Глава 12. Рациональное использование почвы, лесных ресурсов и химизация сельского хозяйства

12.1 Учение о почве

Почва — особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе, сформировавшееся в результате длительного преобразования поверхностных слоев литосферы под совместным взаимообусловленным воздействием гидросферы, атмосферы, живых и мертвых организмов. Почва - очень тонкий слой на поверхности суши редко превышающий толщину в 1 метр. В среднем толщина почвы на обрабатываемых (распахиваемых) территориях составляет 40-50 см. Почвенный покров суши – пятнистое и прерывистое явление. За полярным кругом и выше ледового покрова в горах почва отсутствует. Отсутвует почва в Антарктиде и Гренландии. Кроме того почва отсутствует на таких природных образованиях как пески, солончаки, такыры и скалы.

Важнейшее свойство почвы — плодородие, т. е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Это свойство почвы играет первостепенную роль в жизни человека. Ценность почвы не ограничивается ее значением для сельскохозяйственного производства. Она является важнейшим звеном всех наземных биоценозов и биосферы Земли в целом. Суммарная площадь распаханных почв Земли 1,5-10⁹ га, леса занимают 4,06-10⁹ га и травянистые ландшафты — 2,6-10⁹ га. Сельским хозяйством освоено около 30% площади суши. В Западной Европе обрабатываемые почвы составляют 30,8% от всей площади, в зарубежной Азии — 20,2, в Северной и Южной Америке — 14,4, в Африке — 14,4, в Австралии и Океании — 4,1%.

Чтобы обеспечить растущее население земного шара продуктами питания, необходимо не только охранять почву, но и постоянно увеличивать ее производительность.

Наука о происхождении и развитии почв, закономерностях их распространения, рационального использования и повышения плодородия называется почвоведением.

Основателем современного почвоведения является русский ученый В. В. Докучаев. Он впервые сформулировал понятие о почве как особом естественно-историческом теле, разработал новые методы исследования и картографии почв, предложил первую научную генетическую их классификацию. Докучаев открыл основные закономерности географического распространения почв, внес неоценимый вклад в теорию и практику их охраны и повышения плодородия.

К факторам почвообразования относятся почвообразующие породы, растительные и животные организмы, климат, рельеф, возраст, вода (почвенная и грунтовая) и хозяйственная деятельность человека.

Почвообразующие породы — субстрат, на котором образуются почвы; они состоят из различных минеральных компонентов. Минеральное вещество составляет 80-90% массы почвы. От характера почвообразующих пород зависят физические свойства почвы (водо- и воздухопроницаемость, водоудерживающая способность и др.). Они определяют водный и тепловой режимы почвы, скорость передвижения веществ в почве, минералогический и химический состав почвы и первоначальное содержание в ней элементов питания для растений. От характера материнских пород зависит в большой мере тип почв.

Органические соединения почвы формируются в результате жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов. Среди этих компонентов основная роль в почвообразовательном процессе принадлежит растительности. Наибольшее количество органических веществ дают лесные сообщества, особенно в условиях влажных тропиков. Меньше органического вещества создается в условиях тундры, пустынь, болотистой местности.

В процессе отмирания растений и их частей органические вещества поступают в почву (корневой и наземный опад). Годовое количество опада колеблется в значительных пределах: во влажных тропических лесах он достигает 250 ц/га, в арктических тундрах — менее 10, а в пустынях — 5-6 ц/га. На поверхности почвы органическое вещество под воздействием животных, бактерий, грибов, а также физических и химических агентов разлагается. Зольные вещества пополняют минеральную часть почвы. Неразложившийся растительный материал образует так называемую лесную подстилку (в лесах) или войлок (в степях и лугах). Эти образования оказывают влияние на газообмен почвы, проницаемость осадков, на тепловой режим верхнего слоя почвы, деятельность почвенной фауны и микроорганизмов.

Растительность оказывает влияние на структуру и характер органических веществ почвы, ее влажность. Степень и характер влияния растительности как почвообразующего фактора зависит от видового состава растений, густоты их стояния, химизма и многих других факторов.

Основная функция животных организмов в почве — преобразование органического вещества. В почвообразовании принимают участие как почвенные, так и "наземные животные. В почвенной среде они представлены, главным образом, беспозвоночными и простейшими. Некоторое значение имеют и позвоночные (крот, полевки и др.), постоянно живущие в почве. Почвенные животные делятся на две группы: биофаги, питающиеся живыми организмами или тканями живых организмов, и сапрофаги, использующие в пищу мертвое органическое вещество. Главную массу почвенных животных составляют сапрофаги (нематоды, дождевые черви и др.). На 1 га почвы приходится более 1 млн. простейших, на 1 м² — десятки червей, нематод и других сапрофагов. Огромная масса сапрофагов, поедая мертвые растительные остатки, выбрасывает в почву экскременты. Согласно подсчетам Ч. Дарвина почвенная масса в течение нескольких лет полностью проходит через пищеварительный тракт червей. Сапрофаги влияют на формирование почвенного профиля, содержание гумуса, мощность гумусовых горизонтов, структуру почвы. Самыми многочисленными представителями наземного животного мира, участвующими в почвообразовании, являются мелкие грызуны (мыши полевки и др.).

Растительные и животные остатки, попадая в почву, подвергаются сложным изменениям. Определенная часть из них распадается до СО₂, воды и простых солей (процесс минерализации). Другие переходят в новые сложные органические вещества почвы.

Огромное значение в почве имеют микроорганизмы. Они весьма разнообразны как по своему составу, так и по биологической деятельности и исчисляются миллиардами на 1га, принимают участие в биотическом круговороте веществ, разлагают сложные органические и минеральные вещества на более простые. Последние утилизируются как самими микроорганизмами, так и высшими растениями. Органическое вещество почвы, образовавшееся при разложении растительных и животных остатков разной степени разложения, получило название гумуса (лат. humus-почва).

К числу важнейших факторов почвообразования относится климат. С ним связаны тепловой и водный режимы почвы, от которых зависят биологические и физико-химические почвенные процессы. Под тепловым режимом понимают совокупность процессов теплообмена в системе приземный слой воздуха — почва — почвообразующая порода. Тепловой режим обусловливает процессы переноса и аккумуляции теплоты в почве. Характер теплового режима главным образом определяется соотношением поглощенной энергии Солнца и теплового излучения почвы, которое зависит от окраски почвы, характера поверхнести, теплоемкости, влажности и других факторов. Заметное влияние на тепловой режим почвы оказывает растительность.

Водный режим почвы в основном определяется атмосферными осадками и испаряемостью, распределением осадков в течение года, их формой (при ливневых дождях вода не успевает проникнуть в почву, стекает в виде поверхностного стока).

Климатические условия оказывают косвенное влияние и на другие факторы почвообразования (почвообразующие породы, растительный и животный мир и др.). С климатом связано распространение основных типов почв.

Рельеф — один из факторов перераспределения по земной поверхности тепла и воды. С изменением высоты местности меняется водный и тепловой режимы почвы. С рельефом связана поясность почвенного покрова в горах. Особенностями рельефа определяется характер влияния на почву грунтовых, талых и дождевых вод, миграция водорастворимых веществ.

К числу факторов почвообразования относится время — необходимое условие для любого процесса в природе. Абсолютный возраст почв Восточно-Европейской равнины, Западной Сибири, Северной Америки и Западной Европы, определенный радиоуглеродным методом; от нескольких сотен до нескольких тысяч лет.

Важным фактором почвообразования является хозяйственная деятельность человека. Следовательно, почвообразование — сложный процесс, в котором принимает участие комплекс факторов.