотного питания.

Серобактерии окисляют сероводород и серу до серной кислоты, соединяющейся с основаниями с образованием сульфатов, которые могут усваивать растения.

Железобактерии превращают закисные соединения железа в оксиды. Этот процесс протекает в заболоченных почвах.

Гетеротрофные бактерии для питания используют готовое органическое вещество. Они участвуют в таких важнейших процессах почвообразования, как разложение растительных остатков и образование гумуса.

Актиномицеты - это группа бактерий, образующих ветвящиеся клетки, или гифы. Они широко распространены в почве, воде, навозе и других средах. В 1 г почвы их число может достигать 15...36 млн, а масса в пересчете на 1 га - 500...700 кг. Они разлагают клетчатку, лигнин и активно участвуют в образовании гумуса.

Грибы - это гетеротрофные организмы, питающиеся остатками растений и животных. Их можно считать «всеядными», азот они усваивают из минеральных и органических соединений. Углерод грибы потребляют из крахмала, пектина, клетчатки, лигнина и даже амидов. Им необходимы также минеральные вещества (фосфор, калий, магний, сера, железо, марганец и др.).

Многие виды грибов выполняют важную функцию - обеспечивают растения питательными веществами. У некоторых древесных пород (дуб, береза, осина, сосна и др.) окончания корней окутаны грибной микоризой, которая выполняет функцию всасывающего аппарата.

Грибы принимают активное участие в почвообразовательном процессе, в разложении грубых остатков, поступающих в почву, и в образовании гумуса.

Водоросли - автотрофные фотосинтезирующие микроорганизмы, распространенные преимущественно на поверхности почвы. В их клетках содержится хлорофилл, с помощью которого происходит фотосинтез - образование из СО 2 и воды органического вещества.

Зеленые водоросли обитают в районах с холодным климатом, сине-зеленые - в районах с теплым климатом. Водоросли участвуют в процессах выветривания и в первичном почвообразовательном процессе. На рисовых полях водоросли насыщают воду кислородом, без которого растения риса не могут развиваться.

Лишайники - симбиотические организмы, состоящие из двух компонентов: гриба и водорослей. Гриб обеспечивает водоросли водой и минеральными элементами питания, а водоросли синтезируют углеводы, которые потребляет гриб.

По внешнему виду различают накипные, листоватые и кустистые лишайники. Одни из лишайников обильно покрывают почву, другие - деревья в лесотундре и в заболоченных местах средней полосы. В горах распространены литофитные лишайники, живущие на камнях и скалах. Своими гифами лишайники внедряются в горные породы, разрушая их. В результате биологического выветривания образуются примитивные почвы, находящиеся в зачаточном состоянии.

Микроорганизмы участвуют в трансформации органических веществ, образовании простых солей из минеральных и органических соединений почвы, в разрушении и новообразовании почвенных минералов, в передвижении и аккумуляции продуктов почвообразования. Микроорганизмы являются важным звеном биологического круговорота веществ. Их жизнедеятельность сильно влияет на биохимические процессы, питательный и воздушный режимы почвы и на развитие почвенного плодородия.

Почва - среда обитания многих представителей простейших, беспозвоночных и позвоночных животных.

Простейшие - это микроскопические одноклеточные организмы, к которым относятся жгутиковые, амебы, корненожки и инфузории. Они питаются бактериями, водорослями и более мелкими видами простейших. Большинство простейших живут в поверхностном 15-сантиметровом слое почвы в аэробных условиях и участвуют в разложении органических веществ.

Беспозвоночные животные (дождевые черви, членистоногие - клещи, ногохвостки и др.) принимают активное участие в почвообразовании. Дождевые черви улучшают физические свойства почвы: проделывают многочисленные ходы, повышают пористость, аэрацию и водопроницаемость почвы. Продукты жизнедеятельности дождевых червей (копролиты) увеличивают содержание гумуса и емкость поглощения почвы, способствуют образованию водопрочной структуры. Дождевые черви улучшают и химические свойства почвы, снижают ее кислотность. Насекомые (жуки, муравьи и др.) разрыхляют почву, улучшают ее физические свойства, участвуют в минерализации растительных остатков и обогащают почву гумусом.

Позвоночные животные (кроты, суслики, мыши и др.) проделывают в земле различные ходы, смешивают растительные остатки с породой и почвой. Растительность, переработанная в пищеварительных органах животных, попадая в почву, превращается в гумус.

В зоне каштановых почв сурки нередко создают бугристый рельеф, сурчины ухудшают качество почвенного покрова за счет выброшенных на поверхность пород. Массы пород, извлекаемые с глубины, могут вызывать засоление верхних почвенных горизонтов. Землерои часто улучшают водные, воздушные и физические свойства почв. В степях перерытость почвы землероями бывает настолько велика, что почву называют перерытый «кротовинный» чернозем, а в зоне сухих степей - перерытая каштановая почва.

Возраст почв. В развитии почвы различают абсолютный и относительный возраст.

Абсолютный возраст определяется временем, прошедшим от начала возникновения почвы до современной стадии ее развития. Чем раньше территория освободилась от моря или ледника, тем больший возраст имеет почва. Это обусловлено суммарным проявлением биологических процессов. В южных зонах, где на земную поверхность поступает много солнечного света и тепла, биологические процессы протекали более длительный период, чем в северных зонах, поэтому на юге почвообразование наиболее древнее. К старым почвам нашей страны относятся каштановые почвы и черноземы. На севере на поверхность земли поступает меньше солнечной энергии, биологические процессы в зимний период замедленны, кроме того, в ледниковые периоды почвы были разрушены материковыми льдами, абсолютный возраст почв определяется временем последнего ледникового периода (10...25 тыс. лет). Поэтому в таежно-лесной зоне почвы более молодые, чем в степной зоне.

Еще меньший абсолютный возраст имеют почвы тундровой зоны, где территория освободилась от ледника и морских вод в наиболее поздний период.

Относительный возраст зависит от рельефа и свойств почвообразующих пород. Эти факторы влияют на интенсивность почвообразовательных процессов. Так, в Черноземной зоне на песках под сосновым лесом наблюдается более ранний подзолистый период почвообразования, а на суглинистых породах уже давно сформированы лугово-степные черноземные почвы. О влиянии рельефа на относительный возраст почв было сказано выше. Различия в рельефе создают разные направления и скорости биологических процессов на участках, имеющих одинаковый абсолютный возраст.

Производственная деятельность человека. Освоенная почва подвергается сильному воздействию обрабатывающих орудий, на ее состав и свойства влияют вносимые удобрения, мелиоративные мероприятия и др. При этом ее свойства изменяются значительно быстрее, чем это происходит в природных условиях. Действие природных факторов продолжается, но сильно видоизменяется. Влияние климата на обрабатываемую почву становится иным, в особенности в условиях мелиорации - орошения и осушения. С заменой природной растительности на культурную изменяются состав почвенных микроорганизмов и характер биохимических процессов.

В результате правильной агротехники, применения высоких доз органических удобрений, фитомелиорации и других приемов создаются окультуренные и культурные почвы.

Знание законов развития почв необходимо для целенаправленного расширенного воспроизводства почвенного плодородия. Проект землеустройства, составленный с учетом взаимосвязей всех факторов почвообразования в ландшафте, - важная предпосылка для применения системы земледелия, обеспечивающей формирование почв с более высоким уровнем эффективного и потенциального плодородия. Если же производственная деятельность осуществляется без учета условий развития почв и их свойств, то возникают такие отрицательные последствия, как эрозия, засоление, заболачивание, загрязнение, дегумификация, разрушение структуры почв и др.

Почвообразование – это сложный природный процесс образования почвы из горной породы под воздействием факторов почвообразования в пределах биогеосферы Земли.

Почвообразование – важное звено в процессе геологического и биологического круговорота вещества и энергии. Геологический круговорот – это процесс переноса веществ с суши в океан и обратно. Биологический круговорот – это совокупность процессов обмена веществом и энергией между почвой, материнской горной породой, атмосферой и биотой.

Почвообразование – это специфический биосферный процесс, в результате которого почва приобретает ряд специфических характеристик, отсутствующих в материнской почвообразующей породе и отличающих почву от всех других компонентов биосферы. К числу наиболее существенных характеристик такого рода относят наличие в почве специфического органического вещества – почвенного гумуса и биофильных элементов. Биофильные элементы – это элементы, которые живые организмы поглощают из геохимической среды организмами и используют их в процессах обеспечения жизни. К ним относятся: макроэлементы - N, С, О, Н, Са, Mg, Na, К, Р, S, Cl, Si, Fe и микроэлементы - Сu, Со, Mn, Zn, V, Ni, Mo, Sr, В, Se, F, Br, I.

В результате почвообразования почва приобретает специфическое строение. Почвенный профиль представляет собой систему горизонтов , более или менее параллельных дневной поверхности, формирование которых обусловлено механизмами почвообразования.

Основные факторы почвообразования

Почвообразовательный процесс протекает под влиянием внешних по отношению к почве природных условий – факторов почвообразования. Факторы почвообразования следует разделить на два типа: природные (естественные) и антропогенные (искусственные).

Природные (естественные) факторы.

Выделяют шесть природных факторов почвообразования:

1. материнские, или почвообразующие горные породы;

2. климат;

3. рельеф;

4. растения и живые организмы;

5. земное тяготение

Все природные факторы являются равнозначными. Каждый из них оказывает свое специфическое влияние на почвообразование и без участия какого-либо из них почвообразование невозможно.

Почвообразующая порода является той основой, из которой формируется почва. Минеральная часть в подавляющем большинстве почв составляет 90 –95% почвенной массы. Выделяют две основные функции материнской горной породы в почвообразовании: формирование состава почвенных масс и подстилающей породы. Состав горных пород определяет химический, минералогический, гранулометрический состав будущих почв (рис. 2.2.), например, наиболее богатые почвы формируются на карбонатных суглинках, а на песках они беднее, однако теплее и лучше аэрированы. Порода в значительной степени определяет и скорость почвообразования. Материнские породы на территории России большей частью представлены четвертичными осадочными смешанными горными породами.

Рисунок 2.2. Функции и роль почвообразующей горной породы в формировании почв.

Климатический фактор определяет обеспеченность почвообразования влагой (атмосферные осадки) и энергией (солнечная радиация – свет и тепло). Климат на различных широтах земного шара различен. Различают арктический, субарктический, умеренный, субтропический и тропический климат. В соответствии с климатическими условиями различают и растительные зоны, отличающиеся количеством растительного органического вещества, и, соответственно, скоростью и продолжительностью биологического круговорота и тип процесса почвообразования. Благоприятные для жизни гидротермические условия обеспечивают протекание в почве процессов, влияют на сообщества растительных и животных организмов, увеличивая их продуктивность, что в конечном итоге влияет на интенсивность почвообразования. Известно, что при повышении температуры на 10 о С скорость химических реакций увеличивается в 2–4 раза (правило Вант-Гоффа) (табл. 2.1.).

Таблица 2.1. Суммы активных температур в различных географических поясах

*Сумма активных температур – показатель, характеризующий количество тепла и выражающийся суммой средних суточных температур воздуха или почвы, превышающий определённый порог: 0, 5, 10 о С или биологический минимум температуры, необходимой для развития растения. Например, потребность некоторых культур в тепле: яровая пшеница 1200–1700; овёс –1000÷1600; просо – 1410÷1950; гречиха – 1200÷1400; кукуруза – 1100÷2900; картофель – 1200÷1800.

Водный режим географических поясов определяют по отношению среднегодовой суммы осадков к годовой испаряемости – так называемый коэффициент увлажнения (КУ) Г.Н. Высоцкого-Н.Н. Иванова. Он является наиболее объективным показателем атмосферного увлажнения. При КУ >1 увлажнение избыточное (наблюдается в высоких широтах – примерно к северу и к югу от 50-й параллели), а при КУ<1 – недостаточное увлажнение (например, в пустынях КУ практически приближается к нулю).

Рельеф определяется характером чередования пониженных и повышенных участков суши. Различают три вида рельефа: микрорельеф (колебания высот до нескольких метров); мезорельеф (колебания высот до нескольких десятков метров); макрорельеф (колебания высот от нескольких десятков до нескольких сот метров). Влияние рельефа связано с количеством поступающего на поверхность почвы света, тепла и влаги. На степень освещения и нагрева почв влияет угол уклона рельефа, экспозиция уклона, крутизна (на южном склоне больше тепла, чем на северном). Рельеф перераспределяет полученную из атмосферы воду. Больше всего воды поступает в низинную часть рельефа. Все поднятия на земле – положительные элементы рельефа, на них меньше всего влаги. Обычно сверху находится грубая механическая порода (валуны, камень, гравий), снизу более мелкий и тонкий механический состав (суглинки, лёсы). Положительные элементы рельефа не участвуют в процессах почвообразования путём грунтовых вод, а отрицательные участвуют. Рельеф оказывает влияние на климатические условия, а соответственно на жизнь растений, животных, микроорганизмов, на перераспределение тепла и влаги, что сказывается на процессах почвообразования в целом. Кроме этого рельеф обусловливает перемещение почвенных масс по склону в результате эрозионных и аккумулятивных процессов.

Функции растительных и живых организмов в почвообразовании весьма разнообразны. Почвообразование является биогенным процессом, и оно начинается с момента появления растений и живых организмов на массивно-кристаллических или осадочных породах. Растительные и живые организмы являются единственным источником органического вещества, которое служит материалом для образования почвенного гумуса. Другая важная функция организмов базируется на способности живого вещества к избирательному поглощению элементов из почв. Благодаря этому свойству организмы в существенной степени определяют химический состав почв.На рис. 2.2. представлены растительные и живые организмы, без участия которых невозможен почвообразовательный процесс.

Зеленые низшие и высшие растения используют в процессе роста радиационную энергию Солнца, вовлекая в биологический круговорот огромное количество химических элементов, ежегодно формируя около 233 млрд. т органического вещества на поверхности и внутри почвы. Корни растений чисто механически разрыхляют почву, увеличивая водо- и воздухопроницаемость пород, изменяют своими выделениями свойства материнских пород, что способствует развитию микроорганизмов.

Микроорганизмы за счет выделяемых ими ферментов разлагают органические вещества и образуют органо-минеральные соединения – гумус. По данным Е.Н. Мишустина (1987) количество микроорганизмов колеблется от нескольких сотен в 1 г дерново-подзолистых почв до 3 миллиардов в черноземных почвах. Масса микроорганизмов может составлять от 3 до 8 т/га в черноземных почвах.

Грибы разлагают клетчатку, лигнин и другие органические вещества почвы и также способствуют образованию гумуса.

Дождевые черви (живут на глубинах до 12 м), проделывая ходы в почве, рыхлят и аэрируют ее, что способствует развитию корневой системы растений, кроме того, перерабатывая органические остатки, образуют гумус. За один год черви, живущие на 1 га способны переработать до 100 т органических остатков и перемешать ~120 т земли.

Насекомые и животные также активно разрушают органическое вещество, минерализуют его и, тем самым, выступают посредниками в обмене между почвой, атмосферой, обеспечивая круговорот элементов питания.

Земное тяготение. А.А. Роде и В.Н. Смирнов считают гравитационное поле Земли фактором, который определяет нисходящий процесс передвижения жидких и твердых веществ.

Время . Возраст почв исчисляется с начала почвообразовательного процесса. Почва – природное, постоянно изменяющееся природное тело. Считается, что тот вид, который сегодня имеют все существующие на Земле почвы, представляет собой лишь одну из стадий в длительной и непрерывной цепи их эволюции, а отдельные теперешние почвенные образования, в прошлом представляли другие формы и в будущем могут подвергнуться существенным превращениям даже без резких изменений внешних условий.

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

Однако в пределах разных частей суши, которые одновременно освободились от водного или ледникового покрова, почвы далеко не всегда будут иметь 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 обстоятельствах. Относительным возрастом почв называют различие в стадиях развития почв на одной общей территории, имеющей одинаковый абсолютный возраст.

Время развития зрелого почвенного профиля для разных условий – от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. (Согласно данным, Л. Александровского увеличение мощности гумусового горизонта до 15 см происходит приблизительно за 100 лет). Возраст территории вообще и почвы в частности, а также изменения условий почвообразования в процессе их эволюции оказывают существенное влияние на строение, свойства и состав почвы. При сходных географических условиях почвообразования почвы, имеющие неодинаковые возраст и историю, могут существенно различаться и принадлежать к разным классификационным группам.

Итак, можно констатировать, что все естественные факторы почвообразования взаимосвязаны и действуют одновременно, оказывая влияние не только на интенсивность биологического круговорота и почвообразования, но и друг на друга. Так, изменение микроклиматических условий может вызвать смену растительного покрова и почв. Почвы в свою очередь могут оказать воздействие на смену растительности и изменить микроклиматическую обстановку

Антропогенные (искусственные) факторы . Влияние хозяйственной деятельности человека на почвообразование проявляется в регулировании состава и характера растительности, изменении свойств самих почв и процессов, протекающих в них. На огромных лесных и сельскохозяйственных территориях производят механизированную обработку почв, при которой уничтожается естественная растительность, эксплуатируются леса, проводятся мелиоративные работы, вносятся органические, бактериальные и минеральные удобрения. Происходит изменение естественных физических и химических свойств почв, приостанавливаются нежелательные для человека направления процессов почвообразования, изменяются биологические свойства. При увеличении, например, содержания кальция (известковании) в почве становится больше органического вещества, меняется реакция среды, возрастает количество микроорганизмов и элементов питания; в результате повышается плодородие почвы. Осушение приостанавливает болотный процесс, а орошение в засушливых районах создает условия для накопления органического вещества в почвах, повышая плодородие почв и урожай растений.

В результате хозяйственной деятельности человека изменяются характер и интенсивность биологического круговорота веществ, почвы дополнительно получают органическое вещество и элементы питания, формируется мощный пахотный горизонт, создаются окультуренные почвы с повышенным плодородием. Различной хозяйственной деятельностью охвачено 500 млн. га земель. Однако применение неправильных приемов ведения хозяйства вызывает развитие неблагоприятных почвообразовательных процессов: заболачивания, засоления, разрушения органического вещества и потери элементов питания.



В. В. Докучаев установил тесную связь между почвами и природными условиями среды, которые назвал факторами почвообразования. К их числу относятся растительный и животный мир, почвообразующая, или материнская, порода, климат, рельеф местности и возраст страны. В последующем В. Р. Вильяме определил шестой фактор почвообразования - производственную деятельность человека. В. В. Докучаев выдвинул основное принципиальное положение о необходимости изучения не только отдельных факторов и явлений природы, но и закономерных связей между ними. Он же выделил три группы явлений, взаимосвязанных между собой: факторы почвообразования - процессы почвообразования - свойства почвы.
Основное свойство почв - плодородие тесно связано с характером почвообразования, а сам процесс - с природными условиями среды.
Роль живых организмов. Растительность (высшая и низшая) создает в природе биологический круговорот зольных веществ и снабжает почву органическими остатками. Она является основным фактором почвообразования. Сущность процесса почвообразования проявляется в природе через растительные формации. Растительные формации представляют собой комбинации растений, высших и низших, взаимодействующих в определенных условиях среды.
На территории СССР выделяют следующие группировки растительных формаций (по Н. Н. Розову): 1) деревянистые формации (таежные леса, широколиственные леса, леса влажных субтропиков); 2) переходные деревянисто-травянистые формации (ксерофитные леса); 3) травянистые формации (суходольные и заболоченные луга, степи умеренного пояса, субтропические кустарниковые степи); 4) пустынные формации; 5) ли- шайниково-моховые формации (тундра, верховые болота).
Каждая группа растительных формаций характеризуется своими особенностями: составом органических веществ, характером их поступления в почву и разложением, а также взаимодействием продуктов распада с минеральной частью почвы.
Различия в растительности - основная причина многообразия почв в природе. В одних и тех же условиях таёжно-лесной зоны под хвойными сомкнутыми лесами развиваются подзолистые почвы, на лугах формируются дерновые почвы.
В зависимости от биологических особенностей по количеству и качеству создаваемой биомассы, характеру воздействия на процесс почвообразования зеленые растения подразделяются на деревянистые и травянистые.
Деревянистые растения (деревья, кустарники, полукустарники) - многолетние, живущие десятки и сотни лет. Ежегодно у них отмирает только часть наземной массы (хвоя, листья, ветви, плоды), и она откладывается на поверхности почвы в виде опада, или лесной подстилки.
Деревянистые растения характеризуются созданием огромной биомассы, главным образом наземной, но ежегодный опад меньше прироста и поэтому с опадом, в почву возвращается сравнительно небольшое количество зольных элементов и азота. В опаде деревьев, особенно хвойных, содержится много клетчатки, лигнина, дубильных веществ, смол. Продукты разложения лесной подстилки взаимодействуют с почвой в растворе при промывании толщи почвы осадками.
Травянистые растения. Продолжительность их видуальной жизни колеблется от нескольких недель (эфемеры) до 1-2 лет (злаки) и 3-5 лет (бобовые). Однако корни и корневища живут до 7-15 лет и больше.
Эффект в процессах почвообразования от травянистых растений больше, чем от деревянистых, хотя количество биомассы, создаваемое травянистыми ассоциациями меньше. Это объясняется краткостью жизни травянистых растений и быстрой оборачиваемостью всех компонентов, вовлекаемых ими в биологический круговорот в системе растения-почва (В. А. Ковда). Почва ежегодно обогащается органическими остатками трав в виде наземной массы (при условии, если она не отчуждается) и корней. Корневые остатки в отличие от наземной массы разлагаются непосредственно на месте, в почве, и продукты их разложения взаимодействуют с минеральной частью.
Остатки травянистых растений по сравнению с лесным опадом содержат меньше клетчатки, больше белков, зольных элементов и азота. Для травянистых остатков характерна нейтральная или слабощелочная реакция.
Мхи - растительные организмы, лишённые корневой системы и усваивающие элементы питания всей поверхностью органов. Они прикрепляются к любому субстрату ризоидами. Мхи широко встречаются под пологой леса и на болотах. Они могут поглощать и удерживать большое количество влаги, поэтому процесс разложения растительных остатков протекает медленно, постепенно происходит накопление торфа и заболачивание. Особо следует отметить роль сфагновых (белых) мхов в образовании верховых болот.
Микроорганизмы. Из микроорганизмов я почве широко представлены бактерии, грибы, активомацеты, водоросли и простейшие. Наибольшее количество микроорганизмов встречается в верхних ее слоях, где сосредоточивается основная масса органического вещества и корней живых растений.
Микроорганизмы способствуют разложению органических остатков в почве.
По отношению к воздуху микроорганизмы подразделяются на аэробные и анаэробные.
Аэробы - организмы, для развития которых необходимо присутствие свободного кислорода; анаэробы сяособны жить и развиваться при отсутствии свободного кислорода. Необходимую для жизнедеятельности энергию они получают в результате сопряженных окислительно-восстановительных реакций органических и минеральных соединений. Для реакций разложения и синтеза, идущих в почве, микроорганизмы выделяют различные ферменты. В зависимости от типа почв, степени их окультуренности общее количество микроорганизмов в 1 г почвы может достигать (по Е. Н. Мишустину) в дерново-подзолистых почвах 0,6-2,0 млрд., в черноземах – 2-3 млрд. и т.д.
Бактерии. Наиболее распространенный вид микроорганизмов в почве - бактерии. По способу питания почвенные бактерии делятся на автотрофные, усваивающие углерод из углекислого газа, и гетеротрофные, использующие углерод готовых органических соединений.
Бактерии-аэробы окисляют различные органические вещества в почве, в том числе проводят процесс аммонификации - разложения азотистых органических веществ до аммиака, окисление клетчатки, лигнина и пр. Разложение органических остатков гетеротрофными анаэробными бактериями называется процессом брожения (брожение углеводов, пектиновых веществ и др.). Наряду с брожением в анаэробных условиях происходит денитрификация - восстановление нитратов до молекулярного азота, что может привести к значительным потерям азота в почвах с плохой аэрацией.
Грибы и актиномицеты (лучистые грибы). Количество грибов в 1 г почвы может достигать 200-500 тыс. Грибы относятся к сапрофитам, то есть организмам, использующим углерод из отмерших органических остатков. Грибы - аэробные организмы, они хорошо развиваются при кислой реакции среды, разлагают углеводы,лигнин, клетчатку, жиры, белки и другие соединения.
Животные почвы. Почва представляет собой благоприятную среду для обитания многих видов животных, в том числе червей, насекомых, позвоночных животных. Большинство животных используют органические остатки для своего питания. Они измельчают их, перемещают, перемешивают с минеральной частью почвы.

Почва – сложная динамическая система, в которой постоянно изменяются состав, свойства и энергия. Эти изменения составляют почвообразовательный процесс, зависящий от ряда факторов. В.В. Докучаев (отец русского почвоведения) выделил следующие факторы почвообразования: климат, рельеф, материнские породы, животный и растительный мир, возраст страны (время) и антропогенная деятельность человека.

В начале своих исследований ведущую роль в почвообразовании В. Докучаев отводил климату. В дальнейшем в его работах уже встречается иное высказывание «Почва и грунты есть зеркало яркое и вполне правдивое отражение – так сказать, непосредственный результат совокупного, весьма тесного, векового взаимодействия между Н 2 О, воздухом, землей с одной стороны, растительными и животными организмами и возрастом страны с другой». Здесь подчеркивается значение биологического фактора, действующего совместно с другими факторами.

Климат как фактор почвообразования. Для того чтобы разобраться в сущности его участия в процессе почвообразования, расчленим его на два фактора: лучистую энергию Солнца и атмосферу.

Главный источник энергии для биологических и почвенных процессов – солнечная радиация. Она поглощается земной поверхностью, а затем постепенно излучается и нагревает атмосферу. От поступления на поверхность почвы лучистой энергии непосредственно зависит тепловой режим почвы. Кроме того, что тепло почва расходует на нагревание атмосферного воздуха, т. е. обмен энергией между почвой и атмосферой, часть тепла расходуется на испарение почвенной влаги. В результате ее испарения повышается концентрация почвенного раствора и возрастает его осмотическое давление. Велико влияние на ход почвообразовательного процесса и атмосферы. Первое-это обмен влагой между почвой и атмосферой, интенсивность и ход которого определяется годовой суммой осадков, их распределением в течение года и величиной суммарного испарения, от влажности воздуха и скорости ветра. Суммарное испарение складывается из испарения влаги осадков, задерживаемых растительным пологом, испарения с поверхности почвы и транспирации.

Совместным влиянием лучистой энергии Солнца и атмосферы определяются типы водного и теплового режимов почвы или, гидротермический режим. Последний влияет на скорость разложения и выщелачивания органических остатков, скорость распада минералов и др. Кроме того, атмосфера - источник кислорода для происходящих в почве процессов окисления, дыхания корней и разложения органических веществ, а также источник азота, его окислов, некоторых солей и пыли. Между атмосферой и почвой непрерывно проходит газообмен, главным образом кислородом из атмосферы и СО 2 из почвы.

Климат оказывает прямое и косвенное влияние на почвообразование. Прямое влияние проявляется в непосредственном воздействии элементов климата (увлажнение почвы осадками и ее промачивание, нагревание и охлаждение и т.д.), косвенное – через воздействие климата на растительный и животный мир.

Климат (осадки, температура) – это доминирующий и активный фактор в формировании почв. Непосредственное проявление климата на формирование почвы заключается в следующем :

1. накоплении карбонатов кальция и других солей на поверхности почвы в зонах с незначительным количеством осадков.

2. формировании кислых почв во влажных зонах с интенсивными процессами разложения и выщелачивания.

3. эрозии почв на склонах (водная эрозия), разрушении почвенного покрова в зонах ветровой эрозии.

4. определенное сочетание температурных условий и увлажнения обуславливает тип растительности, темпы создания и разрушения органического вещества, состав и интенсивность деятельности почвенной микрофлоры и фауны.

5. с климатическими условиями тесно связаны процессы превращения минеральных соединений в почве (направление и темп выветривания, аккумуляция продуктов почвообразования и т.д.).

Организмы и их роль в почвообразовании. В почвообразовании участвуют 3 группы организмов - зеленые растения на, микроорганизмы и животные, образующие на суше сложные биоценозы. В процессе их 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 почв – плодородия.

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

Зелёные растения – единственный первоисточник органических веществ в почве. Основной функцией их как почвообразователей следует считать биологический круговорот веществ (почва – растение – почва) . Следствие биологического круговорота – аккумуляция потенциальной энергии и элементов азотного и зольного питания растений в верхней части почвы, обуславливающая постепенное развитие почвенного профиля и основного свойства почвы – ее плодородия. Зеленые растения участвуют в трансформации минералов почв – разрушении одних и синтезе новых, в формировании сложения и структуры всей корнеобитаемой части профиля, влияют на физические свойства (плотность), реакцию (рН) почвы, регулируют водно-воздушный и тепловой режим. Характер участия зеленых растений в почвообразовании различен в зависимости от типа растительности и интенсивности биологического круговорота. Различают следующие растительные формации:

а) группа деревянистых формаций (таежные леса, широколиственные леса, влажные леса);

б) группа переходных деревянисто-травянистых формаций (ксерофитные леса, саванны);

в) группа травянистых формаций (суходольные и заболоченные луга, травянистые прерии, степи умеренного пояса);

г) группа пустынных формаций (суббореальная с летним циклом вегетации, субтропическая с зимним циклом вегетации и тропическая);

с) группа лишайниково-моховых формаций (тундры, верховые болота).

Каждая из названных растительных формаций характеризуется своими особенностями в составе органического вещества, в поступлении его из почвы, в процессах разложения органического вещества и во взаимодействии продуктов распада с минеральной массой почвы. Лесная растительность преобладает на земной поверхности по своей биомассе (10 11 -10 12 т) она образует сложный многокомпонентный биоценоз в составе древесных, кустарниковых, травянистых и мохово-лишайниковых формаций. В различных условиях под разными типами леса формируются разные почвы (под хвойными лесами – подзол, под широколиственными лесами – бурые лесные почвы, под травянистыми лесами – серые лесные почвы и т.д.).

Травянистая растительность по суммарной биомассе несколько уступает лесным формациям (10 10 -10 11 т). Под луговой травянистой растительностью формируются дерново-подзолистые, дерновые и дерново-луговые почвы, под травянистой ксерофильной растительностью – черноземы, каштановые почвы и сероземы.

Микроорганизмы . 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 (таблица 1).

Наибольшим содержанием микроорганизмов характеризуются черно-

земные и сероземные почвы, наименьшим – почвы тундры и северной тайги. Масса микроорганизмов составляет от 3 до 7-8 т/га.

Таблица 1 - Количество микроорганизмов в почвах России (Е.Н. Мишустин)

Бактерии - наиболее распространенная группа микроорганизмов в почве, они осуществляют процессы превращения органических и минеральных соединений в почвах. По отношению к потребностям в свободном кислороде различают аэробные и анаэробные (не используют свободный О 2) бактерии.

Актиномицеты - используют в качестве источника углерода различные органические соединения. Они могут разлагать клетчатку, лигнин, перегнойные вещества почвы. Участвуют в образовании гумуса.

Грибы - они активно участвуют в процессах минерализации и гумификации органических веществ. Грибы синтезируют различные кислотные соединения (уксусную, лимонную и др. кислоты). Их активная деятельность способствует образованию фульвокислотного гумуса и активному разрушению минералов.

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 СО 2 и выделяя в воду О 2 . Водоросли активно участвуют в процессах выветривания пород и в первичном процессе почвообразования.

Лишайники - группа грибов, сожительствующих с наземными водорослями, т.е. они состоят из гриба и водоросли. Гриб обеспечивает водоросли водой и растворенными в ней минеральными веществами, водоросли же вырабатывают углеводы, которые использует гриб. С момента поселения лишайников на горных породах начинается более интенсивное биологическое выветривание и первичное почвообразование.

Все группы микроорганизмов наиболее активны при рН, близкой к нейтральной, при хорошей аэрации почвы и достаточном количестве органического вещества.

Микроорганизмы и почвообразование . Микроорганизмы выполняют весьма важные и многообразные функции в превращении веществ и энергии при почвообразовании, главными из которых являются:

Трансформация органических веществ;

Образование различных простых солей;

Участие в разрушении и новообразовании почвенных минералов;

Миграция и аккумуляция продуктов почвообразования;

Фиксация азота атмосферы (клубеньковые бактерии);

Формирование и динамика биохимического, питательного, окислительно-восстановительного, воздушного режимов почвы и т.д.

Животные, населяющие почву и их роль в процессах почвообразования. Почвенная фауна весьма многочисленна и разнообразна. К животному миру, принимающему активное участие в жизни почвы, относятся различные представители простейших (Protozoa – жгутиковые, корненожки и инфузории), беспозвоночных (дождевые черви, клещи и др.) и позвоночных животных (грызуны, землерои и т.д.).

Вопрос о роли простейших в почвенных процессах пока не выяснен. Одни исследователи считают, что простейшие, истребляя почвенные бактерии (питаются ими), оказывают вредное влияние на плодородие почвы, другие отмечают, что интенсивность микробиологических процессов в почве в присутствии Protozoa не ослабляется, но даже повышается.

Роль беспозвоночных в почвообразовании многогранна. Проделывая многочисленные ходы и норки, они улучшают физические свойства почв: повышают ее пористость, аэрацию, влагоемкость и водопроницаемость. В почвах, обогащенных продуктами жизнедеятельности дождевых червей – капролитами, возрастает количество гумуса, увеличивается сумма обменных оснований, снижается кислотность, в почве образуется большее количество водопрочной структуры. Улучшая структуру почвы, беспозвоночные изменяют воздушный режим и улучшают химический состав почвы.

Позвоночные животные (грызуны) роют в почве норы, ходы, перемешивая и выбрасывая на поверхность огромное количество земли. Некоторые из них образуют в почве так называемые кротовины - ходы, засыпанные массой почвы или породы (изменяются физические свойства, плотность, аэрация, водопроницаемость и др. свойства почвы).

Рассматривая влияние растительного и животного мира (флора и фауна) на процесс образования почвы, можно сделать вывод, что биологический фактор является ведущим в почвообразовании.

Влияние рельефа на почвообразование и плодородие почвы . Рельеф - это конфигурация или топография поверхности суши. Различают 3 группы форм рельефа: макрорельеф, мезорельеф и микрорельеф.

Под макрорельефом понимают самые крупные формы рельефа, определяющие общий облик большой территории: равнины, плато, горные системы. Образование макрорельефа связано главным образом с тектоническими явлениями в земной коре.

Мезорельеф – форма рельефа средних размеров (холмы, лощины, долины, террасы и их элементы – плоские участки, склоны разной крутизны). Возникновение мезорельефа связано в основном с экзогенными геологическими процессами (медленные поднятия и опускания отдельных участков суши).

Микрорельеф - мелкие формы рельефа, занимающие незначительные площади (от нескольких дециметров до нескольких сотен квадратных метров), с колебаниями относительных высот в пределах одного метра (бугорки, понижения, западины).

Значение рельефа в формировании почв и развития почвенного покрова велико и разнообразно. Рельеф выступает как главный фактор перераспределения солнечной радиации и осадков в зависимости от экспозиции и крутизны склонов и оказывает влияние на водный, тепловой, питательный, окислительно-восстановительный и солевой режимы (рисунок 1).

Рисунок 1 - Взаимосвязь распределения почв в связи с рельефом,

почвообразующими породами и типами леса

Почвы одной и той же климатической зоны, расположенные на крутых склонах и формирующиеся на идентичных почвообразующих породах, имеют менее мощные горизонты по сравнению с почвами пологих склонов. Это вызвано поверхностным стоком, вследствие чего в почву попадает только часть осадков, причем эти почвы подвергаются довольно сильной эрозии. На более пологих склонах в почву поступает больше воды, а следовательно, и растительность на ней богаче, выше содержание органического вещества. Поверхности разного наклона и экспозиции получают неодинаковое количество солнечной радиации, что отражается на условиях температурного и водного режима. Почвы на солнечных склонах более теплые, отличаются от остальных почв более высоким термическим коэффициентом. В низинах, впадинах накапливаются воды, стекающие с более высоких близлежащих зон. Такие условия благоприятствуют росту биомассы, медленному разложению органических остатков и формированию почв с большими запасами органического вещества.

В настоящее время выделяют по положению в рельефе и по определяемому им перераспределению осадков следующие группы почв, которые называются рядами увлажнения.

Автоморфные почвы – формируются на ровных поверхностях и склонах в условиях свободного стока поверхностных вод, при глубоком залегании уровня грунтовых вод (УГВ > 6м).

Полугидроморфные почвы - формируются при кратковременном застое поверхностных вод или при залегании УГВ на глубине 3-6 м (капиллярная кайма может достигать корней растений).

Гидроморфные почвы – формируются в условиях длительного застоя вод или при УГВ < 3м (капиллярная кайма может достигать поверхности почвы).

Отмеченные особенности влияния рельефа на почвообразование имеют большое значение в земледелии, т. к. разнообразие рельефа на сельскохозяйственных угодьях ведет к неоднородности почвенных условий возделывания растений, необходимости применять дифференцированную агротехнику и т. п.

Время как фактор почвообразования (возраст почв). Фактор времени («возраст страны» – по В.В.Докучаеву) имеет огромное значение в формировании и развитии почв. Процесс почвообразования (сезонный, годичный, многолетний) вносит определенные изменения в превращении органических и минеральных веществ в почвенном профиле. Современные почвы – результат длительного почвообразовательного процесса, превращающего исходную горную породу в новое природное тело. Различают понятие абсолютного и относительного возраста почв.

Абсолютный возраст - время, прошедшее с начала формирования почвы до настоящего времени. Он колеблется от нескольких лет до миллионов лет. Наибольший возраст имеют почвы тропических территорий, не претерпевших различного рода нарушений (водная эрозия и т. д.) Самые молодые почвы развиты в современной пойме.

Относительный возраст - характеризует скорость почвообразовательного процесса, быстроту смены одной стадии развития почвы другой. Он связан с влиянием состава и свойств пород, условий рельефа на скорость и направление почвообразовательного процесса.

Значение почвообразующих пород в формировании плодородия почв. Роль почвообразующих пород в почвообразовании определяется тем, что они в значительной степени влияют на состав, свойства формирующихся из них почв. Это, в свою очередь сказывается на скорости преобразования минеральной массы при почвообразовании, закреплении органических веществ и т. п. Минералогический, химический игранулометрический составпород определяет условия произрастания растений, оказывает большое влияние на гумусонакопление, оподзоливание, оглеение, засоление и другие процессы и, конечно же, на водные свойства (водопроницаемость, влагоемкость, водоподъемная способность), воздушный и тепловой режимы.

По содержанию щелочноземельных и щелочных оснований почвообразующие породы делятся на засоленные, карбонатные и выщелоченные. В выщелоченных породах содержится не более 1-3% каждого из окисей Са 2+ , Mg 2+ , Na + и К + . Карбонатные породы содержат до 15-20% карбонатов Са 2+ (СаСО 3). В засоленных породах наряду с карбонатами Са 2+ много сульфатов и хлоридов Са 2+ , Mg 2+ , Na + .

Почвы наследуют геохимические черты исходного материала почвообразующих пород.

В настоящее время накоплено много научных данных, подкрепленных практикой, позволяющих осуществлять в земледелии научно обоснованный комплекс агромероприятий по сохранению и повышению плодородия почв. В результате земледельческого использования почв человек создал новые биоценозы – агробиоценозы. Возникли совершенно новые взаимоотношения культурных растений с животным населением почвы, с окружающей средой.

Производственная деятельность человека. Производственная деятельность человека - специфический и мощный фактор воздействия на почву (обработка, удобрения, химическая и водная мелиорация и т.д.) и на весь комплекс окружающих условий развития почвообразовательного процесса (растительность, элементы климата, гидрологию).

В результате земледельческого использования почв человек создал новые биоценозы – агробиоценозы. Возникли совершенно новые взаимоотношения культурных растений с животным населением почвы, с окружающей средой.

Значение положительное (positive) создается более высокое эффективное плодородие почв - удобрения, орошение, химическая мелиорация и т.д.).

Влияние отрицательное (negative) - эрозия, вторичное засоление, заболачивание, загрязнение почвенной среды, атмосферы, ощелачивание, осолонцевание почв и т.д.).

Факторы почвообразования оказывают специфическое воздействие на почву и не могут быть заменены друг другом. В этом смысле они равнозначны. Взаимодействие факторов почвообразования привело к образованию почвенных зон с преобладанием в каждой из них характерных типов почв: подзолистых, серых лесных, черноземов, каштановых и др. Эти почвы называют зональными (горизонтальная на равнинах и вертикальная в горахзональности).Среди зональных почв встречаются также другие почвы. Их образование не подчиняется законам зональности, а обусловлено влиянием рельефа и различием в составе и свойствах материнских пород. Так, в южно-таежной подзоне таежно-лесной зоны среди дерново-подзолистыхпочввстречаются дерново-глеевые, дерново-карбонатные почвы. Во всех почвенных зонах имеются болотные и пойменные почвы. В сухо-степной зоне среди каштановых почв характерно наличие солонцов. Указанные почвы, не имеющие преобладающего распространения в почвенных зонах, называют азональными или интразональными.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Факторы почвообразования

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

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

Почвообразующие породы.

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

Климат. 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.

2. Антро погенный фактор почвообразования

Антропогенный фактор почвообразования, одна из составляющих процесса формирования почвы. В последние 10-летия возрастающее воздействие антропогенных факторов привело к возникновению сложных экологических проблем: парниковому эффекту, выпадению кислотных дождей, обезлесиванию, загрязнению окружающей среды токсикантами и др. Появление на Земле человека и его последующая хозяйственная деятельность положили начало процессу разрушения биосферы. Применение огня, вырубка лесов, охота и пастбищное животноводство, земледелие (вначале примитивное, затем высокоинтенсивное, с применением тяжелых машин и химикатов), повсеместное загрязнение экологической среды чужеродными хим. соединениями, постройка дорог, поселений и городов, использование наземного и воздушного транспорта, строительство многочисленных горных выработок и шахт, заводов и фабрик, войны 19 и 20 вв.-- все это привело к глубокому разрушению важнейших компонентов биосферы, нарушению почти замкнутых природных биогеохимических циклических процессов и исчезновению нормальных экологических условий существования живых организмов. Наиболее губительной для биосферы является непрерывное уничтожение растительной биомассы (лесов, лугов и степей, болотной растительности низменностей, пойм, дельт, побережий и мелководий), т. к. оно сопровождается ослаблением фотосинтеза -- единственного процесса аккумуляции на Земле биологически полезной для создания продовольствия и кормовой массы энергии. Столь же губительными являются эрозия почв и уменьшение их плодородия (стерилизация, потеря гумуса). Оба процесса, а также послеледниковое обсыхание материков (особенно ярко выраженное в Евразии, Африке, Австралии), привели к регион, процессам аридизации и опустынивания обширных участков суши. Попытки людей бороться с опустыниванием с помощью широкого орошения, как правило, оканчивались развитием т. н. вторичного засоления почв, их биол. бесплодием, дефицитом пресных вод и т.д. Современная индустрия, города и транспорт, использующие ископаемое топливо и сырье, являются причиной химического загрязнения экологических систем различными токсичными (особенно углеводородными) отходами, выбросов в природную среду недоокисленных соединений азота и серы (см. Загрязнение воздушного бассейна). Окисляясь в атмосфере, оксиды азота и серы ведут к образованию т. н. «кислотных дождей», содержащих свободные серную и азотную кислоты, которые вызывают интенсивное подкисление и выщелачивание почв в зонах выпадения таких осадков (см. Загрязнение почв). Вследствие этого на обширных территориях формируются вторичнокислые почвы с низким плодородием. Гибнут продуктивные реки и озера. В районах интенсивного земледелия с применением минеральных физиологически кислых удобрений вследствие избыточного их использования развиваются, кроме того, процессы вторичного подкисления почв и сельскохозяйственных угодий, что приводит к сокращению пригодных к пахоте земель. В естественных условиях процесс почвообразования идет со скоростью 0,1 мм/год . В настоящее, время общий объем глобальных антропогенных нагрузок на почв, покров стал соизмерим с действием природных факторов; по данным В. А. Ковды, техногенное давление на 1 км 2 территории достигает по азоту 5-15, по сере -- 3-28 т/год при общем объеме поступления в почву с органическими остатками около 1 млн т азота. В районах интенсивного земледелия и с высокой концентрацией промышленного производства техногенная трансформация почв стала не только соизмерима с интенсивностью природного почвообразовательного процесса, но и значит, его превышает. Общая площадь пахотных угодий в Челябинской области составляет 3,2 млн га . При обработке пахотного слоя толщ. 22 см и объемной массой 1,15г/см 3 ежегодно подвергается механическому воздействию (переворачивается, перемещается, измельчается, разрушается и заново создается) 8,1 км 3 почвы. Внесенные в почву удобрения; мелиоранты, средства защиты растений становятся неотъемлемой частью почвы и, следовательно, принимают активное участие в процессе превращения и передвижения веществ и энергии, протекающем в почвенной толще. Длительное вмешательство в естественное почвообразование приводит к снижению плодородия почв. В Челябинской области насчитывается 29,3 тыс.га эродированных земель, 40,5 тыс. га эрозионно опасных и 1128 тыс.га дефляционно опасных. Площадь почв с реакцией pH<5,6 составляет 709,9 тыс.га , нарушенных земель -- 26,8 тыс.га . По данным космических съемок, суммарная площадь загрязнения земель 29,5 тыс.км 2 , вместе с почвами, загрязненных радионуклидами, -- 50 тыс.км 2 , или 56% территории. При все усиливающихся темпах антропогенного воздействия на почву это может привести к ее деградации, экологической катастрофе. Необходимы срочные меры по восстановлению плодородия почв: ландшафтное земледелие, внедрение природоохранных, ресурсосберегающих технологий обработки почвы, приемов биологизации земледелия и т. п. (См. также Воспроизводство плодородия почв.)

3. Законы географии почв

О закономерностях географического распространения почв на земной поверхности впервые написал В.В. Докучаев в работе «К учению о зонах природы» на примере Русской равнины. К основным законам географии почв относят: закон горизонтальной (широтной) почвенной зональности; закон фациальности (провинциальности) почв; закон аналогичных топографических рядов; закон вертикальной зональности.

Законы горизонтальной и вертикальной почвенной зональности были сформулированы В. В. Докучаевым в 1899 г. в работе «К учению о зонах природы». «Поскольку все важнейшие почвообразователи распределяются на земной поверхности в виде поясов или зон, вытянутых более или менее параллельно широтам, то неизбежно, что и почвы... должны располагаться на земной поверхности зонально, в строжайшей зависимости от климата, растительности и пр.». Эта концепция получила развитие в работах К.Д. Глинки, Л.И. Прасолова, И.П. Герасимова, В.А. Ковды, Н.Н. Розова, Е.В. Лобовой и др.

Закон горизонтальной зональности говорит о том, что основные типы почв распространены на равнинах по континентам или в виде широтных почвенных зон (полос), последовательно сменяющих друг друга при изменении широты местности в зависимости от изменения всех важнейших почвообразователей (природных компонентов) от экватора к полюсам, а в России с севера на юг.

Основа зональности -- неравномерное поступление солнечной энергии на разных широтах Земли из-за ее шарообразности и кругового вращения. С широтным распределением тепла связано так же распределение влаги, выпадение осадков, а в связи с этим развитие зональных растительных и почвенных спектров.

Наиболее крупные единицы в почвенном покрове Земли -- широтные. Они представляют собой совокупности широтных почвенных зон и горных почвенных структур по сходству радиационных и термических условий, вернее, с неравномерным поступлением солнечной энергии на разных широтах. В зависимости от особенностей климата различают арктический, субарктический умеренный, антарктический, субантарктический умеренный, тропический, субтропический умеренный, экваториальный, субэкваториальный умеренный пояса. В Северном полушарии Земли выделены пояса: полярный, бореальный (умеренно холодный), суббореальный (умеренно теплый), субтропический и тропический. Почвенно-биоклиматические поля подразделяют на почвенно-биоклиматические области -- совокупности, объединенные по радиационным, термическим условиям и увлажнению, континентальности климата, видам растительности. Например, влажные области с лесным таежным или тундровым растительным покровом, переходные области со степным ксерофитно-лесным растительным покровом, сухие области с полупустынями и пустынями.

Проявление закона широтной зональности выражается также в обособлении внутри поясов на внутриконтинентальных равнинах почвенных зон -- территорий с преобладанием одного основного, реже двух типов почв, сопряженных с определенной растительностью. Почвенная зона представляет собой ареал распространения зональных почвенных типов и сопутствующих им интразональных почв. Зональные почвы формируются под зональными растительными сообществами на равнинах, водораздельных возвышенных территориях, на которых на почвообразование не влияют грунтовые воды, а также на территориях, где исключаются застаивание поверхностных вод и приток их со стороны.

В полярном поясе выделяют зону арктических почв Арктики и зону тундровых глеевых и тундровых иллювиально-гумусовых почв Субарктики. Далее следуют зоны: таежно-лесная с подзолистыми и дерново-подзолистыми почвами, широколиственных лесов с бурыми лесными почвами, лесостепная с серыми лесными почвами и черноземами, степная со своеобразными степными подтипами черноземов, сухостепная с каштановыми почвами, полупустынная с бурыми полупустынными почвами. В пустынной зоне Средней Азии и Казахстана развиты в основном серо-бурые пустынные и такыровидные, а на песчаных массивах -- песчаные пустынные почвы. Для зоны сухих субтропиков Средней Азии характерны сероземы, коричневые почвы, а для зоны влажных субтропиков -- красноземы и желтоземы.

Современные исследователи доказали необязательное следование зон параллельно широтам. Например, из-за особенностей увлажнения на океанических окраинах Евразии, в южной половине Северной Америки, в Австралии почвенные зоны распространены почти по меридиальному простиранию. По В. М. Фридланду, почвенные зоны теряют широтно-полосную форму при резком отличии направления изменения увлажнения от направления изменения температурного фактора.

Проявление закона горизонтальной зональности усложняется из-за местных особенностей рельефа, различий в темпах биологического круговорота элементов.

Интразональные почвы -- почвы, не типичные для определенных зон, а встречающиеся во многих зонах (например, болотные, пойменные, солонцы, солончаки).

Азональные почвы -- это молодые почвы, не успевшие приобрести зональные особенности (формирующиеся на свежем аллювии, элювии плотных пород, примитивные щебнистые, молодые рыхлые на песках и т. д.). По современным представлениям, в почвенном покрове выделяют следующие таксономические единицы.

Для равнинных территорий

3. Почвенные зоны

4. Почвенные провинции

5. Почвенные округа

6. Почвенные районы

Для горных территорий

1. Почвенно-биоклиматические пояса

2. Почвенно-биоклиматические области

3. Горные почвенные провинции

4. Горные почвенные зоны

Закон фациальности почв проявляется в обособлении внутри почвенных зон почвенных провинций в связи с биоклиматическими различиями по фациальности. Так, с нарастанием океанического влияния или уменьшением континентальности широтно-зональные почвенные спектры приобретают своеобразную природу.

Закон аналогичных топографических рядов действует во всех почвенных зонах в связи с распределением почв по элементам мезо- и микрорельефа. Во всех зонах распределение почв по элементам рельефа имеет аналогичный характер: на возвышенных элементах рельефа залегают автоморфные или зональные почвы, а в понижениях или отрицательных элементах рельефа -- генетически подчиненные (полугидроморфные, гидроморфные). На склонах находятся переходные почвы. Этот закон получил особое развитие с проведением крупномасштабных почвенных исследований для землеустройства хозяйств.

Закон вертикальной почвенной зональности, или поясности, гласит, что в горных системах основные типы почв распространены в виде поясов, последовательно сменяющих друг друга с нарастанием абсолютной высоты от подножия гор к вершинам в связи с изменением природных условий. Расположение почвенных типов или структур этой зональности определяется положением горной страны в системе горизонтальных почвенных зон, положением ее по отношению к преобладающему движению воздушных масс, наличием температурных инверсий (стекание масс холодного воздуха по склонам в определенные сезоны и застаивание его в депрессиях). Однако возможны и отклонения в связи с положением склонов относительно движения воздушных масс, экспозицией склонов, температурными инверсиями.

4. Роль почвы в природе

Почвенный покров образует одну из геофизических оболочек Земли - педосферу. Основные гео-сферные функции почвы как природного тела обусловлены положением почвы на стыке живой и неживой природы. И главная из них - обеспечение жизни на Земле. Именно в почве укореняются наземные растения, в ней обитают мелкие животные, огромная масса микроорганизмов. В результате почвообразования именно в почве концентрируются жизненно необходимые организмам вода и элементы минерального питания в доступных для них формах химических соединений. Таким образом, почва - условие существования жизни, но одновременно почва - следствие жизни на Земле.

Запасание энергии - следующая общая функция почвы. Почва является важнейшим условием фотосинтетической деятельности растений. Этим путем аккумулируется на Земле колоссальное количество энергии. В.А. Ковда приводит такие данные. В форме топлива, пищи, кормов ежегодно на земном шаре расходуется примерно 7 * 10 12 кВт * ч этой энергии. Еще 16,2 * 10 12 кВт * ч человечество сжигает в виде ископаемого топлива (угля, нефти, газа, торфа), созданного в прошлые геологические эпохи также, по-видимому, растениями. Другие источники энергии (реки, ветер, ядерное топливо) дают неизмеримо меньше энергии. И в настоящее время и, вероятно, еще долго в будущем именно система почва - растения - животные будет главным поставщиком трансформированной энергии Солнца человечеству. Живое вещество неустойчиво, после отмирания организмов оно быстро разрушается, минерализуется, и только небольшая часть его превращается в почве в гумус и надолго сохраняется, обеспечивая нормальное функционирование почв в биосфере.

Третья глобальная функция почвы - обеспечение постоянного взаимодействия большого геологического и малого биологического круговоротов веществ, так как биогеохимические циклы элементов, в том числе таких важнейших биофилов, как углерод, азот, кислород, осуществляются через почву. Эти элементы в разной форме и в разных соотношениях участвуют в синтезе органического вещества растениями. Затем они проходят сложный цикл превращений в почве, и часть продуктов поступает в атмосферу и гидросферу. Тем самым почва участвует в процессе регулирования состава атмосферы и гидросферы. Это четвертая глобальная функция почвы.

Пятая глобальная функция почвы - регулирование биосферных процессов, в частности плотности и продуктивности живых организмов на земной поверхности. Почва обладает не только плодородием, она имеет и свойства, лимитирующие жизнедеятельность тех или иных организмов. Не случайно зарождение древних цивилизаций происходило в тех регионах нашей планеты, где естественное плодородие почв особенно велико. Таким образом, почва - основное средство производства и объект труда в сельском хозяйстве, а ее распределение - причина острых социальных конфликтов.

Заключение

Современное состояние почвенного покрова нашей страны неудовлетворительное и продолжает ухудшаться. Это следует из официальных данных. 40 млн. га представлены низкоплодородными засоленными и солонцовыми почвами, 26 млн. га переувлажнены и заболочены, 5 млн. га загрязнены радионуклидами, из 186 млн. га сельскохозяйственных угодий около 60 млн. га эродированы, в некоторых южных районах России (например, в Калмыкии) идет опустынивание. Для преодоления дальнейшего развития деградации почв, в том числе знаменитого русского чернозема - национального достояния страны, необходимы меры по их защите, и прежде всего совершенствование земельного законодательства. Немаловажную роль должно сыграть и воспитание уважительного отношения к земле-почве, и начинать эту работу надо еще в школе. Мировое сообщество уже пришло к пониманию этого. В США разработан проект "Global Project", одной из задач которого является объединение ученых, учителей школ и школьников для включения почвоведения в школьные программы. В 1997 году уже более 5 тыс. школ из 64 стран мира зарегистрировались для участия в этом проекте. Хочется верить, что на родине почвоведения также поймут всю важность этой инициативы.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Условия почвообразования в Карелии, климат, рельеф, почвообразующие породы, гидрология, гидрография, растительность. Производственная деятельность человека. Систематизация списка почв производственного участка. Рекомендации по рациональному использованию.

курсовая работа , добавлен 23.04.2019


Факторы почвообразования; исследование физической структуры, механического и химического состава разреза. Местоположение и природные условия участка. Строение и морфологические свойства почвы; комплексная оценка: содержание гумуса, СО2, реакция раствора.

курсовая работа , добавлен 15.05.2015


Государственное устройство, структура хозяйства, промышленность Канады. Природные условия, рельеф, климат, внутренние воды и геологическое строение. Экология и качество жизни. Почвы, растительность и животный мир. Международные экономические связи.

курсовая работа , добавлен 26.10.2011


Климат, растительность и рельеф Астраханской области. Почвообразующие породы и зоны расположения. Классификация, строение, свойства почв. Особенности сочетании бурых почв со светло-каштановыми, солонцами и солончаками. Приёмы повышения плодородия.

реферат , добавлен 17.12.2014


Экологические условия почвообразования. Характеристика зональных факторов степей Одесского района: климата, растительности и рельефа. Поверхностные и грунтовые воды степной зоны. Характеристика гранулометрического состава и водно-физических свойств почв.

курсовая работа , добавлен 23.02.2012


Географическое положение Апеннинского полуострова. Факторы почвообразования: почвообразовательные породы, рельеф, живые организмы, климат и время. Разнообразие почвенного покрова Апеннинского полуострова. Использование почв и их экологическое состояние.

контрольная работа , добавлен 03.01.2011


Географическое положение острова Куба. Рельеф острова, протяжённость береговой линии. Геологическое строение и полезные ископаемые. Внутренние воды, природные районы, климат, почвы, растительный и животный мир. Особо охраняемые природные территории.

реферат , добавлен 07.01.2011


Особенности почвообразования на территории пойм, определяющего многие черты генезиса, состава и свойств аллювиальных почв. Характерные элементы равнинного рельефа центральной поймы. Гранулометрический состав и свойства пойменных темногумусовых почв.

презентация , добавлен 03.04.2017


Физико-географическое положение и рельеф, климатические условия и внутренние воды, растительность и животный мир Индокитая. Антропогенная трансформация ландшафтов: процесс обезлесения природной среды и результаты проведения операции "рука фермера".

курсовая работа , добавлен 09.05.2011


Физико-географические положение и природные условия Евразии и Северной Америки. Условия почвообразования степных почв, их сходства и различия в этих странах. Обоснование необходимости рационального использования почв, их охрана и восстановление.