Почва является неотъемлемой составляющей царства природы и играет большую роль в существовании всего живого на нашей планете. Именно в ней происходит взаимодействие всех оболочек Земли – водной, воздушной, подземной.


Наиболее ценной характеристикой этого природного образования выступает плодородие, которое обеспечивает растительность влагой и необходимыми питательными веществами. Что такое почва? Из чего она состоит и какое значение имеет для жизни на земном шаре?

Что такое почва?

Наиболее полное и обширное исследование почвы проводил русский геолог Василий Докучаев, открывший важнейшие закономерности в ее генезисе и географическом распространении. Согласно его теории, почва представляет собой особое природное тело, которое формируется благодаря влиянию нескольких факторов – климатических особенностей того или иного региона, характера и возраста грунта, произрастающей на нем растительности.

В более современном понимании почва – это верхний слой планеты, образуемый путем деятельности живых организмов и выветривания горных пород. В различных районах земного шара толщина этого слоя составляет от нескольких сантиметров до 2–3 метров.


Состав почвы может меняться в зависимости от ее глубины. Если выкопать яму в земле, можно заметить, что сверху располагаются более плодородные черноземы, а снизу лежат так называемые материнские породы, из которых формируется верхний слой.

Из чего состоит почва?

Почва обладает неоднородной структурой и включает в себя частицы разных пород диаметром от 0,001 миллиметра до нескольких сантиметров. Что касается минералогического состава, то он может различаться в зависимости от ее состояния – твердого или жидкого. В твердой почве около 50–60 % объема занимают минеральные компоненты, такие как полевые шпаты, кварц, циркон, каолинит.

Значительную роль в почвообразовании играют гидроксиды железа, марганца, алюминия, карбонаты. Помимо минералов, в твердой почве содержатся органические вещества – гумус, остатки растительного и животного происхождения. Почва в жидком состоянии представляет собой раствор, в котором, помимо вышеуказанных компонентов, в больших количествах присутствует вода.

Как образуется почва?

Условно процесс почвообразования можно разделить на первичный и антропогенный. В первичной фазе формирования почвы происходит взаимодействие объектов органической и неорганической природы.


Иными словами, изначально она состоит из гумусовых и минеральных веществ, впоследствии ее пустоты заполняет почвенный воздух, в ней поселяются живые организмы, которые после гибели разлагаются и обогащают существующий состав органическими веществами.

Антропогенный процесс подразумевает хозяйственную деятельность человека. Люди возделывают почву, высаживают в нее сельскохозяйственные растения, а для получения хорошего урожая добавляют удобрения.

Какие бывают почвы?

В зависимости от преобладания того или иного почвообразующего фактора почвы могут подразделяться на черноземы, каштановые, лесные, подзолистые или слабоподзолистые, тундровые и многие другие.

Василий Докучаев выделял 10 типов верхнего слоя земли, но на сегодняшний день их известно более сотни. Для классификации почв существует целая иерархия, включающая в себя не только типы, но и подтип, род, вид, разряд.

Кто живет в почве?

Почва – благодатная среда обитания для огромного количества живых организмов. Всех существ, которые живут в верхнем слое земли, называют педобионтами. К таковым относятся как одноклеточные, грибы, бактерии или водоросли, так и более крупные представители фауны – дождевые червяки, жучки, пауки. Большинство обитателей почвы питаются остатками сгнивших растений или грибницами.


Есть в грунте и позвоночные животные, например крот. Он идеально приспособлен для существования в темноте, поэтому обладает отличным слухом и практически не имеет зрения. Помимо кротов, среди млекопитающих почва является домом для слепышей, цокоров, слепушонков.

Некоторые животные, такие как суслики, тушканчики и барсуки, питаются на поверхности земли, а в почве зимуют, размножаются и спасаются от врагов.

Почва и ее состав. Почва образуется на границе земной коры и атмосферы.

Почва - это поверхностный слой земной коры на суше, обладающий плодородием.

Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной частей. Твердая часть почвы - это частички разрушенных горных пород и перегной, перемешанные друг с другом. Песчаные и глинистые частицы - неорганическая часть почвы, а перегной - органические вещества. Жидкая часть почвы - это вода с растворенными в ней органическими и неорганическими веществами. Вода заполняет поры между твердыми почвенными частицами. Газообразная часть представляет собой почвенный воздух, который, как и вода, заполняет поры и пустоты между частицами почвы. Из почвы получают питательные вещества, воду и воздух растения. Русский ученый В. В. Докучаев создал науку о почве, законах ее образования и сохранения плодородия - почвоведение .

Почва пронизана корнями растений и служит средой обитания для множества животных и микроскопических водорослей, грибов и бактерий (рис. 174). Именно в ней отмечается самое большое во всей биосфере сгущение жизни. В каждом грамме почвы микроскопических организмов больше, чем людей на Земле. Корни растений и почвенные организмы - такая же неотъемлемая часть почвы, как и частички пород и перегной.

Рис. 174. Почвенные организмы

Условия образования почв. Образование почвы зависит от многих условий: состава горных пород, климата, поверхностных и подземных вод, растительности, животных.

Горные породы, на которых образуется почва, называются почвообразующими (материнскими). На песках формируются песчаные почвы, на глинах - глинистые, на россыпях камней - каменистые.

С климатом связано не только обеспечение почвы теплом и водой. От него зависит скорость выветривания горных пород и образование перегноя, характер растительности и животного мира.

Почвы очень тесно связаны с живыми организмами. Отмирающие растения и их части с помощью микроорганизмов превращаются в перегной. Почвенные животные перерывают и перемешивают почву. Особенно велика роль дождевых червей.

Таким образом, почва - это особое природное тело, в котором живое и неживое вещество сливаются в единое целое.

Рис. 175. Горизонты почвы

Верхний почвенный горизонт - перегнойный . В нем накапливаются остатки отмерших растений и образуется перегной. Ниже находятся переходные горизонты. Здесь происходит переход от перегнойного горизонта к почвообразующей (материнской) породе. Самый нижний горизонт - это сама почвообразующая порода .

Особые условия образования почв - время и хозяйственная деятельность человека. Формирование почвы происходит очень медленно. За 100 лет ее толщина увеличивается всего на 0,5-2 см. В отличие от природных условий, воздействие человека на почву целенаправленно. Люди изменяют почву в соответствии со своими потребностями.

От чего зависит плодородие почв. Плодородие почв определяется их свойствами: содержанием перегноя, влаги, воздуха, а также составом почвообразующих пород. Каменистые и песчаные почвы неплодородны, так как из них легко вымываются минеральные вещества и перегной. Повышают плодородие почв путем внесения удобрений. Чем больше в почве перегноя, тем больше питательных веществ для растений. Самые плодородные почвы - черноземы - сформировались в степях.

Строение почв. В почве выделяется несколько горизонтов, напоминающих слои (рис. 175). Горизонты появляются постепенно, по мере образования почвы. Они не имеют резких границ и плавно переходят один в другой.

Почвенные горизонты отличаются друг от друга количеством перегноя, цветом, составом.

Из-за разнообразия условий образования выделяют много типов почв, имеющих разное строение и свойства. В России наиболее распространены подзолистые почвы. Они образуются под пологом хвойных и смешанных лесов. А на юге нашей страны под степной травянистой растительностью сформировались черноземы (рис. 176).

Рис. 176. Чернозем и подзолистая почва

Сравните строение подзолистой почвы и черноземной. Найдите черты сходства и различия.

Вопросы и задания

1. Какие части входят в состав почвы?
2. Какие условия влияют на формирование почв? В каких условиях образуются наиболее плодородные почвы, а в каких - наименее плодородные?
3. Чем подзолистые почвы отличаются от черноземов?

|| Прищипка и пасынкование || Черенкование || Размножение отводками || Корневые отводки || Ягодные культуры || Миниатюрные плодовые деревья || Кустарники || Трявянистые многолетники || Луковицы, корневища, клубнелуковицы, клубни || Вьющиеся и ползучие

Чтобы работа в саду была успешной и приносила удовлетворение, необходимо знать, какие типы почв имеются в вашем саду и как их обрабатывать.

Эта чудесная гортензия украшена разноцветными шапками цветов благодаря тому, что известняковая почва со щелочной реакцией изменяет голубую окраску ее цветов на розовую. Гортензия будет чисто голубой, если посадить ее на кислой почве.

Неважно, совсем ли вы новичок или имеете некоторый опыт; не зная характера почвы, вы не добьетесь оптимального результата в своем саду. У каждого растения свои запросы - так, одни предпочитают кислую почву, а другие на ней плохо растут. Почва состоит из четырех основных компонентов, представленных в разных соотношениях.

Гумус, или органическое вещество - необходимая составная часть любой плодородной почвы. Гумус состоит из разлагающихся остатков растений и животных, он возвращает почве то, что забирают у нее живые растения (дождевые черви, перемешивая слои почвы, помогают перемещению остатков листьев вглубь).

Воздух - обеспечивает разложение органического вещества и предотвращает заболачивание почвы.

Вода - переносит питательные вещества к растениям и скрепляет частички почвы. Одни почвы в меньшей степени способны удерживать воду, чем другие: песок, к примеру, очень быстро пропускает воду, давая растениям мало времени на всасывание воды.

Минералы - это каменистые частички почвы, которые в основном определяют ее механический состав.

Правильное соотношение этих компонентов обеспечивает здоровье и плодородие почвы.

Механический состав почвы

Почвы, состоящие из крупных, грубых частиц, относятся к "легким", "тяжелые" сложены из очень мелких частичек. Оптимален состав у суглинка: соотношение крупных и мелких частиц примерно одинаково. Его частицы крупнее, чем у глины, но мельче, чем у песка. Структура почвы определяется характером соединения ее частиц между собой. Мельчайшие частицы глинистой почвы склеиваются в комья. Другие почвы формируют плоские слои или пласты, но лучшая структура - рыхлая, рассыпчатая. Такую почву легко обрабатывать.

Рыхлый суглинок, богатый органическим веществом, обладает идеальной структурой и механическим составом, но необходимо также определить, щелочной или кислой реакцией обладает эта почва, чтобы решить, какие растения вам лучше выращивать. Это можно определить недорогим и быстрым способом с помощью тест-набора для изучения почв. Это займет всего несколько минут, зато убережет вас от долгих лет бесплодных усилий. Какой бы ни была почва, полностью изменить ее структуру или кислотно-щелочной баланс вам не удастся. Но не отчаивайтесь. Даже тяжелую глинистую или очень щелочную почву можно значительно улучшить. Прежде всего постарайтесь собрать о своей почве как можно больше сведений.

Сверху вглубь. Обычно есть заметная разница между поверхностным, или плодородным слоем почвы и тем, что лежит под ним (подпахотный слой). В зависимости от возраста сада и от геологических особенностей местности глубина плодородного слоя сильно варьируется. Иногда он представлен сочетанием различных типов почв, это порой благоприятно, но может работать и против вас. Слой гравия под глиной улучшит дренаж, а известняк под кислой почвой нейтрализует ее. Вскапывая участок, старайтесь не зарывать плодородный слой почвы под нижележащий. Плодородный слой. Толщина плодородного слоя (более темная часть схемы) колеблется от нескольких см до многих метров. Он довольно рыхлый, более темный, богат органическими веществами. Питание растений, особенно небольших, осуществляется главным образом за счет этого слоя. Подпахотный слой. Более бедный, он содержит воду и позволяет прочно закрепиться корням крупных растений, кустов и деревьев.

Основные типы почв

Торф. Редко, но все же встречаются сады с очень торфянистыми почвами, обычно в сырой и болотистой местности (например, область торфяных болот в Восточной Англии). Торфянистая почва темного цвета, обладает легкой, губчатой структурой и богата волокнами: если горсть торфа сжать в ладони, он быстро восстановит исходную форму. Торфянистые почвы способны впитывать и удерживать большое количество воды, которая иногда поднимается к самой поверхности. Дренирование такой почвы иногда становится проблемой, но зато она очень плодородна и легко обрабатывается. Такой механический состав и высокая влагоемкость идеально подходят для выращивания гортензий, рододендронов, арктерики и различных сортов вереска. Хорошо растут примулы и лилии, а также голубой мак (Meconopsis). Все эти растения любят влагу, но некоторые, особенно верески, нуждаются и в другом, что дает им торф: в кислой почве; известь они не переносят. Кислотность почвы измеряют по шкале рН. Рододендроны и верески предпочитают рН около 5-6,5.

Известь. Почвы, содержащие известь, могут быть очень разными. В худшем случае это сухие и каменистые почвы, содержащие твердый мел и известняк. В лучшем - несмотря на щелочную реакцию, почва может оказаться отличным плодородным суглинком. Чтобы узнать, что почва имеет щелочную реакцию, надо убедиться, что рН превышает 7. Для щелочной почвы, богатой органическими веществами, ограничений не так уж много. На ней не будут расти рододендроны, арктерика и летние сорта вереска - все они предпочитают кислые почвы. Но зато вы добьетесь прекрасных результатов с розами, овощами, газонами и множеством самых разнообразных цветов и кустарников. Чрезмерная щелочная реакция может вызвать пожелтение листьев (хлороз) у некоторых растений, например, у камелий. Цветки голубой гортензии на известняковых почвах могут порозоветь. Маломощные и сухие щелочные почвы, лежащие на меловых отложениях, представляют более серьезную проблему, значительно ограничивая возможности садовода. Эту обедненную каменистую почву трудно обрабатывать, а в сырую погоду она делается мягкой и клейкой. Не всем растениям под силу справиться с такой почвой, и все же некоторые предпочитают ее: ладанник, розмарин и гвоздики (рода Dianthus) чувствуют себя на ней совсем неплохо.

Песок. Песчаные почвы рыхлые, легко дренируются, их легче всего обрабатывать, вам даже не придется очищать инструменты. Почва быстро прогревается весной, а значит, хороша для получения ранних урожаев. Хотя песчаная почва хороша для выращивания альпийских растений и не очень выносливых кустарников и многолетников, главная проблема таких почв заключается в их сухости. Плодородный и даже подпахотный слои совсем не могут удерживать влагу из-за своего рыхлого строения, так что в засушливые периоды растения быстро вянут; страдают даже деревья с их разветвленной корневой системой. Можно повысить влагоемкость плодородного слоя почвы, добавляя в него гумус. Необходима также частая подкормка большими количествами удобрений. Многие растения хорошо растут на песчаных почвах, но будьте осторожны с видами, имеющими поверхностную корневую систему. При условии кислой реакции (рН ниже 7) даже летние верески и рододендроны будут расти отлично. Рыхлость песчаных почв им по душе; обеспечьте достаточный полив, и они будут процветать.

Глина. Это, пожалуй, самый сложный тип почв для садовода. Зимой глина промерзает, становится сырой и клейкой, обрабатывать участок нельзя, иначе почва утрамбуется в твердую массу. Растения в буквальном смысле тонут, если глинистая почва заболачивается. Летом же она может пересохнуть и потрескаться. Из-за плохого дренажа влага удаляется только испарением. Прополка всегда трудна. Сеянцы в холодное время не могут пробиться сквозь корку, в летнюю жару они вянут.

Благоухающая сирень отлично чувствует себя там, где многие растения страдали бы. Сирень хорошо растет на бедных известняковых почвах.

Эта азалия (сорт, удачно названный "Файерглоу" - зарево) принадлежит к той же группе растений, что и рододендроны, и так же, как они, хорошо растет на кислых торфянистых почвах.

Розы, например, эта чудесная чайно-гибридная роза "Гавр", особенно хорошо растут на глинистых почвах, хотя для отдельных видов приемлемы и песчаные почвы.

Тестируем почву. Наборы для тестирования почвы можно приобрести в специальных садоводческих или хозяйственных магазинах. Процедура, которая занимает всего несколько минут, может уберечь вас от многих лет напрасного труда и попыток вырастить растения на неподходящей для них почве. С помощью этого набора можно определить рН почвы по шкале, то есть узнать, кислая или щелочная у вас почва. Кислой почве соответствует рН 3-6,5 , рН 7,5-8 означает, что почва щелочная, 7,0 - нейтральная. Протестируйте землю из разных уголков сада, чтобы получить полную картину. Если вы решили "исправить" почву, протестируйте ее повторно после обработки и сравните результаты.

Плодородный нейтральный суглинок - идеальная почва; у тех, кому посчастливилось иметь ее на участке, расти будет практически все. Он удерживает достаточно влаги, обладает прекрасной рыхлой структурой. Обилие органического вещества обеспечивает растениям питание, так что нужно меньше удобрений. Можно, как здесь, создать на этой почве прекрасный сад, полный цветов.

Что любят розы

Глинистая почва, однако, не так уж безнадежно плоха. Она может быть очень плодородной, в нее удобно вносить удобрения, они не вымываются даже сильными дождями. Лучше всего растут на ней розы, а также многие кустарники и многолетники. Если не жалеть усилий, с годами можно улучшить и механический состав. Однако ей никогда не стать легкой рыхлой почвой, так что лучше сделать ставку на правильный подбор растений, хорошо переносящих глинистую почву, чем сажать те, которые, с трудом выживая, никогда не достигнут своей лучшей формы. Глинистые почвы могут иметь и кислую, и щелочную реакцию, но главным образом лучше всего себя чувствуют на них сирень, ладанник. Часто плотный суглинок образует плодородный слой почвы, который лежит на глинистом подпахотном, и такая комбинация вполне удовлетворительна.

Суглинок. Идеальная почва для сада, подходит широчайшему спектру растений. Он обладает всеми лучшими качествами песчаных и глинистых почв и лишь малой долей их недостатков. Может быть кислым или щелочным, что ограничит подбор растений, но в широком смысле, на этой почве можно вырастить всё. На слабокислом суглинке вырастут превосходные рододендроны.

Самая лучшая почва

В суглинке содержится много органики, а это означает, что почва богата необходимыми питательными веществами и хорошо удерживает влагу. Именно в этом и нуждается большинство растений, на такой почве у них развиваются крепкие корни, здоровые листья и цветы.

Для горизонтов принято буквенное обозначение, позволяющее записывать строение профиля. Например, для дерново-подзолистой почвы : A 0 -A 0 A 1 -A 1 -A 1 A 2 -A 2 -A 2 B-BC-C .

Выделяются следующие типы горизонтов :

• Органогенные - (подстилка (A 0 , O), торфяной горизонт (T), перегнойный горизонт (A h , H), дернина (A d), гумусовый горизонт (A) и т. д.) - характеризующиеся биогенным накоплением органического вещества.
• Элювиальные - (подзолистый , лессированный, осолоделый , сегрегированный горизонты; обозначаются буквой E с индексами, либо A 2) - характеризующиеся выносом органических и/или минеральных компонентов.
• Иллювиальные - (B с индексами) - характеризующиеся накоплением вынесенного из элювиальных горизонтов вещества.
• Метаморфические - (B m) - образуются при трансформации минеральной части почвы на месте.
• Гидрогенно-аккумулятивные - (S) - образуются в зоне максимального накопления веществ (легкорастворимые соли, гипс, карбонаты, оксиды железа и т. д.), приносимых грунтовыми водами.
• Коровые - (K) - горизонты, сцементированные различными веществами (легкорастворимые соли, гипс , карбонаты, аморфный кремнезём , оксиды железа и др.).
• Глеевые - (G) - с преобладающими восстановительными условиями.
• Подпочвенные - материнская порода (C), из которой образовалась почва, и залегающая ниже подстилающая порода (D) иного состава.

Твёрдая фаза почв

Почва высокодисперсна и обладает большой суммарной поверхностью твёрдых частиц: от 3-5 м²/г у песчаных до 300-400 м²/г у глинистых. Благодаря дисперсности почва обладает значительной пористостью: объём пор может достигать от 30 % общего объёма в заболоченных минеральных почвах до 90 % в органогенных торфяных. В среднем же этот показатель составляет 40-60 %.

Плотность твёрдой фазы (ρ s) минеральных почв колеблется от 2,4 до 2,8 г/см³, органогенных: 1,35-1,45 г/см³. Плотность почвы (ρ b) ниже: 0,8-1,8 г/см³ и 0,1-0,3 г/см³ соответственно. Пористость (порозность, ε) связана с плотностями по формуле:

ε = 1 - ρ b /ρ s

Минеральная часть почвы

Минеральный состав

Около 50-60 % объёма и до 90-97 % массы почвы составляют минеральные компоненты. Минеральный состав почвы отличается от состава породы, на которой она образовалась: чем старше почва, тем сильнее это отличие.

Минералы, являющиеся остаточным материалом в ходе выветривания и почвообразования, носят название первичных . В зоне гипергенеза большинство из них неустойчиво и с той или иной скоростью разрушается. Одними из первых разрушаются оливин , амфиболы , пироксены , нефелин . Более устойчивыми являются полевые шпаты , составляющие до 10-15 % массы твёрдой фазы почвы. Чаще всего они представлены относительно крупными песчаными частицами. Высокой стойкостью отличаются эпидот , дистен , гранат , ставролит , циркон , турмалин . Содержание их обычно незначительно, однако позволяет судить о происхождении материнской породы и времени почвообразования. Наибольшую устойчивость имеет кварц , который выветривается за несколько миллионов лет. Благодаря этому в условиях длительного и интенсивного выветривания, сопровождающегося выносом продуктов разрушения минералов, происходит его относительное накопление.

Почва характеризуется высоким содержанием вторичных минералов , образованных в результате глубокого химического преобразования первичных, или же синтезированных непосредственно в почве. Особенно важна среди них роль глинистых минералов - каолинита , монтмориллонита , галлуазита , серпентина и ряда других. Они обладают высокими сорбционными свойствами, большой ёмкостью катионного и анионного обмена, способностью к набуханию и удержанию воды, липкостью и т. д. Этими свойствами во многом обусловлена поглотительная способность почв, её структура и, в конечном счёте, плодородие.

Высоко содержание минералов-оксидов и гидроксидов железа (лимонит , гематит), марганца (вернадит , пиролюзит , манганит), алюминия (гиббсит) и др., также сильно влияющие на свойства почвы - они участвуют в формировании структуры, почвенного поглощающего комплекса (особенно в сильно выветрелых тропических почвах), принимают участие в окислительно-восстановительных процессах. Большую роль в почвах играют карбонаты (кальцит , арагонит см. карбонатно-кальциевое равновесие в почвах). В аридных регионах в почве нередко накапливаются легкорастворимые соли (хлорид натрия , карбонат натрия и др.), влияющие на весь ход почвообразовательного процесса.

Гранулометрический состав

Треугольник Ферре

В почвах могут находиться частицы диаметром как менее 0,001 мм , так и более нескольких сантиметров . Меньший диаметр частиц означает большую удельную поверхность, а это, в свою очередь - большие величины ёмкости катионного обмена , водоудерживающей способности, лучшую агрегированность, но меньшую порозность. Тяжёлые (глинистые) почвы могут иметь проблемы с воздухосодержанием, лёгкие (песчаные) - с водным режимом.

Для подробного анализа весь возможный диапазон размеров делят на участки, называемые фракциями . Единой классификации частиц не существует. В российском почвоведении принята шкала Н. А. Качинского. Характеристика гранулометрического (механического) состава почвы даётся на основании содержания фракции физической глины (частиц менее 0,01 мм) и физического песка (более 0,01 мм) с учётом типа почвообразования.

В мире также широко применяется определение механического состава почвы по треугольнику Ферре: по одной стороне откладывается доля пылеватых (silt , 0,002-0,05 мм) частиц, по второй - глинистых (clay , <0,002 мм), по третьей - песчаных (sand , 0,05-2 мм) и находится место пересечения отрезков. Внутри треугольник разбит на участки, каждый из которых соответствует тому или иному гранулометрическому составу почвы. Тип почвообразования при этом не учитывается.

Органическая часть почвы

В почве содержится некоторое количество органического вещества. В органогенных (торфяных) почвах оно может преобладать, в большинстве же минеральных почв его количество не превышает нескольких процентов в верхних горизонтах.

В состав органического вещества почвы входят как растительные и животные остатки, не утратившие черт анатомического строения, так и отдельные химические соединения, называемые гумусом . В составе последнего находятся как неспецифические вещества известного строения (липиды , углеводы , лигнин , флавоноиды , пигменты , воск , смолы и т. д.), составляющие до 10-15 % всего гумуса, так и образующиеся из них в почве специфические гумусовые кислоты .

Гумусовые кислоты не имеют определённой формулы и представляют собой целый класс высокомолекулярных соединений. В советском и российском почвоведении они традиционно разделяются на гуминовые и фульвокислоты .

Элементный состав гуминовых кислот (по массе): 46-62 % C, 3-6 % N, 3-5 % H, 32-38 % O. Состав фульвокислот: 36-44 % C, 3-4,5 % N, 3-5 % H, 45-50 % O. В обоих соединениях присутствуют также сера (от 0,1 до 1,2 %), фосфор (сотые и десятые доли %). Молекулярные массы для гуминовых кислот составляют 20-80 кДа (минимальная 5 кДа, максимальная 650 кДа), для фульвокислот 4-15 кДа. Фульвокислоты подвижнее, растворимы на всём диапазоне (гуминовые выпадают в осадок в кислой среде). Отношение углерода гуминовых и фульвокислот (C гк /C фк) является важным показателем гумусового состояния почв.

В молекуле гуминовых кислот выделяют ядро, состоящее из ароматических колец , в том числе азотсодержащих гетероциклов. Кольца соединяются «мостиками» с двойными связями, создающими протяжённые цепи сопряжения , обуславливающие тёмную окраску вещества . Ядро окружено периферическими алифатическими цепями, в том числе углеводородного и полипептидного типов. Цепи несут различные функциональные группы (гидроксильные , карбонильные , карбоксильные , аминогруппы и др.), что является причиной высокой ёмкости поглощения - 180-500 мг-экв/100 г.

О строении фульвокислот известно значительно меньше. Они имеют тот же состав функциональных групп, однако более высокую ёмкость поглощения - до 670 мг-экв/100 г.

Механизм формирования гумусовых кислот (гумификация) до конца не изучен. По конденсационной гипотезе (М. М. Кононова, А. Г. Трусов) эти вещества синтезируются из низкомолекулярных органических соединений. По гипотезе Л. Н. Александровой гумусовые кислоты образуются при взаимодействии высокомолекулярных соединений (белки, биополимеры), затем постепенно окисляются и расщепляются. Согласно обеим гипотезам в этих процессах принимают участие ферменты , образуемые преимущественно микроорганизмами. Есть предположение о чисто биогенном происхождении гумусовых кислот. По многим свойствам они напоминают тёмноокрашенные пигменты грибов .

Почвенная структура

Структура почвы оказывает влияние на проникновение воздуха к корням растений, удержание влаги, развитие микробного сообщества. В зависимости только от размера агрегатов урожай может меняться на порядок. Оптимальна для развития растений структура, в которой преобладают агрегаты размером от 0,25 до 7-10 мм (агрономически ценная структура). Важным свойством структуры является её прочность, особенно водоустойчивость.

Преобладающая форма агрегатов является важным диагностическим признаком почвы. Выделяют округло-кубовидную (зернистую, комковатую, глыбистую, пылеватую), призмовидную (столбовидную, призмовидную, призматическую) и плитовидную (плитчатую, чешуйчатую) структуру, а также ряд переходных форм и градаций по размеру. Первый тип характерен для верхних гумусовых горизонтов и обуславливает большую порозность, второй - для иллювиальных, метаморфических горизонтов, третий - для элювиальных.

Новообразования и включения

Основная статья: Почвенные новообразования

Новообразования - скопления веществ, образующиеся в почве в процессе её формирования.

Широко распространены новообразования железа и марганца , чья миграционная способность зависит от окислительно-восстановительного потенциала и контролируется организмами, в особенности бактериями . Они представлены конкрециями , трубками по ходам корней, корками и др. В некоторых случаях происходит цементация почвенной массы железистым материалом. В почвах, особенно аридных и семиаридных регионов, распространены известковые новообразования: налёты, выцветы, псевдомицелий, конкреции, корковые образования. Новообразования гипса , также характерные для аридных областей, представлены налётами, друзами , гипсовыми розами, корками. Встречаются новообразования легкорастворимых солей, кремнезёма (присыпка в элювиально-иллювиально дифференцированных почвах, опаловые и халцедоновые прослои и коры, трубки), глинистых минералов (кутаны - натёки и корочки, образующиеся в ходе иллювиального процесса), часто вместе с гумусом.

К включениям относят любые объекты, находящиеся в почве, но не связанные с процессами почвообразования (археологическое находки, кости, раковины моллюсков и простейших, обломки породы, мусор). Неоднозначно отнесение к включениям, либо новообразованиям копролитов, червоточин, кротовин и прочих биогенных образований.

Жидкая фаза почв

Состояния воды в почве

В почве различают воду связанную и свободную. Первую частицы почвы настолько прочно удерживают, что она не может передвигаться под влиянием силы тяжести,а свободная вода подчинена закону земного притяжения. Связанную воду в свою очередь делят на химически и физически связанную.

Химически связанная вода входит в состав некоторых минералов. Эта вода конституционная, кристаллизационная и гидратная. Химически связанную воду можно удалить лишь путем нагревания, а некоторые формы (конституционную воду) - прокаливанием минералов. В результате выделения химически связанной воды свойства тела настолько меняются, что можно говорить о переходе в новый минерал.

Физически связанную воду почва удерживает силами поверхностной энергии. Поскольку величина поверхностной энергии возрастает с увеличением общей суммарной поверхности частиц, то содержание физически связанной воды зависит от размера частиц, слагающих почву. Частицы крупнее 2 мм в диаметре не содержат физически связанную воду; этой способностью обладают лишь частицы, имеющие диаметр менее указанного. У частиц диаметром от 2 до 0,01 мм способность удерживать физически связанную воду выражена слабо. Она возрастает при переходе к частицам меньше 0,01 мм и наиболее выражена у цредколлоидных и особенно коллоидных частиц. Способность удерживать физически связанную воду зависит не только от размера частиц. Определенное влияние оказывает форма частиц и их химикоминералогический состав. Повышенной способностью удерживать физически связанную воду обладает перегной, торф. Последующие слои молекул воды частица удерживает со все меньшей силой. Это рыхло связанная вода. По мере отдаления частицы от поверхности притяжение ею молекул воды постепенно ослабевает. Вода переходит в свободное состояние.

Первые слои молекул воды, т.е. гигроскопическую воду, частицы почвы притягивают с громадной силой, измеряемой тысячами атмосфер. Находясь под столь большим давлением, молекулы прочно связанной воды сильно сближены, что меняет многие свойства воды. Она приобретает качества как бы твердого тела.. Рыхло связанную воду почва удерживает с меньшей силой, ее свойства не так резко отличны от свободной воды. Тем не менее сила притяжения еще настолько велика, что эта вода не подчиняется силе земного притяжения и по ряду физических свойств отличается от свободной воды.

Капиллярная скважность обусловливает впитывание и удержание в подвешенном состоянии влаги, приносимой атмосферными осадками. Проникновение влаги по капиллярным порам в глубь почвы осуществляется крайне медленно. Водопроницаемость почвы обусловлена в основном некапиллярной скважностью. Диаметр этих пор настолько велик, что влага не может в них удерживаться в подвешенном состоянии и беспрепятственно просачивается в глубь почвы.

При поступлении влаги на поверхность почвы сначала идет насыщение почвы водой до состояния полевой влагоемкости, а затем через насыщенные водой слои возникает фильтрация по некапиллярным скважинам. По трещинам, ходам землероек и другим крупным скважинам вода может проникать в глубь почвы, опережая насыщение водой до величины полевой влагоемкости.

Чем выше некапиллярная скважность, тем выше и водопроницаемость почвы.

В почвах кроме вертикальной фильтрации существует горизонтальное внутрипочвенное передвижение влаги. Поступающая в почву влага, встречая на своем пути слой с пониженной водопроницаемостью, передвигается внутри почвы над этим слоем в соответствии с направлением его уклона.

Взаимодействие с твёрдой фазой

Основная статья: Почвенный поглощающий комплекс

Почва может удерживать поступившие в неё вещества по разным механизмам (механическая фильтрация, адсорбция мелких частиц, образование нерастворимых соединений, биологическое поглощение), важнейшим из которых является ионный обмен между почвенным раствором и поверхностью твёрдой фазы почвы. Твёрдая фаза за счёт сколов кристаллической решётки минералов, изоморфных замещений , наличия карбоксильных и ряда других функциональных групп в составе органического вещества заряжена преимущественно отрицательно, поэтому наиболее ярко выражена катионообменная способность почвы. Тем не менее, положительные заряды, обуславливающее анионный обмен, в почве также присутствуют.

Вся совокупность компонентов почвы, обладающих ионообменной способностью, называется почвенным поглощающим комплексом (ППК). Входящие в состав ППК ионы носят название обменных или поглощённых. Характеристикой ППК является ёмкость катионного обмена (ЕКО) - общее количество обменных катионов одного рода, удерживаемых почвой в стандартном состоянии - а также сумма обменных катионов, характеризующая природное состояние почвы и не всегда совпадающая с ЕКО.

Отношения между обменными катионами ППК не совпадают с отношениями между теми же катионами в почвенном растворе, то есть ионный обмен протекает селективно. Предпочтительнее поглощаются катионы с более высоким зарядом, а при их равенстве - с большей атомной массой , хотя свойства компонентов ППК могут несколько нарушать эту закономерность. Например, монтмориллонит поглощает больше калия , чем протонов водорода , а каолинит - наоборот.

Обменные катионы являются одним из непосредственных источников минерального питания растений, состав ППК отражается на образовании органоминеральных соединений, структуре почвы и её кислотности.

Почвенная кислотность

Почвенный воздух.

Почвенный воздух состоит из смеси различных газов:

1. кислород, который поступает в почву из атмосферного воздуха; содержание его может меняться в зависимости от свойств самой почвы (её рыхлости, например), от количества организмов, использующих кислород для дыхания и процессов метаболизма;
2. углекислота, которая образуется в результате дыхания организмов почвы, то есть в результате окисления органических веществ;
3. метан и его гомологи (пропан, бутан), которые образуются в результате разложения более длинных углеводородных цепей;
4. водород;
5. сероводород;
6. азот; более вероятно образование азота в виде более сложных соединений (например, мочевины)

И это далеко не все газообразные вещества, которые составляют почвенный воздух. Его химический и количественный состав зависят от содержащихся в почве организмов, содержания в ней питательных веществ, условий выветривания почвы и др.

Живые организмы в почве

Почва - это среда обитания множества организмов. Существа, обитающие в почве, называются педобионтами. Наименьшими из них являются бактерии , водоросли , грибки и одноклеточные организмы , обитающие в почвенных водах. В одном м³ может обитать до 10¹⁴ организмов. В почвенном воздухе обитают беспозвоночные животные , такие как клещи , пауки , жуки , ногохвостки и дождевые черви . Они питаются остатками растений , грибницей и другими организмами. В почве обитают и позвоночные животные , одно из них - крот . Он очень хорошо приспособлен к обитанию в абсолютно тёмной почве, поэтому он глухой и практически слепой .

Неоднородность почвы приводит к тому, что для организмов разных размеров она выступает как разная среда.

• Для мелких почвенных животных, которых объединяют под названием нанофауна (простейшие , коловратки , тихоходки , нематоды и др.), почва - это система микроводоемов.
• Для дышащих воздухом несколько более крупных животных почва предстает как система мелких пещер. Таких животных объединяют под названием микрофауна. Размеры представителей микрофауны почв - от десятых долей до 2-3 мм. К этой группе относятся в основном членистоногие: многочисленные группы клещей , первичнобескрылые насекомые (коллемболы , протуры, двухвостки), мелкие виды крылатых насекомых, многоножки симфилы и др. У них нет специальных приспособлений к рытью. Они ползают по стенкам почвенных полостей при помощи конечностей или червеобразно извиваясь. Насыщенный водяными парами почвенный воздух позволяет дышать через покровы. Многие виды не имеют трахейной системы. Такие животные очень чувствительны к высыханию.
• Более крупных почвенных животных, с размерами тела от 2 до 20 мм, называют представителями мезофауны. Это личинки насекомых, многоножки , энхитреиды, дождевые черви и др. Для них почва - плотная среда, оказывающая значительное механическое сопротивление при движении. Эти относительно крупные формы передвигаются в почве либо расширяя естественные скважины путём раздвигания почвенных частиц, либо роя новые ходы.
• Мегафауна или макрофауна почв - это крупные землерои, в основном из числа млекопитающих. Ряд видов проводит в почве всю жизнь (слепыши, слепушонки , цокоры , кроты Евразии, златокроты Африки, сумчатые кроты Австралии и др.). Они прокладывают в почве целые системы ходов и нор. Внешний облик и анатомические особенности этих животных отражают их приспособленность к роющему подземному образу жизни.
• Кроме постоянных обитателей почвы, среди крупных животных можно выделить большую экологическую группу обитателей нор (суслики , сурки , тушканчики , кролики , барсуки и т. п.). Они кормятся на поверхности, но размножаются, зимуют, отдыхают, спасаются от опасности в почве. Целый ряд других животных использует их норы, находя в них благоприятный микроклимат и укрытие от врагов. Норники обладают чертами строения, характерными для наземных животных, но имеют ряд приспособлений, связанных с роющим образом жизни.

Пространственная организация

В природе практически не бывает таких ситуаций, чтобы на много километров простиралась какая-нибудь одна почва с неизменными в пространстве свойствами. При этом различия почв обусловлены различиями в факторах почвообразования.

Закономерное пространственное размещение почв на небольших территориях называется структурой почвенного покрова (СПП). Исходной единицей СПП является элементарный почвенный ареал (ЭПА) - почвенное образование, внутри которого отсутствуют какие-либо почвенно-географические границы. Чередующиеся в пространстве и в той или иной степени генетически связанные ЭПА образуют почвенные комбинации.

Почвообразование

Почвообразующие факторы :

• Элементы природной среды: почвообразующие породы, климат, живые и отмершие организмы, возраст и рельеф местности,
• а также антропогенная деятельность, оказывающие существенное влияние на почвообразование.

Первичное почвообразование

В русском почвоведении приведена концепция , что любая субстратная система, обеспечивающая рост и развитие растений «от семени до семени», есть почва. Идея эта дискуссионная, поскольку отрицает докучаевский принцип историчности, подразумевающий определённую зрелость почв и разделение профиля на генетические горизонты, но полезна в познании общей концепции развития почв.

Зачаточное состояние профиля почв до появления первых признаков горизонтов можно определять термином «инициальные почвы» . Соответственно выделяется «инициальная стадия почвообразования» - от почвы «по Вески» до того времени, когда появится заметная дифференциация профиля на горизонты, и можно будет прогнозировать классификационный статус почвы. За термином «молодые почвы» предложено закрепить стадию «молодого почвообразования» - от появления первых признаков горизонтов до того времени, когда генетический (точнее, морфолого-аналитический) облик будет достаточно выраженным для диагностики и классификации с общих позиций почвоведения.

Генетические характеристики можно давать и до достижения зрелости профиля, с понятной долей прогностического риска, например, - «инициальные дерновые почвы»; «молодые проподзолистые почвы», «молодые карбонатные почвы». При таком подходе номенклатурные трудности разрешаются естественно, на базе общих принципов почвенно-экологического прогнозирования в соответствии с формулой Докучаева -Йенни (представление почвы как функции факторов почвообразования: S = f(cl, o, r, p, t …)).

Антропогенное почвообразование

В научной литературе для земель после горных работ и других нарушений почвенного покрова закрепилось обобщённое название «техногенные ландшафты», а изучение почвообразования в этих ландшафтах оформилось в «рекультивационное почвоведение» . Был предложен также термин «технозёмы» , по сути представляющий попытку объединить Докучаевскую традицию «-зёмов» с техногенными ландшафтами.

Отмечается, что логичнее применять термин «технозём» к тем почвам, которые специально создаются в процессе технологии горных работ путём разравнивания поверхности и насыпания специально снятых гумусовых горизонтов или потенциально плодородных грунтов (лёсса). Использование этого термина для генетического почвоведения вряд ли оправданно, так как итоговым, климаксным продуктом почвообразования будет не новый «-зём», а зональная почва, например, дерново-подзолистая, или дерново-глеевая.

Для техногенно-нарушенных почв предлагалось использовать термины «инициальные почвы» (от «нуль - момента» до появления горизонтов) и «молодые почвы» (от появления до оформления диагностических признаков зрелых почв), указывающие на главную особенность таких почвенных образований - временные этапы их эволюции из недифференцированных пород в зональные почвы.

Классификация почв

Единой общепринятой классификации почв не существует. Наряду с международной (Классификация почв ФАО и сменившая её в 1998 году WRB) во многих странах мира действуют национальные системы классификации почв, часто основанные на принципиально разных подходах.

В России к 2004 году специальной комиссией Почвенного института им. В. В. Докучаева, руководимой Л. Л. Шишовым, подготовлена новая классификация почв, являющаяся развитием классификации 1997 года. Однако российским почвоведами продолжает активно использоваться и классификация почв СССР 1977 года.

Из отличительных особенностей новой классификации можно назвать отказ от привлечения для диагностики факторно-экологических и режимных параметров, трудно диагностируемых и часто определяемых исследователем чисто субъективно, фокусирование внимания на почвенном профиле и его морфологических особенностях. В этом ряд исследователей видят отход от генетического почвоведения, делающего основной упор на происхождении почв и процессах почвообразования. В классификации 2004 года вводятся формальные критерии отнесения почвы к определённому таксону, привлекается понятие диагностического горизонта, принятое в международной и американской классификациях. В отличие от WRB и американской Soil Taxonomy, в российской классификации горизонты и признаки не равноценны, а строго ранжированы по таксономической значимости. Бесспорно важным нововведением классификации 2004 года стало включение в неё антропогенно-преобразованных почв.

В американской школе почвоведов используется классификация Soil Taxonomy, имеющая распространение также в других странах. Характерной её особенностью является глубокая проработка формальных критериев отнесения почв к тому или иному таксону. Используются названия почв, сконструированные из латинских и греческих корней. В классификационную схему традиционно включаются почвенные серии - группы почв, отличных лишь по гранулометрическому составу, и имеющие индивидуальное название - описание которых началось ещё при картировании Почвенным бюро территории США в начале XX века.

Классификация почв - система разделения почв по происхождению и (или) свойствам.

• Тип почвы - основная классификационная единица, характеризуемая общностью свойств, обусловленных режимами и процессами почвообразования, и единой системой основных генетических горизонтов.
  • Подтип почвы - классификационная единица в пределах типа, характеризуемая качественными отличиями в системе генетических горизонтов и по проявлению налагающихся процессов, характеризующих переход к другому типу.
    • Род почвы - классификационная единица в пределах подтипа, определяемая особенностями состава почвенно-поглощающего комплекса, характером солевого профиля, основными формами новообразований.
      • Вид почвы - классификационная единица в пределах рода, количественно отличающаяся по степени выраженности почвообразовательных процессов, определяющих тип, подтип и род почв.
        • Разновидность почвы - классификационная единица, учитывающая разделение почв по гранулометрическому составу всего почвенного профиля.
          • Разряд почвы - классификационная единица, группирующая почвы по характеру почвообразующих и подстилающих пород.

Закономерности распространения

Климат как фактор географического распространения почв

Климат - один из важнейших факторов почвообразования и географического распространения почв - в значительной степени определяется космическими причинами (количеством энергии, получаемой земной поверхностью от Солнца). С климатом связано проявление самых общих законов географии почв. Он влияет на почвообразование как непосредственно, определяя энергетический уровень и гидротермический режим почв, так и косвенно, воздействуя на другие факторы почвообразования (растительность , жизнедеятельность организмов, почвообразующие породы и т. д.).

Непосредственное влияние климата на географию почв проявляется в разных типах гидротермических условий почвообразования. Тепловой и водный режимы почв оказывают влияние на характер и интенсивность всех физических, химических и биологических процессов, протекающих в почве. Ими регулируются процессы физического выветривания горных пород , интенсивность химических реакций , концентрация почвенного раствора, соотношение твёрдой и жидкой фазы, растворимость газов . Гидротермические условия влияют на интенсивность биохимической деятельности бактерий , скорость разложения органических остатков, жизнедеятельность организмов и другие факторы, поэтому в разных районах страны с неодинаковым тепловым режимом скорость выветривания и почвообразования, мощность почвенного профиля и продуктов выветривания существенно различны.

Климат определяет наиболее общие закономерности распространения почв - горизонтальную зональность и вертикальную поясность.

Климат является результатом взаимодействия климатообразующих процессов, протекающих в атмосфере и деятельном слое (океанах , криосфере , поверхности суши и биомассе) - так называемой климатической системе, все компоненты которой непрерывно взаимодействуют друг с другом, обмениваясь веществом и энергией. Климатообразующие процессы можно разделить на три комплекса: процессы теплооборота , влагооборота и атмосферной циркуляции.

Значение почв в природе

Почва как среда обитания живых организмов

Почва обладает плодородием - является наиболее благоприятным субстратом или средой обитания для подавляющего большинства живых существ - микроорганизмов, животных и растений. Показательно также, что по их биомассе почва (суша Земли) почти в 700 раз превосходит океан, хотя на долю суши приходится менее 1/3 земной поверхности.

Геохимические функции

Свойство различных почв по-разному аккумулировать разнообразные химические элементы и соединения, одни из которых необходимы для живых существ (биофильные элементы и микроэлементы , различные физиологически-активные вещества), а другие являются вредными или токсичными (тяжёлые металлы , галогены , токсины и пр.), проявляется на всех живущих на них растениях и животных, включая и человека. В агрономии, ветеринарии и медицине такая взаимосвязь известна в виде так называемых эндемических болезней, причины которых были раскрыты только после работ почвоведов.

Почва оказывает существенное влияние на состав и свойства поверхностных, подземных вод и всю гидросферу Земли. Фильтруясь через почвенные слои вода извлекает из них особый набор химических элементов, характерный для почв водосборных территорий. А поскольку основные хозяйственные показатели воды (её технологическая и гигиеническая ценность) определяются содержанием и соотношением этих элементов, то нарушение почвенного покрова проявляется также в изменении качества воды.

Регуляция состава атмосферы

Почва является главным регулятором состава атмосферы Земли. Обусловлено это деятельностью почвенных микроорганизмов, в огромных масштабах продуцирующих разнообразные газы -

Почва - это особое природное тело, образующееся на поверхности Земли, в результате взаимодействия живой (органической) и мертвой (неорганической) природы. Важнейшим свойством почвы, отличающим её от горных пород, является плодородие. Оно обусловлено наличием в почвах органического вещества гумуса, или перегноя. Благодаря плодородию почвы являются величайшим природным богатством, пользоваться которым нужно очень разумно. Почвы образуются очень медленно: за 100 лет мощность почвы увеличивается на 0,5 - 2 см.

Факторы почвообразования

Выдающийся русский ученый - основоположник науки о почве (почвоведения) В.В. писал, что почва - «зеркало» природы. , климат, воды, микроорганизмы, растения и животные участвуют в формировании почв. Среди этих факторов особое место занимает деятельность человека.
Строение почв. В формировании почв принимают участие процессы , образования гумуса и передвижение органического вещества, и образование гумуса и передвижения органических и минеральных соединений в пределах почвенного профиля.

Верхний горизонт - гумусовый. Он густо пронизан корнями. Здесь происходит накопление органического вещества и образование гумуса. Гумусовый горизонт самый темный. Цвет его зависит от накопившегося перегноя. Количество перегноя уменьшается сверху вниз, поэтому горизонт светлее в нижней части. При выпадении осадков и таянии снега через гумусовый горизонт просачивается влага, которая растворяет и выносит из него часть органических и минеральных соединений. В почвах, формирующихся в условиях большого , под гумусовым горизонтом образуется горизонт вымывания.

Это очень осветленный горизонт, из которого вынесена значительная часть органических и минеральных соединений.

Иногда вынесено всё, что может раствориться, и остается один кремнезём. Это подзолистый горизонт.

Ниже лежит горизонт вмывания. В него попадает то, что теряет верхняя часть почвы. Под ним находится слабо измененная материнская порода, на которой изначально и начался процесс почвообразования. Между происходит непрерывный обмен веществом, путем циркуляции почвенного раствора.

По строению почвенного профиля, т.е. по степени выраженности отдельных горизонтов, их мощности и химическому составу, определяют принадлежность почвы к определенному типу.

По механическому составу - соотношение различных по величине минеральных частиц (песка, глины) почвы подразделяются на глинистые, суглинистые и песчаные.

Поддерживанию благоприятного для растений водного и воздушного режима способствует структура почвы - способность почвенных частиц соединяться в относительно устойчивые комочки. Форма, величина комочков неодинаковая в разных типах почв. Лучшей является зернистая, или мелкокомковая, структура с комочками диаметром 1 - 10 мм. Если содержится мало гумуса и глинистых частиц, то такие почвы обычно бывают бесструктурными (песчаные и часто супесчаные).

Разнообразие и размещение почв

Тип, механический состав, структура почвы, её плодородие и т. д. зависят от сочетания факторов почвообразования в конкретных условиях. Размещение почв на Земле зависит, прежде всего, от . наблюдается смена почв , а в горах - от подножия к вершинам.

В условиях одинакового климата разнообразие почв обусловлено рельефом и горными породами. Для каждой территории характерны свои сочетания почв с определенными свойствами. Основными типами почв, распространенными на территории России, являются: тундрово-глеевые, подзолистые, серые лесные, каштановые.