_____________________________________________
самый тонкий слой - подстилка
---------------------------------------------------------------------
слой перегноя
______________________________________________
слой вымывания
слой накопления минеральных солей
подпочва
Рис. 3.1. Упрощенная схема строения почвы
Собственно к почве обычно относят средние три слоя. Чем больше слоев (более мощный горизонт), тем выше обычно плодородие почвы. Почва (по Вернадскому) - это биокосное вещество. Главные компоненты почвы:
1) минеральные частицы (песок, глина и др.), состоящие, главным образом, из 8 вышеприведенных наиболее распространенных в земной коре химических элементов);
2) детрит - отмершее органическое вещество (остатки от растений, животных и микроорганизмов);
3) множество живых организмов (от растений и животных до детритофагов и редуцентов). Это насекомые, грибы, бактерии, дождевые и другие виды червей, простейшие и др.
Роль большинства этих живых организмов состоит в переводе детрита в гумус (органические вещества во многом определяющие плодородие почвы). Так, в тучных черноземах имеется гумусовый горизонт толщиной 60-70 см, а содержание гумуса может достигать 15 %. Плотность такой почвы, благодаря органическому гумусу, составляет 1,1-1,2 г/см3, в отличие от песчаных почв плотностью свыше 2 г/см3 при малом содержании гумуса. Средний же состав почвы: 93 % минеральных и 7 % органических веществ. Площадь черноземов на нашей планете сейчас составляет примерно 600 млн га. Большая часть их представлена на равнинах. Ведущим специалистом в мире в области почвоведения был русский профессор В.В. Докучаев. Он же подробно изучил черноземы России. Лучшими по показателям были признаны тучные карловские черноземы - Полтавской губернии и воронежские. В качестве идеального образца и сейчас во Франции в метрологическом музее пребывает образец чернозема именно Воронежской губернии. Основные типы почв на территории России это: черноземы, подзолистые, дерново-подзолистые, подзолисто-болотные, серые лесостепные, пойменные, солончаки и др.
3.2.1.2. Свойства почвы как среды обитания
Свойства различных типов почв определяют эдафогенные факторы, которые ниже и рассматриваются.
3.2.1.2.1. Минеральные элементы питания и способность
почвы их удерживать
Для питания растений необходимы такие минеральные, питательные компоненты (иными словами биогены), как нитраты (NO3-), фосфаты (PO43-), калий (K+) и кальций (Ca2+). За исключением соединений азота, которые образуются из атмосферного N2 в процессе круговорота, все биогены изначально входят в химический состав горных пород наряду с “непитательными” элементами, такими как кремний и алюминий. Однако эти биогены недоступны растениям, пока они закреплены в структуре пород. Чтобы ионы биогенов перешли в менее связанное состояние или в водный раствор, порода должна быть разрушена.
Порода, которую называют материнской, разрушается в процессе естественного выветривания.
Выветривание включает процессы:
1) воздействие ветра и воды
2) замерзание и оттаивание;
3) нагревание и охлаждение;
4) абразивное действие песчаных частиц;
5) биологические факторы (растения в мелких трещинах и др.);
6) химическое воздействие.
Когда ионы биогенов высвобождаются, они становятся доступными для питания растениям, но могут также вымываться просачивающейся сквозь почву водой. Последний процесс называется выщелачиванием.
Выщелачивание почв - вымывание из почвы или отдельного ее горизонта растворимых веществ под влиянием нисходящего или бокового тока почвенного раствора. Эти вещества могут выноситься за пределы почвы или накапливаться в одном из ее горизонтов (расположенный параллельно поверхности относительно однородный слой почвы, обособившийся в процессе почвообразования).
Выщелачивание не только снижает плодородие почв, но и способствует загрязнению среды. Способность почвы связывать и удерживать ионы биогенов, чтобы они не выщелачивались и могли поглощаться корнями, называют ионообменной емкостью почвы.
Будучи исходным источником биогенов, выветривание все же слишком медленный процесс, чтобы обеспечить нормальное развитие растений. В естественных системах основной источник биогенов - разлагающиеся детрит и метаболические отходы животных, то есть кругооборот биогенов. Если ионообменная емкость утрачена, то биогены выщелачиваются и плодородие падает.
В агроэкосистемах происходит неизбежное удаление биогенов с собранным урожаем, так как они входят в состав растительного материала. Поэтому их запас постоянно пополняют, внося удобрения:
1) неорганические (химические) смесь минеральных биогенов (нитраты, фосфаты, калийные удобрения и др.);
2) органические (растительные остатки и отходы, например, навоз).
Даже при внесении удобрений ионообменная емкость почвы сохраняет свое жизненно важное значение.
Выщелачивание удобрений наносит экономический ущерб и загрязнение водоемов, а порой приводит к эвтрофикации водоемов, сопровождающейся массовым размножением сине-зеленых водорослей, уменьшением концентрации свободного кислорода в воде и массовой гибелью многих обитателей водоемов, а особенно рыб, изменением видового состава бактерий и т.д.
3.2.1.2.2. Вода и водоудерживающая способность почвы
В листьях растений существуют тонкие поры, через которые происходит поглощение углекислого газа (CO2) и выделение кислорода (O2) в процессе фотосинтеза. Однако они же пропускают пары воды из клеток растения с поверхности листьев в атмосферу. Это явление транспирации, на которую расходуется 99 % всей поглощаемой растениями воды, на фотосинтез же расходуется менее 1 % . Недостаток воды определенно сказывается на росте и развитии растений. Очевидно, что если вода стекает с поверхности, а не впитывается, пользы от этого не будет. Поэтому важна инфильтрация (способность воды просачиваться в глубь почвы и далее). Причем вода, просачивающаяся в нижние слои (ниже 1 – 1,5 м), для многих растений становится недоступной. Для растений важна вода, удерживаемая слоем почвы. Величина этого запаса воды называется водоудерживающей способностью почвы. Даже при редких осадках почвы с хорошей водоудерживающей способностью могут запасти достаточно влаги для поддержания жизни растений.
Кроме этого, запас воды в почве сокращается не только в результате его использования растениями, но и за счет испарения с поверхности почвы. Чтобы его уменьшить, создают растительный покров.
Таким образом, идеальной может считаться такая почва, которая имеет следующие характеристики:
1) инфильтрация - хорошая;
2) водоудерживающая способность - высокая;
3) испарение с поверхности - низкое.
Этим условиям соответствуют, например, черноземы.
3.2.1.2.3. Кислород и аэрация почвы
Чтобы расти и поглощать биогенные элементы, корням необходима энергия, генерируемая при окислении глюкозы в процессе клеточного дыхания. При этом потребляется кислород и в качестве отхода образуется СО2.
У корней должна быть возможность поглощать О2 из окружающей почвы и удалять в нее СО2. Безусловно, обеспечение диффузии (пассивного движения) кислорода из атмосферы в почву и обратное перемещение СО2 - важнейшая черта почвенной среды. Этот показатель характеризует аэрация.
Аэрация - естественное или искусственное поступление воздуха в какую-либо среду (воду, почву и т.д.). Она может производиться при помощи технических средств или путем ликвидации преграды (льда, масляной пленки и др.), препятствующей естественному доступу воздуха к поверхности воды, почвы.
Аэрацию почвы обычно затрудняют 2 обстоятельства:
1) уплотнение почвы;
2) насыщение её водой.
3.2.1.2.4. Водородный показатель (рН) и кислотность почвы
Кислотность почвы важнейший показатель. Например, фосфаты легче усваиваются растениями в кислых почвах.
Число рН - реальная концентрация ионов водорода [H+], выраженная в единицах водородного показателя:
При равной концентрации ионов Н+ и ОН- - среда нейтральная, а рН = 7. Если [H+] больше концентрации гидроксильных ионов [ОH-], то среда кислая, а рН меньше 7. При [ОH-] > [H+] - cреда щелочная, а рН больше 7.
Например, рН = 1 и рН = 14 соответствуют: [H+] = 10-1 моль/л и [H+] = 10-14 моль/л.
3.2.1.2.5. Механический состав почвы и размеры минеральных частиц
Структура и механический состав почвы определяются относительным содержанием в ней песка (размеры его частиц: 0,05¸2 мм) и глины (размером < 0,002 мм). Имеется 11 структурных классов почв. Идеальная почва должна содержать приблизительно равные количества глины и песка с частицами промежуточных размеров. В этом случае образуется пористая, крупитчатая структура, и почва называется суглинками (размер частиц ближе к размерам частиц глины, чем песка). Если же преобладают песчаные частицы, то можно говорить о супесях. По основным почвенным показателям суглинки значительно превосходят глину и песок, что хорошо видно из табл. 3.1.
Таблица 3.1. Сравнительные показатели (характеристики) для различных типов почв
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
