Содержание статьи
ПОЧВА – самый поверхностный слой суши земного шара, возникший в результате изменения горных пород под воздействием живых и мертвых организмов (растительности, животных, микроорганизмов), солнечного тепла и атмосферных осадков. Почва представляет собой совершенно особое природное образование, обладающее только ей присущим строением, составом и свойствами. Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Чтобы быть плодородной, почва должна обладать достаточным количеством питательных веществ и запасом воды, необходимым для питания растений, именно своим плодородием почва, как природное тело, отличается от всех других природных тел (например, бесплодного камня), которые не способны обеспечить потребность растений в одновременном и совместном наличии двух факторов их существования – воды и минеральных веществ.
Почва – важнейший компонент всех наземных биоценозов и биосферы Земли в целом, через почвенный покров Земли идут многочисленные экологические связи всех живущих на земле и в земле организмов (в том числе и человека) с литосферой , гидросферой и атмосферой .
Роль почвы в хозяйстве человека огромна. Изучение почв необходимо не только для сельскохозяйственных целей, но и для развития лесного хозяйства, инженерно-строительного дела. Знание свойств почв необходимо для решения ряда проблем здравоохранения, разведки и добычи полезных ископаемых, организации зеленых зон в городском хозяйстве, экологического мониторинга и пр.
Почвоведение: история, отношение с другими науками.
Наука о происхождении и развитии почв, закономерности их распространения, путях рационального использования и повышения плодородия называется почвоведением. Эта наука является отраслью естествознания и тесно связана с физико-математическими, химическими, биологическими, геологическими и географическими науками, опирается на разработанные ими фундаментальные законы и методы исследования. Вместе с тем, как любая другая теоретическая наука, почвоведение развивается на основе непосредственного взаимодействия с практикой, которая проверяет и использует выявленные закономерности и, в свою очередь, стимулирует новые поиски в области теоретических знаний. К настоящему времени сформировались крупные прикладные разделы почвоведения для сельского и лесного хозяйств, ирригации, строительства, транспорта, поиска полезных ископаемых, здравоохранения и охраны окружающей среды.
С момента систематического занятия земледелием человечество сначала эмпирически, а затем с помощью научных методов изучало почву. Наиболее древние попытки оценить различные почвы известны в Китае (3 тыс. до н.э.) и Древнем Египте. В Древней Греции представление о почве сложилось в процессе развития античного натурфилософского естествознания. В период Римской Империи было накоплено большое количество эмпирических наблюдений над свойствами почвы и разработаны некоторые агрономические приемы ее обработки.
Длинный период средневековья характеризовался застоем в области естествознания, однако в конце его (с началом разложения феодального строя) вновь появился интерес к изучению почв в связи с проблемой питания растений. В ряде работ того времени отражалось мнение, что растения питаются водой, создавая химические соединения из воды и воздуха, а почва служит им лишь механической опорой. Однако к концу 18 в. эту теорию сменила гумусовая теория Альбрехта Тэера, согласно которой растения могут питаться только органическим веществом почвы и водой. Тэер был одним из основоположников агрономии и организатором первого высшего агрономического учебного заведения.
В первой половине 19 в. знаменитый немецкий химик Юстус Либих разработал минеральную теорию питания растений, согласно которой растения усваивают из почвы минеральные вещества, а из перегноя – только углерод в виде углекислоты. Ю.Либих считал, что каждый урожай истощает в почве запас минеральных веществ, поэтому чтобы ликвидировать этот дефицит элементов, нужно вносить в почву минеральные удобрения, приготовленные заводским путем. Заслугой Либиха стало введение в практику сельского хозяйства применения минеральных удобрений.
Значение азота для почвы было изучено французским ученым Ж.Ю.Буссенго.
К середине 19 в. накопился обширный материал по изучению почв, однако данные эти были разрознены, не приведены в систему и не обобщены. Не было и единого для всех исследователей определения термина почва.
Основоположником науки о почве как самостоятельной естественно-исторической науки стал выдающийся русский ученый Василий Васильевич Докучаев (1846–1903). Докучаев впервые сформулировал научное определение почвы, назвав почву самостоятельным естественно-историческим телом, которое является продуктом совокупной деятельности материнской горной породы, климата, растительных и животных организмов, возраста почвы и отчасти рельефа местности. Все факторы почвообразования о которых говорил Докучаев были известны и до него, их последовательно выдвигали разные ученые, но всегда в качестве единственного определяющего условия. Докучаев первый сказал, что возникновение почвы происходит в результате совместного действия всех факторов почвообразования. Он установил взгляд на почву как на самостоятельное особое природное тело, равнозначное понятиям растение, животное, минерал и т.д., которое возникает, развивается, непрерывно изменяется во времени и пространстве, и этим он заложил прочный фундамент новой науки.
Докучаев установил принцип строения почвенного профиля, развил идею о закономерности пространственного распределения отдельных видов почв, покрывающих поверхность суши в виде горизонтальных, или широтных зон, установил вертикальную зональность, или поясность, в распределении почв, под которой понимается закономерная смена одних почв другими по мере поднятия от подножия до вершины высоких гор. Ему принадлежит и первая научная классификация почв, в основу которой были заложена вся совокупность важнейших признаков и свойств почвы. Классификация Докучаева получила признание мировой науки и предложенные им названия «чернозем», «подзол», «солончак», «солонец» стали международными научными терминами. Он разработал методы изучения происхождения и плодородия почв, а также методы их картографирования и даже в 1899 составил первую почвенную карту северного полушария (эта карта называлась «Схема почвенных зон северного полушария»).
Кроме Докучаева большой вклад в развитие науки почвоведение в нашей стране внесли П.А.Костычев, В.Р.Вильямс, Н.М.Сибирцев, Г.Н.Высоцкий, П.С.Коссович, К.К.Гедройц, К.Д.Глинка, С.С.Неуструев, Б.Б.Полынов, Л.И.Прасолов и другие.
Таким образом, наука о почве как о самостоятельном природном образовании сформировалась в России. Докучаевские идеи оказали сильное влияние на развитие почвоведения в других странах. Многие русские термины вошли в международный научный лексикон (chernozem, podzol, gley и др.)
Важные исследования для познания процессов почвообразования и изучения почв разных территорий провели ученые и других стран. Это Е.В.Гильгард (США); Э.Раманн, Э.Бланк, В.И.Кубиена (Германия); А. де Зигмонд (Венгрия); Дж. Милн (Великобритания), Ж.Обер, Р.Меньен, Ж.Дюран, Н.Ленеф, Г.Эрар, Ф.Дюшофур (Франция); Дж. Прескотт, С.Стифенс (Австралия) и многие другие.
Для развития теоретических представлений и успешного изучения почвенного покрова нашей планеты необходимы деловые связи разных национальных школ. В 1924 было организовано Международное общество почвоведов. Длительное время, с 1961 по 1981 проводилась большая и сложная работа по составлению Почвенной карты мира, в составлении которой большая роль принадлежала русским ученым.
Методы изучения почв.
Один из них –сравнительно-географический, основан на одновременном исследовании самих почв (их морфологических признаков, физических и химических свойств) и факторов почвообразования в разных географических условиях с последующим их сопоставлением. Сейчас при почвенных исследованиях используются различные химические анализы, анализы физических свойств, минералогический, термохимический, микробиологический и многие другие анализы. В итоге устанавливается определенная связь в изменении тех или иных свойств почвы с изменением почвообразующих факторов. Зная закономерности распределения почвообразующих факторов, можно создать почвенную карту для обширной территории. Именно таким образом Докучаевым в 1899 была выполнена первая мировая почвенная карта, известная под названием «Схемы почвенных зон Северного полушария».
Другой метод – метод стационарных исследований заключается в систематическом наблюдении какого-либо почвенного процесса, которое обычно проводится на типичных почвах с определенным сочетанием почвообразующих факторов. Таким образом, метод стационарных исследований уточняет и детализирует метод сравнительно-географических исследований. Существует два метода изучения почв.
Почвообразование.
Процесс формирования почв.
Все горные породы, покрывающие поверхность земного шара, с первых же моментов их образования под влиянием различных процессов начинали немедленно разрушаться. Сумма процессов преобразования горных пород на поверхности Земли называется выветриванием или гипергенезом. Совокупность продуктов выветривания называется корой выветривания. Процесс преобразования исходных пород в кору выветривания чрезвычайно сложен и включает в себя многочисленные процессы и явления. В зависимости от характера и причин разрушения горных пород различают физическое, химическое и биологическое выветривание, которое сводится обычно к физическому и химическому воздействию организмов на горные породы.
Процессы выветривания (гипергенеза) распространяются на некоторую глубину, образуя зону гипергенеза. Нижняя граница этой зоны условно проводится по кровле верхнего горизонта подземных (пластовых) вод. Нижнюю (и большую) часть зоны гипергенеза занимают горные породы, в той или иной степени измененные процессами выветривания. Здесь выделяют новейшую и древнюю коры выветривания, сформированные в более древние геологические периоды. Поверхностный слой зоны гипергенеза является тем субстратом, на котором происходит образование почвы. Как же происходит процесс почвообразования?
В процессе выветривания (гипергенеза) изменялся первоначальный облик горных пород, как и их элементный и минеральный состав. Первоначально массивные (т.е. плотные и твердые) горные породы постепенно переходили в раздробленное состояние. Примерами раздробленных в результате выветривания горных пород могут служить дресва, песок, глина. Становясь раздробленными, горные породы приобретали ряд новых свойств и особенностей: они становились более проницаемыми для воды и воздуха, в них увеличивалась общая поверхность их частиц, усиливавшая химическое выветривание, образовывались новые, в том числе и легко растворимые в воде соединения и, наконец, горные породы приобретали способность удерживать в себе влагу, имеющую большое значение для обеспечения растений водой.
Однако сами по себе процессы выветривании не могли привести к накоплению в горной породе элементов пищи растений, а следовательно, и не могли превратить горную породу в почву. Образующиеся в результате выветривания легко растворимые соединения могут только вымываться из горных пород под влиянием атмосферных осадков; а такой биологический важный элемент, как азот, потребляемый растениями в больших количествах, совершенно не содержится в изверженных горных породах.
Рыхлые и способные впитывать воду горные породы становились благоприятной средой для жизнедеятельности бактерий и различных растительных организмов. Постепенно происходило обогащение верхнего слоя коры выветривания продуктами жизнедеятельности организмов и их отмирающими остатками. Разложение органических веществ и присутствие кислорода приводило к сложным химическим процессам, в результате которых происходило накопление в горной породе элементов зольной и азотной пищи. Таким образом, горные породы поверхностного слоя коры выветривания (их еще называют почвообразующими, коренными или материнскими породами) стали почвой. В состав почвы, таким образом, входит минеральная компонента, соответствующая составу коренных пород, и органическая компонента.
Поэтому началом процесса почвообразования нужно считать тот момент, когда на продуктах выветривания горных пород поселились растительность и микроорганизмы. С этого момента раздробленная горная порода стала почвой, т.е. качественно новым телом, обладающим рядом качеств и свойств, самым существенным из которых является плодородие. В этом отношении все существующие почвы на земном шаре представляют собой естественно-историческое тело, образование и развитие которого связано с развитием всей органической жизни на земной поверхности. Один раз зародившись, почвообразовательный процесс никогда не прекращался.
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.
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
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.
Возраст почв.
Почва – природное тело, находящееся в постоянном развитии, и тот вид, который сегодня имеют все существующие на Земле почвы, представляет собой лишь одну из стадий в длительной и непрерывной цепи их развития, а отдельные теперешние почвенные образования, в прошлом представляли другие формы и в будущем могут подвергнуться существенным 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 буду проходить в каждый данный момент одну и ту же стадию своего развития. Причиной этого могут быть различия в составе почвообразующих пород, в рельефе, растительности и других местных условиях. Различие в стадиях развития почв на одной общей территории, имеющей одинаковый абсолютный возраст, называют относительным возрастом почв.
Время развития зрелого почвенного профиля для разных условий – от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. Возраст территории вообще и почвы в частности, а также изменения условий почвообразования в процессе их развития оказывают существенное влияние на строение, свойства и состав почвы. При сходных географических условиях почвообразования почвы, имеющие неодинаковые возраст и историю развития, могут существенно различаться и принадлежать к разным классификационным группам.
Возраст почв, следовательно, является одним из важнейших факторов, которые нужно учитывать при изучении той или иной почвы.
Почвенно-грунтовые воды.
Вода является средой, в которой протекают многочисленные химические и биологические процессы в почве. Там, где грунтовые воды расположены неглубоко, они оказывают сильное воздействие на почвообразование. Под их влиянием меняется водный и воздушный режимы почв. Грунтовые воды обогащают почву химическими соединениями, которые в них содержатся, иногда вызывают засоление. В переувлажненных почвах содержится недостаточное количество кислорода, что вызывает подавление деятельности некоторых групп микроорганизмов.
Хозяйственная деятельность человека влияет на некоторые факторы почвообразования, например на растительность (вырубка леса, замена его травянистыми фитоценозами и др.), и непосредственно на почвы путем ее механической обработки, орошения, внесения минеральных и органических удобрений и т. п. В результате часто почвообразовательные процессы и свойства почвы меняются. В связи с интенсификацией сельского хозяйства влияние человека на почвенные процессы непрерывно возрастает.
Воздействие человеческого общества на почвенный покров представляет собой одну из сторон общего влияния человека на окружающую среду. Сейчас особенно острой является проблема разрушения почвенного покрова в результате неправильной сельскохозяйственной обработки почв и строительной деятельности человека. Вторая важнейшая проблема – загрязнение почвенного покрова, вызываемое химизацией сельского хозяйства и индустриальными и бытовыми выбросами в окружающую среду.
Все факторы влияют не изолированно, а в тесной взаимосвязи и взаимодействии друг с другом. Каждый из них влияет не только на почву, но и друг на друга. Кроме того, и сама почва в процессе развития оказывает определенное влияние на все факторы почвообразования, вызывая в каждом из них определенные изменения. Так, вследствие неразрывной связи между растительностью и почвами, всякая смена растительности неизбежно сопровождается изменением почв, и, наоборот, изменение почв, в особенности, их режима влажности, аэрации, солевого режима и т.д. неизбежно влечет за собой смену растительности.
Состав почв.
Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой частей. Соотношение их неодинаково не только в разных почвах, но и в различных горизонтах одной и той же почвы. Закономерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов от верхних почвенных горизонтов к нижним и увеличение интенсивности преобразования компонентов материнской породы от нижних горизонтов к верхним.
В твердой части почвы преобладают минеральные вещества литогенного происхождения. Это различные по размеру обломки и частички первичных минералов (кварца, полевых шпатов, роговых обманок, слюды и др.), формирующихся в процессе выветривания вторичных минералов (гидрослюды, монтмориллонита, каолинита и др.) и горных пород. Размеры этих обломков и частичек разнообразны – от 0,0001 мм до нескольких десятков см. Этим разнообразием размеров обуславливается рыхлость сложения почвы. Основную массу почвы составляет обычно мелкозем – частицы с диаметром менее 1 мм.
Минералогический состав твердой части почвы во многом определяет ее плодородие. В состав минеральных веществ входят: Si, Al, Fe, К, Mg, Ca, С, N, Р, S, значительно меньше микроэлементов: Cu, Mo, I, В, F, Pb и др. Подавляющее большинство элементов находится в окисленной форме. Во многих почвах, преимущественно в почвах недостаточно увлажняемых территорий, содержится значительное количество карбоната кальция CaCO 3 (особенно если почва образовались на карбонатной породе), в почвах засушливых областей – CaSO 4 и другие более легко растворимые соли (хлориты); почвы, влажных тропических областей обогащены Fe и Al. Однако реализация этих общих закономерностей зависит от состава почвообразующих пород, возраста почв, особенностей рельефа, климата и т.д.
В состав твердой части почвы входит и органическое вещество. В почве есть две группы органических веществ: попавшие в почву в виде растительных и животных остатков и новые, специфические гумусовые вещества, возникшие при преобразовании этих остатков. Между этими группами почвенного органического вещества – постепенные переходы, в соответствии с этим содержащиеся в почве органические соединения также разделяются на две группы.
К первой группе относятся соединения, содержащиеся в большом количестве в растительных и животных остатках, а также соединения, являющиеся продуктами жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов. Это белки, углеводы, органические кислоты, жиры, лигнин, смолы и др. Эти соединения в сумме составляют всего 10–15% от всей массы органического вещества почвы.
Вторая группа органических соединений почвы представлена сложным комплексом из гумусовых веществ, или гумуса, возникшего в результате сложных биохимических реакций из соединений первой группы. Гумусовые вещества составляет 85–90% органической части почвы, они представлены сложными высокомолекулярными соединениями кислотного характера. Главными группами гумусовых веществ являются гуминовые кислоты и фульвакислоты. В элементном составе гумусовых веществ важную роль играют углерод, кислород, водород, азот и фосфор. В гумусе содержатся основные элементы питания растений, которые под воздействием микроорганизмов становятся доступными для растений. Содержание гумуса в верхнем горизонте разных типов почв колеблется в широких пределах: от 1% в серо-бурых пустынных почвах до 12–15% в черноземах. Разные типы почв отличаются характером изменения количества гумуса с глубиной.
В почве есть и промежуточные продукты разложения органических соединений первой группы.
При разложении органических веществ в почве содержащийся в них азот переходит в формы, доступные растениям. В естественных условиях они являются основным источником азотного питания растительных организмов. Многие органические вещества участвуют в создании органо-минеральных структурных отдельностей (комочков). Возникающая таким образом структура почвы во многом определяет ее физические свойства, а также водный, воздушный и тепловой режимы.
Жидкая часть почвы или, как ее еще называют, почвенный раствор –это содержащаяся в почве вода с растворенными в ней газами, минеральными и органическими веществами, попавшими в нее при прохождении через атмосферу и просачивании через почвенную толщу. Состав почвенной влаги определяется процессами почвообразования, растительностью, общими особенностями климата, а также временем года, погодой, деятельностью человека (внесение удобрений и др.).
Почвенный раствор играет огромную роль в почвообразовании и питании растений. Основные химические и биологические процессы в почве могут идти только при наличии свободной воды. Почвенная вода является той средой, в которой происходит миграция химических элементов в процессе почвообразования, снабжение растений водой и растворенными элементами питания.
В незасоленных почвах концентрация веществ в почвенном растворе невелика (обычно не превышает 0,1%), а в засоленных почвах (солончаках и солонцах) – она резко увеличена (до целых и даже десятков процентов). Высокое содержание веществ в почвенной влаге вредно для растений, т.к. это затрудняет поступление в них воды и питательных веществ, вызывая физиологическую сухость.
Реакция почвенного раствора в почвах разных типов неодинакова: кислую реакцию (pH 7) – содовые солонцы, нейтральную или слабощелочную (pH = 7) – обыкновенные черноземы, луговые и коричневые почвы. Слишком кислый и слишком щелочной почвенный раствор отрицательно влияет на рост и развитие растений.
Газообразная часть, или почвенный воздух, заполняет поры почвы, не занятые водой. Суммарный объем почвенных пор (порозность) составляет от 25 до 60% объема почвы (см . Морфологические признаки почв). Соотношение между почвенным воздухом и водой определяется степенью увлажнения почвы.
Состав почвенного воздуха, в который входят N 2 , O 2 , CO 2 , летучие органические соединения, пары воды и пр. существенно отличается от атмосферного и определяется характером множества протекающих в почве химических, биохимических, биологических процессов. Состав почвенного воздуха не постоянен, в зависимости от внешних условий и времени года он может существенно меняться. Например, количество углекислого газа (CO 2) в почвенном воздухе значительно меняется в годовом и суточном циклах вследствие различной интенсивности выделения газа микроорганизмами и корнями растений.
Между почвенным и атмосферным воздухом происходит постоянный газообмен. Корневые системы высших растений и аэробные микроорганизмы энергично поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Избыток CO 2 из почвы выделяется в атмосферу, а атмосферный воздух, обогащенный кислородом, проникает в почву. Газообмен почвы с атмосферой может быть затруднен либо плотным сложением почвы, либо ее избыточной увлажненностью. В этом случае в почвенном воздухе резко уменьшается содержание кислорода, и начинают развиваться анаэробные микробиологические процессы, приводящие к образованию метана, сероводорода, аммиака и некоторых других газов.
Кислород в почве необходим для дыхания корней растений, поэтому нормальное развитие растений возможно только в условиях достаточного доступа воздуха в почву. При недостаточном проникании кислорода в почву растения угнетаются, замедляют свой рост, а иногда и совсем погибают.
Огромное значение кислород в почве имеет и для жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, большинство из которых относится к числу аэробов. При отсутствии доступа воздуха деятельность аэробных бактерий прекращается, а в связи с этим прекращается и образование в почве необходимых для растений питательных веществ. Кроме того, в анаэробных условиях возникают процессы, которые приводят к накоплению в почве вредных для растений соединений.
Иногда в составе почвенного воздуха могут присутствовать некоторые газы, проникающие через толщи горных пород из мест их скопления, на этом основаны специальные газовые геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых.
Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов и почвенных животных. Активная роль живых организмов в формировании почвы определяет принадлежность ее к биокосным природным телам – важнейшим компонентам биосферы.
Водный и тепловой режимы почвы.
Водный режим почвы – это совокупность всех явлений, определяющих поступление, передвижение, расход и использование растениями почвенной влаги. Водный режим почвы – важнейший фактор почвообразования и почвенного плодородия.
Основным источникам почвенной воды являются атмосферные осадки. Некоторое количество воды поступает в почву в результате конденсации пара из воздуха, иногда значительную роль играют близко расположенные грунтовые воды. В районах орошаемого земледелия большое значение имеют поливы.
Расход воды происходит следующим образом. Часть воды, поступающей на поверхность почвы, стекает в виде поверхностного стока. Наибольшее количество поступившей в почву влаги поглощается растениями, которые затем частично ее испаряют. Некоторое количество воды расходуется на испарение, причем часть этой влаги задерживается растительным покровом и с его поверхности испаряется в атмосферу, а часть испаряется непосредственно с поверхности почвы. Почвенная вода может расходоваться и в виде внутрипочвенного стока – временно существующего явления, которое возникает в периоды сезонного увлажнения почвы. В это время по наиболее водопроницаемому почвенному горизонту начинает перемещаться гравитационная вода, водоупором для которой является менее водопроницаемый горизонт. Такие сезонно существующие воды получили названиеверховодок. Наконец, значительная часть почвенной воды может достигать поверхности грунтовых вод, отток которых происходит по водонепроницаемому ложу-водоупору, и уходить в составе грунтового стока.
Атмосферные осадки, талые и поливные воды проникают в почву вследствие ее водопроницаемости (способности пропускать воду). Чем больше в почве крупных (некапиллярных) промежутков, тем выше ее водопроницаемость. Особое значение имеет водопроницаемость для впитывания талых вод. Если осенью почва замерзла в сильно увлажненном состоянии, то обычно ее водопроницаемость крайне незначительна. Под лесной растительностью, предохраняющей почву от сильного промерзания, или на полях с рано проведенным снегозадержанием талая вода впитывается хорошо.
От содержания воды в почве зависят технологические процессы при обработке почвы, снабжение растений водой, физико-химические и микробиологические процессы, обусловливающие превращение питательных веществ в почве и поступление их с водой в растение. Поэтому одной из основных задач земледелия является создание в почве водного режима, благоприятного для культурных растений, что достигается накоплением, сохранением, рациональным расходованием почвенной влаги, а в необходимых случаях орошением или осушением земель.
Водный режим почвы зависит от свойств самой почвы, условий климата и погоды, характера природных растительных формаций, на обрабатываемых почвах – от особенностей выращиваемых культурных растений и техники их возделывания.
Выделяют следующие основные типы водного режима почвы: промывной, непромывной, выпотной, застойный и мерзлотный (криогенный).
Припромывном типе водного режима происходит ежегодное промачивание всей почвенной толщи до грунтовых вод, при этом почва возвращает в атмосферу меньше влаги, чем ее получает (избыток влаги просачивается в грунтовые воды). Почвенно-грунтовая толща в условиях этого режима ежегодно как бы промывается гравитационной водой. Промывной тип водного режима типичен для влажного умеренного и тропического климата, где сумма осадков больше испарения.
Для непромывного типа водного режима характерно отсутствие сплошного промачивания почвенной толщи. Атмосферная влага проникает в почву на глубину от нескольких дециметров до нескольких метров (обычно не более 4 м), причем между промоченным слоем почвы и верхней границей капиллярной каймы грунтовых вод возникает горизонт с постоянной низкой влажностью (близкой к влажности завядания), называемый мертвым горизонтом иссушения. Этот режим отличается тем, что количество возвращаемой в атмосферу влаги приблизительно равно поступлению ее с осадками. Этот тип водного режима типичен для сухого климата, где сумма осадков всегда существенно меньше испаряемости (условной величины, характеризующей максимально возможное испарение в данной местности при неограниченном запасе воды). Например он свойственен для степей и полупустынь.
Выпотной тип водного режима наблюдается в условиях сухого климата с резким преобладанием испаряемости над осадками, в почвах, которые питаются не только атмосферными осадками, но и влагой неглубоко расположенных грунтовых вод. При выпотном типе водного режима грунтовые воды достигают поверхности почвы и испаряются, что часто приводит к засолению земель.
Застойный тип водного режима формируется под влиянием близкого залегания грунтовых вод в условиях влажного климата, при котором количество атмосферных осадков превышает сумму испарения и поглощения воды растениями. Из-за избыточного увлажнения образуется верховодка, в результате чего происходит заболачивание почвы. Этот тип водного режима типичен для понижений в рельефе.
Мерзлотный (криогенный) тип водного режима формируется на территории сплошного распространения многолетней мерзлоты. Особенность его – наличие на небольшой глубине постоянно мерзлого водоупорного горизонта. Вследствие этого, несмотря на небольшое количество осадков, в теплое время года почва пересыщена водой.
Тепловым режимом почвы называется сумма явлений теплообмена в системе приземной слой воздуха – почва – почвообразующая порода, в его характеристику включаются также процессы переноса и аккумуляции теплоты в почве.
Основной источник тепла, поступающего в почву – солнечная радиация. Тепловой режим почвы определяется преимущественно соотношением между поглощенной солнечной радиацией и тепловым излучением почвы. Особенности этого соотношения определяют различия режима различных почв. Тепловой режим почвы формируется, главным образом, под воздействием климатических условий, однако влияние на него оказывают и теплофизические свойства почвы и подстилающих ее пород (так, интенсивность поглощения солнечной энергии зависит от окраски почвы, чем почва темнее, тем большее количество солнечной радиации она поглощает). Особое воздействие на тепловой режим почвы оказывают многолетнемерзлые породы.
Тепловая энергия почвы участвует в фазовых переходах почвенной влаги, выделяясь при льдообразовании и конденсации почвенной влаги и расходуясь при таянии льда и испарении.
Тепловой режим почвы обладает вековой, многолетней, годовой и суточной цикличностью, связанной с цикличностью поступления на земную поверхность радиационной энергии Солнца. В среднем многолетнем выражении годовой баланс тепла данной почвы равен нулю.
Суточные колебания температуры почвы охватывают толщу почвы мощностью от 20 см до 1 м., годовые – до 10–20 м. Промерзание почвы зависит от климатических особенностей данного участка, температуры замерзания почвенного раствора, мощности снежного покрова и времени его выпадения (поскольку снежный покров уменьшает охлаждение почвы). Глубина промерзания почвы редко превышает 1–2 м.
Существенное влияние на тепловой режим почвы оказывает растительность. Она задерживает солнечную радиацию, в результате чего температура почвы летом может быть ниже, чем температура воздуха. Особенно заметное влияние на тепловой режим почв оказывает лесная растительность.
Тепловой режим почвы в значительной мере определяет интенсивность механических, геохимических и биологических процессов, протекающих в почве. Например, интенсивность биохимической деятельности бактерий увеличивается с повышением температуры почвы до 40–50° С; выше этой температуры жизнедеятельность микроорганизмов угнетается. При температуре ниже 0° С биологические явления резко затормаживаются и прекращаются. Тепловой режим почвы оказывает непосредственное влияние на рост и развитие растений. Важным показателем обеспеченности растений почвенным теплом является сумма активных температур почвы (т.е. температур выше 10° С, при этих температурах идет активная вегетация растений) на глубине пахотного слоя (20 см).
Морфологические признаки почв.
Как всякое природное тело, почва обладает суммой внешних, так называемых морфологических признаков, которые являются результатом процессов ее формирования и поэтому отражают происхождение (генезис) почв, историю их развития, их физические и химические свойства. В качестве основных морфологических признаков почвы выделяют: почвенный профиль, окраску и цвет почв, почвенную структуру, гранулометрический (механический) состав почв, сложение почв, новообразования и включения.
Классификация почв.
Каждая наука, как правило, имеет классификацию объекта своего изучения, причем эта классификация отражает уровень развития науки. Поскольку наука все время развивается, то соответственно совершенствуется и классификация.
В додокучаевский период изучали не почву (в современном представлении), а лишь отдельные ее свойства и стороны, поэтому и классифицировали почву по отдельным ее свойствам – химическому составу, гранулометрическому составу и др.
Докучаев показал, что почва – это особое природное тело, которое образуется в результате взаимодействия факторов почвообразования, и установил характерные черты морфологии почвы (в первую очередь, строение почвенного профиля) – это дало ему возможность разработать классификацию почв на совершенно иной основе, чем это делалось ранее.
За основную классификационную единицу Докучаев принял генетические типы почв, образованные определенным сочетанием факторов почвообразования. В основе этой генетической классификации почв лежит строение почвенного профиля, отражающее процесс развития почв и их режимы. Современная классификация почв, используемая в нашей стране, является развитой и дополненной классификацией Докучаева.
Докучаев выделял 10 почвенных типов, а в дополненных современных классификациях их более 100.
По современной классификации, используемой в России, в один генетический тип объединяются почвы с единым строением профиля, с качественно однотипным процессом почвообразования, который развивается в условиях одинакового теплового и водного режимов, на материнских породах сходного состава и под однотипной растительностью. В зависимости от увлажнения почвы объединяются в ряды. Выделяются ряды автоморфных почв (т.е. почв, которые получают влагу только за счет атмосферных осадков и на которые грунтовые воды не оказывают существенного воздействия), гидроморфных почв (т.е. почв, которые находятся под значительным воздействием грунтовых вод) и переходных автоморфно-гидроморфных почв.
Генетические типы почв подразделяют на подтипы, роды, виды, разновидности, разряды, а объединяют их в классы, ряды, формации, генерации, семейства, ассоциации и т.д.
Разработанная в России к I Международному почвенному конгрессу генетическая классификация почв (1927) была воспринята всеми национальными школами и способствовала выяснению главных закономерностей географии почв.
Сейчас единая международная классификация почв не разработана. Создано значительное число национальных почвенных классификаций, некоторые из них (Россия, США, Франция) включают все почвы мира.
Второй подход к классификации почв сложился в 1960 в США. Американская классификация базируется не на оценке условий образования и связанных с ним генетических особенностей различных типов почв, а на учете легко обнаруживаемых морфологических признаков почв, в первую очередь на изучении некоторых горизонтов почвенного профиля. Эти горизонты были названы диагностическими.
Диагностический подход к систематике почв оказался очень удобным для составления детальных крупномасштабных карт небольших территорий, однако такие карты практически нельзя было сопоставлять с обзорными мелкомасштабными картами, построенными на основе принципа географо-генетической классификации.
Между тем к началу 1960-х стало очевидно, что для определения стратегии в области производства сельскохозяйственных продуктов питания необходима мировая почвенная карта, легенда которой должна базироваться на классификации, исключающей разрыв между крупно- и мелкомасштабными картами.
Эксперты продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) совместно с организацией по вопросам образования, науки и культуры ООН (ЮНЕСКО) приступили к созданию Международной почвенной карты Мира. Работа над картой продолжалась более 20 лет и в ней принимали участие более 300 почвоведов из разных стран. Карта создавалась при обсуждении и соглашениях между различными национальными научными школами. В итоге была разработана легенда карты, которая базировалась на диагностическом подходе к определению классификационных единиц всех уровней, хотя учитывала и отдельные элементы географо-генетического подхода. Публикация всех 19 листов карты была закончена в 1981, с тех пор были получены новые данные, уточнены отдельные понятия и формулировки в легенде карты.
Основные закономерности географии почв.
Изучение закономерностей пространственного распространения разных типов почв является одной из фундаментальных проблем наук о Земле.
Выявление закономерностей географии почв стали возможны лишь на основе концепции В.В.Докучаева о почве как результате взаимодействия факторов почвообразования, т.е. с позиций генетического почвоведения. Были выявлены следующие основные закономерности:
Горизонтальная почвенная зональность. На крупных равнинных территориях типы почв, возникающие под влиянием типичных для данного климата условий почвообразования (т.е. автоморфные типы почв, развивающиеся на водоразделах при условии, что атмосферные осадки – основной источник увлажнения), располагаются обширными полосами – зонами, вытянутыми вдоль полос с близким атмосферным увлажнением (в областях с недостаточным увлажнением) и с одинаковой годовой суммой температур (в областях с достаточным и избыточным увлажнением). Такие типы почв Докучаев назвал зональными.
Это создает основную закономерность пространственного распределения почв на равнинных территориях – горизонтальную почвенную зональность. Горизонтальная почвенная зональность не имеет общепланетарного распространения, она характерна лишь для очень обширных равнинных территорий, например, Восточно-Европейской равнины, части Африки, северной половины Северной Америки, Западной Сибири, равнинных пространств Казахстана и Средней Азии. Как правило, эти горизонтальные почвенные зоны располагаются широтно (т.е. вытянуты вдоль параллелей), но в ряде случаев под влиянием рельефа направление горизонтальных зон резко меняется. Например, почвенные зоны западной части Австралии и Южной половины Северной Америки простираются вдоль меридианов.
Открытие горизонтальной почвенной зональности было сделано Докучаевым на основе учения о факторах почвообразования. Это было важным научным открытием, на базе которого было создано учение о природных зонах.
От полюсов к экватору друг друга сменяют следующие основные природные зоны: полярная зона (или зона арктических и антарктических пустынь), зона тундр, зона лесотундр, зона тайги, зона смешанных лесов, зона широколиственных лесов, зона лесостепей, зона степей, зона полупустынь, зона пустынь, зона саванн и редколесий, зона переменно-влажных (в том числе муссонных) лесов и зона влажных вечнозеленых лесов. Каждой из этих природных зон свойственны совершенно определенные типы автоморфных почв. Например, на Восточно-Европейской равнине отчетливо выражены широтные зоны тундровых почв, подзолистых почв, серых лесных почв, черноземов, каштановых почв, бурых пустынно-степных почв.
Ареалы подтипов зональных почв располагаются внутри зон также параллельными полосами, что позволяет выделить почвенные подзоны. Так, зона черноземов подразделяется на подзоны выщелоченных, типичных, обыкновенных и южных черноземов, зона каштановых почв – на темно-каштановые, каштановые и светло-каштановые.
Однако проявление зональности свойственно не только автоморфным почвам. Было выявлено, что определенным зонам отвечают определенные гидроморфные почвы (т.е. почвы, формирование которых происходит при значительном влиянии грунтовых вод). Гидроморфные почвы не являются азональными, но их зональность проявляется иначе, чем у автоморфных почв. Гидроморфные почвы развиваются рядом с автоморфными почвами и геохимически связаны с ними, поэтому почвенную зону можно определить как территорию распространения определенного типа автоморфных почв и находящихся с ними в геохимическом сопряжении гидроморфных почв, которые занимают значительную площадь – до 20–25% от площади почвенных зон.
Вертикальная почвенная зональность. Вторая закономерность географии почв – вертикальная зональность, проявляющаяся в смене типов почв от подножия горной системы к ее вершинам. С высотой местности становится холоднее, что влечет за собой закономерные изменения климатических условий, растительного и животного мира. В соответствии с этим изменяются и типы почв. В горах с недостаточным увлажнением смена вертикальных поясов обусловливается сменой степени увлажнения, а также экспозицией склонов (почвенный покров здесь приобретает экспозиционно-дифференцированный характер), а в горах с достаточным и избыточным увлажнением - изменением температурных условий.
Сначала считалось, что смена вертикальных почвенных зон совершенно аналогична горизонтальной зональности почв от экватора к полюсам, однако позже было обнаружено, что среди горных почв, наряду с типами, распространенными как на равнинах, так и в горах, есть почвы, образующиеся только в условиях горных ландшафтов. Также было выяснено, что очень редко соблюдается строгая очередность расположения вертикальных почвенных зон (поясов). Отдельные вертикальные почвенные пояса выпадают, смешиваются, а иногда даже меняются местами, поэтому был сделан вывод, что структура вертикальных зон (поясов) горной страны определяется местными условиями.
Явление фациальности. И.П.Герасимов и другие ученые выявили, что проявление горизонтальной зональности корректируется условиями конкретных регионов. В зависимости от влияния океанических бассейнов, континентальных пространств, крупных горных барьеров на пути движения воздушных масс образуются местные (фациальные) особенности климатов. Это проявляется в образовании особенностей местных почв вплоть до появления особых типов, а также в осложнении горизонтальной почвенной зональности. Вследствие явления фациальности, даже в пределах распространения одного почвенного типа почвы могут иметь существенные различия.
Внутризональные почвенные подразделения получили название почвенных провинций. Под почвенной провинцией понимают часть почвенной зоны, отличающуюся специфическими особенностями подтипов и типов почв и условиями почвообразования. Аналогичные провинции нескольких зон и подзон объединяются в фации.
Мозаичность почвенного покрова. В процессе детальных почвенно-съемочных и почвенно-картографических работ было обнаружено, что представление об однородности почвенного покрова, т.е. существовании почвенных зон, подзон и провинций весьма условно и отвечает лишь мелкомасштабному уровню почвенных исследований. В действительности под влиянием мезо- и микрорельефа, изменчивости состава почвообразующих пород и растительности, глубины залегания грунтовых вод почвенный покров внутри зон, подзон и провинций представляет собой сложную мозаику. Эта почвенная мозаика состоит из разной степени генетически связанных ареалов почв, которые образуют определенный рисунок почвенного покрова и создают его структуру, все компоненты которой могут быть показаны лишь на крупномасштабных или детальных почвенных картах.
Наталия Новоселова
Литература:
Вильямс В.Р. Почвоведение
, 1949
Почвы СССР
. М., Мысль, 1979
Глазовская М.А., Геннадиев А.Н. , М., МГУ, 1995
Максаковский В.П. Географическая картина мира
. Часть I. Общая характеристика мира. Ярославль, Верхне-Волжское книжное издательство, 1995
Практикум по общему почвоведению
. Изд-во МГУ, Москва, 1995
Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения
. М., Владос, 2001
Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии
. М., Наука, 2003
Восточно-европейские леса. История в голоцене и современность
. Книга 1. Москва, Наука, 2004
Тепло солнца, чистый воздух и вода - вот основные критерии жизни на Земле. Многочисленные климатические пояса привели к разделению территории всех материков и водного пространства на определенные природные зоны. Некоторые из них, даже разделенные огромными расстояниями, очень похожи, другие неповторимы.
Природные зоны мира: что это такое?
Под данным определением следует понимать очень большие по площади природные комплексы (иначе говоря, части географического пояса Земли), которые обладают сходными, однородными климатическими условиями. Основной характеристикой природных зон является животный и растительный мир, который населяет данную территорию. Образуются они в результате неравномерного распределения влаги и тепла на планете.
Таблица «Природные зоны мира»
Природная зона | Климатический пояс | Средняя температура (зимой/летом) |
Антарктические и арктические пустыни | Антарктический, арктический | 24-70°С /0-32 °С |
Тундра и лесотундра | Субарктический и субантарктический | 8-40°С/+8+16°С |
Умеренный | 8-48°С /+8+24 °С |
|
Смешанные леса | Умеренный | 16-8°С /+16+24°С |
Широколиственные леса | Умеренный | 8+8°С /+16+24°С |
Степи и лесостепи | Субтропический и умеренный | 16+8 °С /+16+24°С |
Умеренные пустыни и полупустыни | Умеренный | 8-24 °С /+20+24 °С |
Жестколистные леса | Субтропический | 8+16 °С/ +20+24 °С |
Тропические пустыни и полупустыни | Тропический | 8+16 °С/ +20+32 °С |
Саванны и редколесья | 20+24°С и выше |
|
Переменно-влажные леса | Субэкваториальный, тропический | 20+24°С и выше |
Постоянно-влажные леса | Экваториальный | выше +24°С |
Данная характеристика природных зон мира является лишь ознакомительной, ведь про каждую из них рассказывать можно очень много и долго, вся информация не поместится в рамки одной таблицы.
Природные зоны умеренного климатического пояса
1. Тайга. Превосходит все остальные природные зоны мира по занимаемой площади на суше (27% от территории всех лесов планеты). Для нее характерны очень низкие зимние температуры. Лиственные деревья их не выдерживают, поэтому тайга - это хвойные густые леса (в основном сосна, ель, пихта, лиственница). Очень большие территории тайги в Канаде и России заняты вечной мерзлотой.
2. Смешанные леса. Характерны в большей степени для Северного полушария Земли. Является своеобразной границей между тайгой и широколиственным лесом. Они устойчивее к холодным и продолжительным зимам. Породы деревьев: дуб, клен, тополь, липа, а также рябина, ольха, береза, сосна, ель. Как показывает таблица "Природные зоны мира", почвы в зоне смешанных лесов серые, не отличаются высоким плодородием, но все же пригодны для выращивания растений.
3. Широколиственные леса. Они не адаптированы к суровым зимам, являются листопадными. Занимают большую часть Западной Европы, юг Дальнего Востока, север Китая и Японию. Подходящим для них является морской климат или умеренно-континентальный с жарким летом и достаточно теплой зимой. Как показывает таблица «Природные зоны мира», температура в них не опускается ниже -8°С даже в холодное время года. Почва плодородная, богатая гумусом. Характерны следующие виды деревьев: ясень, каштан, дуб, граб, бук, клен, вяз. Очень богаты леса млекопитающими (копытные, грызуны, хищники), птицами, в том числе промысловыми.
4. Умеренные пустыни и полупустыни. Их главная отличительная особенность - практически полное отсутствие растительности и скудный животный мир. Природных зон такого характера достаточно много, расположены они в основном в тропиках. Умеренные пустыни есть в Евразии, и им свойственны резкие перепады температур по временам года. Животные представлены главным образом рептилиями.
Арктические пустыни и полупустыни
Они представляют собой огромные площади земли, покрытые снегом и льдами. Карта природных зон миранаглядно показывает, что они располагаются на территории Северной Америки, Антарктиды, Гренландии и северной оконечности Евразийского материка. По сути - это безжизненные места, и только вдоль побережья обитают белые медведи, моржи и тюлени, песцы и лемминги, пингвины (в Антарктике). Там, где земля свободна ото льда, можно увидеть лишайники и мхи.
Влажные экваториальные леса
Второе их название - дождевые леса. Располагаются они преимущественно в Южной Америке, а также в Африке, Австралии и в районе Больших Зондских островов. Главное условие их формирования - это постоянная и очень высокая влажность (более 2000 мм осадков в год) и жаркий климат (20°С и выше). Они очень богаты растительностью, лес состоит из нескольких ярусов и представляет собой непроходимые, густые джунгли, которые стали домом более чем для 2/3 всех видов существ, живущих ныне на нашей планете. Эти дождевые леса превосходят все остальные природные зоны мира. Деревья остаются вечнозелеными, меняя листву постепенно и частично. Удивительно, но почвы влажных лесов содержат мало гумуса.
Природные зоны экваториального и субтропического климатического пояса
1. Переменно-влажные леса, они отличаются от дождевых тем, что осадки там выпадают только в сезон дождей, а в период наступающей за ним засухи деревья вынуждены сбрасывать листву. Животный и растительный мир тоже очень разнообразен и богат на виды.
2. Саванны и редколесья. Они появляются там, где влаги, как правило, уже недостаточно для произрастания переменно-влажных лесов. Их развитие происходит в глубине материка, где господствует тропические и экваториальные воздушные массы, а сезон дождей продолжается менее полугода. Они занимают значительную часть территории субэкваториальной Африки, внутренние районы Южной Америки, частично Индостан и Австралию. Более подробно информацию о расположении отражает карта природных зон мира (фото).
Жестколистные леса
Данную климатическую зону считают наиболее пригодной для проживания людей. Жестколистные и вечнозеленые леса расположены вдоль морских и океанических побережий. Осадки не такие обильные, но листья сохраняют влагу за счет плотной кожистой оболочки (дубы, эвкалипты), что препятствует их опаданию. У некоторых деревьев и растений они модернизированы в колючки.
Степи и лесостепи
Для них характерно практически полное отсутствие древесной растительности, обусловлено это скудным уровнем осадков. Зато почвы являются самыми плодородными (черноземы), а потому активно используются человеком для земледелия. Степи занимают большие территории в Северной Америке и Евразии. Преобладающее число обитателей - пресмыкающиеся, грызуны и птицы. Растения приспособились к недостатку влаги и чаще всего успевают совершить свой жизненный цикл за короткий весенний период, когда степь покрывается густым ковром зелени.
Тундра и лесотундра
В этой зоне начинает чувствоваться дыхание Арктики и Антарктики, климат становится более суровым, и даже хвойные породы деревьев выдержать его не могут. Влаги в избытке, но нет тепла, что приводит к заболачиванию очень обширных территорий. В тундре деревьев нет вообще, растительный мир в основном представлен мхами и лишайниками. Считается, что это самая неустойчивая и хрупкая экосистема. В связи с активной разработкой газовых и нефтяных месторождений она находится на грани экологической катастрофы.
Все природные зоны мира очень интересны, будь то кажущаяся на первый взгляд абсолютно безжизненной пустыня, бескрайние арктические льды или тысячелетние дождевые леса с кипящей жизнью внутри.
Зона арктических пустынь. В этой зоне лежат Земля Франца-Иосифа, Новая Земля, Северная Земля, Новосибирские острова. Для зоны характерно огромное количество льда и снега во все сезоны года. Они являются главным элементом ландшафта.Круглый год здесь преобладает арктический воздух, радиационный баланс за год менее 400 мДж/м 2 , средние температуры июля 4-2°С. Относительная влажность воздуха очень велика - 85%. Осадков выпадает 400-200 мм, причем почти все они выпадают в твердом виде, что способствует возникновению ледниковых щитов и ледников. Однако в некоторых местах запас влаги в воздухе небольшой и поэтому при повышении температуры и сильном ветре образуется большой ее недостаток и происходит сильное испарение снега.
Почвообразовательный процесс в Арктике протекает в маломощном деятельном слое и находится на начальной стадии развития. В долинах рек и ручьев и на морских террасах формируются два типа почв - типичные полярно-пустынные на полигональных дренированных равнинах и полярно-пустынные солончаковые на засоленных приморских участках. Они характеризуются малым содержанием гумуса (до 1,5%), слабо выраженными генетическими горизонтами и очень небольшой мощностью. В арктических пустынях почти нет болот, мало озер, на поверхности почвы в сухую погоду с сильными ветрами образуются солевые пятна.
Растительный покров крайне разрежен и пятнист, для него характерны бедность видового состава и исключительно низкая продуктивность. Доминируют низкоорганизованные растения: лишайники, мхи, водоросли. Годовой прирост мхов и лишайников не превышает 1-2 мм. Растения исключительно избирательны в своем распространении. Более или менее сомкнутые группировки растений существуют лишь в укрытых от холодных ветров местах, на мелкоземе, где больше мощность деятельного слоя.
Основной фон арктических пустынь образуют накипные лишайники. Обычны гипновые мхи, сфагновые мхи появляются лишь на юге зоны в очень ограниченном количестве. Из высших растений характерны камнеломка, полярный мак, крупка, звездчатка, арктическая щучка, мятлик и некоторые другие. Злаки пышно разрастаются, образуя полушаровидные подушки диаметром до 10 см на удобренном субстрате у гнездовий чаек и нор леммингов. У пятен снега растут ледяной лютик и полярная ива, достигающая всего 3-5 см высоты. Фауна как и флора, бедна видами; встречаются лемминг, песец, северный олень, белый медведь, а из птиц повсеместно распространены белая куропатка и полярная сова. На скалистых берегах многочисленны птичьи базары - массовые гнездовья морских птиц (кайры, люрики, белые чайки, глупыши, гаги и др.). Южные берега Земли Франца-Иосифа, западные берега Новой Земли представляют собой сплошной птичий базар.
Вносите удобрения, применяете пестициды, поливаете и рыхлите, с утра до глубокой ночи на грядках, а урожай не радует? Тратите деньги на районированные современные сорта и гибриды, а в результате на участке жалкие больные растения? Может, все дело в почве?
Садоводство и огородничество нацелено на получение хороших урожаев. Подходящие сорта растений, своевременное применение удобрений и пестицидов, полив – все это влияет на конечный результат.
Но правильная агротехника дает желаемый результат только при учете особенностей почвы на данном участке. Давайте разберемся с типами и видами почвы, их плюсами и минусами.
Виды почвы классифицируются по содержанию в ней:
- минералов (основная часть);
- органики и, в первую очередь, гумуса, что определяет ее плодородность;
- микроорганизмы и иные живые существа, участвующие в переработке остатков растительности.
Важным качеством почвы является способность пропускать воздух и влагу, а также свойство удерживать поступившую воду.
Для растения чрезвычайно важно такое свойство почвы, как теплопроводность (его еще называют теплоемкостью). Оно выражается в периоде времени, в течение которого грунт способен нагреться до определенной температуры и, соответственно, отдать тепло.
Минеральная часть любой почвы – это осадочные горные породы, образовавшиеся в результате выветривания скальных образований. Водные потоки на протяжении миллионов лет разделяют эти продукты на два вида:
- песок;
- глину.
Еще одним минералообразующим видом является известняк.
В итоге для равнинной части России можно выделить 7 основных видов почв:
- глинистая;
- суглинистая (суглинок);
- песчаная;
- супесчаная (супесь);
- известковая;
- торфяная;
- черноземная.
Характеристики почв
Глинистые
Тяжелые, плохо поддающиеся обработке, долго сохнущие и медленно прогревающиеся весной. Плохо пропускают воду и влагу к корням растений. В такой почве плохо развиваются полезные микроорганизмы, практически не происходит процесса разложения растительных остатков.
Суглинистые
Одним из самых распространенных типов почв. По качеству они уступают лишь черноземам. Подходят для выращивания всех садовых и огородных культур.
Суглинки легки в обработке, имеют нормальную кислотность. Быстро нагреваются, но не сразу отдают сохраненное тепло.
Хорошая среда для развития подземной микрофлоры. Процессы разложения и гниения, вследствие доступа воздуха, идут интенсивно.
Песчаные
Легки для любой обработки, хорошо пропускают воду, воздух и жидкие удобрения к корням. Но эти же качества имеют и отрицательные последствия: почва быстро пересыхает и остывает, удобрения при дождях и поливах вымываются водой и уходят вглубь грунта.
Супесчаные
Обладая всеми положительными качествами песчаных почв, супесчаники лучше удерживают минеральные удобрения, органику и влагу.
Известковые
Почва плохо пригодна для садоводства. В ней мало гумуса, а также железа и марганца. Щелочная среда требует подкисления известкового грунта.
Торфяные
Участки в болотистых местах нуждаются в окультуривании и прежде всего в проведении мелиоративных работ. Кислые почвы необходимо ежегодно известковать.
Черноземные
Чернозем – это эталон грунта, не нуждается в окультуривании. Грамотная агротехника – это все, что необходимо для выращивания богатого урожая.
Для более точной классификации почвы рассматривают ее основные физические, химические и органолептические параметры.
| Вид почвы
характеристики |
глинистая | суглинистая | песчаная | супесчаная | известковая | торфяная | чернозем |
| Структура | Крупноглыбистая | комковатая, структурная | Мелкозернистая | Мелкокомковатая | каменистые включения | рыхлая | Зернисто-комковатая |
| Плотность | высокая | средняя | низкая | средняя | высокая | низкая | средняя |
| Воздухопроницаемость | Очень низкая | средняя | высокая | средняя | низкая | высокая | высокая |
| Гигроскопичность | низкая | средняя | низкая | средняя | высокая | высокая | высокая |
| Теплоемкость (скорость прогревания) | низкая | средняя | высокая | средняя | высокая | низкая | высокая |
| Кислотность | Слабокислая | От нейтральной до кислой | Низкая, близка к нейтральной | слабокислая | щелочная | кислая | От слабощелочной до слабокислой |
| % гумуса | Очень низкий | Средний, ближе к высокому | низкий | средний | низкий | средний | высокий |
| Окультуривание | Внесение песка, золы, торфа, извести, органики. | Поддерживать структуру внесением навоза или перегноя. | Внесение торфа, перегноя, глиняной пыли, посадка сидератов. | Регулярное внесение органики, осенний посев сидератов | Внесение органических, калийных и азотных удобрений, сульфата аммония, высевать сидераты | Внесение песка, обильное известкование, навоз, компост. | При истощении внесение органики, компоста, высевание сидератов. |
| Культуры, которые могут произрастать | деревья и кустарники с развитой корневой системой, уходящей вглубь почвы: дуб, яблони, ясень | Растут почти все районированные сорта. | Морковь, лук, клубника, смородина | Растет большинство культур при использовании правильной агротехники и районированных сортов. | Щавель, салаты, редька, ежевика. | Смородина,крыжовник, черноплодная рябина, садовая земляника | Растет все. |
Основные типы почв в России
Сто с лишним лет назад В.В. Докучаев открыл, что формирование основных типов почв на поверхности Земли следует закону широтной зональности.
Тип почвы — это ее атрибуты, которые возникают в сходных условиях и обладают одинаковыми параметрами и условиями почвообразования, которые в свою очередь зависят от климата в течении геологически значимых периодов времени.
Выделяют следующие типы почв:
- тундровая;
- подзолистая;
- дерново-подзолистая;
- серая лесная;
- черноземная;
- каштановая;
- бурая.
Для земледелия совершенно непригодны тундра и бурые почвы полупустынь. Малоплодородны подзолистые таежные и каштановые почвы сухих степей.
Для сельскохозяйственной деятельности главное значение имеют средне-плодородная дерново-подзолистая почва, плодородная серая лесная и максимально плодородная черноземная почвы. Содержание гумуса, климатические условия с необходимыми теплом и влагой делают эти почвы привлекательными для работы на них.
Мы привыкли видеть красоту в облаках, в окружающей природе, и никогда — в почве. Но именно она создает те неповторимые картины, которые надолго остаются в памяти. Любите, познавайте и берегите почву на вашем участке! Она отплатит вам и вашим детям прекрасными урожаями, радостью созидания и уверенностью в завтрашнем дне.
Определение механического состава почвы:
Значимость почвы в жизни человечества:
Почва -- поверхностный слой Земли, обладающий плодородием. Это рыхлый поверхностный слой суши, образование которого происходило в течение длительного времени в процессе взаимодействия материнской породы, растений, животных, микроорганизмов, климата и рельефа. Впервые отличил почвенный слой от остальных частей земной коры как «особое естественно-историческое тело» русский учёный В.В.Докучаев, именно он установил, что основные типы почв на земном шаре размещены зонально. Типы почв выделяются на основе их плодородия, механического состава и строения и др.
Почвы классифицируются по типам. Первым ученым, классифицировавшим почвы, был Докучаев. На территории Российской Федерации встречаются следующие типы почв: Подзолистые почвы, тундровые глеевые почвы, арктические почвы, мерзлотно-таежные, серые и бурые лесные почвы и каштановые почвы.
Тундровые глеевые почвы находятся на равнинах. Образуются без особого влияния на них растительности. Эти почвы находятся в областях, где есть многолетняя мерзлота (в Северном полушарии). Зачастую глеевые почвы - это места, где обитают и кормятся летом и зимой олени. Примером тундровых почв в России может служить Чукотка, а в мире -- это Аляска в США. На территории с такими почвами люди занимаются земледелием. На такой земле растет картофель, овощи и различные травы. Для улучшения плодородия тундровых глеевых почв в сельском хозяйстве применяются следующие виды работ: осушение наиболее насыщенных влагой земель и орошение засушливых районов. Также к методам улучшения плодородия этих почв относят внесение в них органических и минеральных удобрений.
Арктические почвы получаются в результате оттаивания вечной мерзлоты. Такая почва довольно тонкая. Максимальный слой гумуса (плодородного слоя) составляет 1-2 см. У этого типа почв низкая кислая среда. Почва эта не восстанавливается из-за сурового климата. Эти почвы распространены на территории России только в Арктике (на ряде островов Северного Ледовитого океана). В силу сурового климата и маленького слоя гумуса, на таких почвах ничего не растет.
Подзолистые почвы распространены в лесах. В почве всего 1-4% гумуса. Подзолистые почвы получаются благодаря процессу подзолообразования. Происходит реакция с кислотой. Именно поэтому этот тип почвы еще называется кислый. Подзолистые почвы первым описал Докучаев. В России подзолистые почвы распространены в Сибири и на Дальнем Востоке. В мире подзолистые почвы есть в Азии, Африке, Европе, США и Канаде. Такие почвы в земледелии необходимо правильно обрабатывать. Их надо удобрять, вносить в них органические и минеральные удобрения. Такие почвы скорее более полезны на лесозаготовках, чем в сельском хозяйстве. Ведь деревья на них растут лучше, нежели сельскохозяйственные культуры. Дерново-подзолистые почвы - это подтип подзолистых почв. По составу во многом они схожи с подзолистыми почвами. Характерной особенностью этих почв является то, что они могут медленнее вымываться водой в отличие от подзолистых. Дерново-подзолистые почвы находятся в основном в тайге (территория Сибири). В этой почве содержится до 10% плодородного слоя на поверхности, а на глубине слой резко снижается до 0,5%. Мерзлотно-таежные почвы образовывались в лесах, в условиях вечной мерзлоты. Они находятся только в условиях континентального климата. Самые большие глубины этих почв не превышают 1 метра. Это вызвано близостью от поверхности вечной мерзлоты. Содержание гумуса всего 3-10%. Как подвид, существуют горные мерзлотно-таежные почвы. Они образуются в тайге на горных породах, которые покрываются льдом только зимой. Эти почвы есть в Восточной Сибири. Встречаются они на Дальнем Востоке России. Чаще горные мерзлотно-таежные почвы встречаются рядом с небольшими водоемами. За пределами России такие почвы есть в Канаде и на Аляске.
Серые лесные почвы образуются на территории лесов. Непременным условием для формирования таких почв является наличие континентального климата. Лиственных лесов и травяной растительности. Места образования содержат необходимый для такой почвы элемент - кальций. Благодаря этому элементу вода не проникает в глубь почв и не размывает их. Эти почвы серого цвета. Содержание гумуса в серых лесных почвах составляет 2-8 процентов, то есть плодородность почв средняя. Серые лесные почвы разделяются на серые, светло-серые, а также темно-серые. Эти почвы преобладают в России на территории от Забайкалья до Карпатских гор. На почвах выращивают плодовые и зерновые культуры.
Бурые лесные почвы распространены в лесах: смешанных, хвойных и широколистных. Эти почвы есть только в условиях умеренного теплого климата. Цвет почвы бурый. Обычно бурые почвы выглядят так: на поверхности земли слой опавшей листвы, около 5 см высотой. Далее идет плодородный слой, который составляет 20, а иногда 30 см. Еще ниже следует слой глины в 15-40 см. Бурых почв бывает несколько подтипов. Подтипы варьируются в зависимости от температур. Выделяют: типичные, оподзоленные, глеевые (поверхностноглеевые и псевдоподзолистые). На территории Российской Федерации почвы распространены на Дальнем Востоке и у предгорий Кавказа. На этих почвах выращивают неприхотливые культуры, например, чай, виноград и табак. Хорошо на таких почвах растет лес.
Каштановые почвы распространены в степях и полупустынях. Плодородный слой таких почв составляет 1,5-4,5%. Что говорит средней плодородности почвы. Эта почва имеет каштановый, светло-каштановый и темно-каштановый цвет. Соответственно существует три подтипа каштановой почвы, различающихся по цвету. На светло-каштановых почвах земледелие возможно только при обильном поливе водой. Основное предназначение этой земли - это пастбища. На темно-каштановых почвах хорошо растут и без полива следующие культуры: пшеница, ячмень, овес, подсолнечник, просо. Есть небольшие различия почвы и в химическом составе каштановой почвы. Разделение ее на глинистую, песчаную, супесчаную, легкосуглинистую, среднесуглинистую и тяжелосуглинистую. В каждой из них незначительно отличающийся химический состав. Химический состав каштановой почвы разнообразен. В почве есть магний, кальций, растворимые в воде соли. Каштановая почва имеет свойство быстро восстанавливаться. Ее толщина поддерживается ежегодно опадающей травой и листьями редких в степи деревьев. На ней можно получать неплохие урожаи, при условии, если есть много влаги. Ведь степи обычно засушливы. Каштановые почвы в России распространены на территории Кавказа, на Поволжье и в Средней Сибири. На территории Российской Федерации есть много видов почв. Все они различаются по химическому и механическому составу. В настоящий момент сельское хозяйство находится на грани кризиса. Российские почвы необходимо ценить, как землю, на которой мы живем. Ухаживать за почвами: удобрять их и предотвращать эрозию (разрушение).
Таблица Главные почвы России
|
Типы почв |
Условия почвообразования |
Свойства почвы |
Природная зона |
|||
|
1. Арктические |
Мало тепла и растительности |
Не плодородная |
Арктическая пустыня |
|||
|
2. Тундрово-глеевые |
Вечная мерзлота, мало тепла, переувлажнение |
Маломощные, имеют глеевой слой |
||||
|
3. Подзолистые |
К увл. > 1 Прохладно. Растительные остатки - хвоя, вымывание перечное |
Промывные, кислые, малоплодородные. |
||||
|
4. Дерново-подзолистые |
Больше растительных остатков, промыв почв весной |
Более плодородные, кислые |
Смешанные леса |
|||
|
5. Серые лесные, бурые лесные |
Умеренно-континентальный климат, остатки лесной и травянистой растительности |
Плодородные |
Широколист-венные леса |
|||
|
6. Чернозёмы |
Много тепла и растительных остатков |
Самые плодородные, зернистая |
||||
|
7. Каштановые |
К увл. = 0,8, 0,7 Много тепла |
Плодородные |
Сухие степи |
|||
|
8. Бурые и серо-бурые |
К увл. < 0,5 Сухой климат, мало растительности |
Засоление почв |
×
Вступай в сообщество «nloeda.ru»!
|