6. Почва – ценный ресурс литосферы

Почва есть функция (результат) от материнской породы, климата и организмов, помноженная на время.

В.В. Докучаев

В результате взаимодействия геологических, климатических, биологических факторов верхний тонкий слой литосферы превратился в особую среду – почву, где происходит значительная часть обменных процессов между живой и неживой природой. Именно в результате этих факторов за геологические сроки образовалась почва, отличающаяся составом и структурой от более глубоких слоев литосферы [15, с.206].

Почва – основной источник получения продуктов питания для человека, среда произрастания растений и обитания животных, база социально-экономического развития любого государства, его национальное достояние и стратегический природный ресурс. На почвах мира ныне производится около 1 млрд. т зерна. В мире распахано только 11 % суши, еще приблизительно 20 % приходится на луга и пастбища. Казалось бы, резерв более чем достаточен. Однако такое мнение, увы, ошибочно, что подтверждается рассмотрением мирового распределения земельных ресурсов, 20 % которых расположено в исключительно холодных областях, 20 % – в слишком сухих, 20 % – на очень крутых склонах и 10 % имеют слишком тонкий почвенный слой. В России значительная часть территории занята тундрой, тайгой и горами.

Почва формировалась веками. Она представляет собой смесь минеральных веществ, а также сложных органических соединений. Каолин H₄As₂Si₂O₉ и кварц SiO₂ – эти два химических соединения представляют собой минеральную основу почв всех видов. 55 % земной коры слагаются алюмосиликатами, относящимися к группе полевых шпатов. Основные их представители ортоклаз KAlSi₃O₈, альбит NaAlSi₃O₈ и анорит CaAl₂SiO₈. Полевые шпаты под воздействием природных факторов постепенно разрушаются, что примерно можно представить обобщающим уравнением

2 KAlSi₃O₈ + 2 H₂O + CO₂ = K₂CO₃ + H₄Al₂Si₂O₉ + 4 SiO₂

Нерастворимые продукты – каолинит H₄Al₂Si₂O₉, являющийся основой обычных глин, и кварц SiO₂, выделяющийся в виде песка.

Сложные органические соединения образовались в результате разложения растительных и животных организмов.

Природе необходимо 200 лет для создания почвы толщиной в 1 см. Ее формирование – процесс, который мы не в силах ускорить. Рождаются и умирают мириады живых существ. Оставаясь в почве, они в процессе разложения за тысячи лет образуют почвенный слой в 20-30 см. Для взаимодействия воды, воздуха, тепла, растительных и животных организмов и особенно микроорганизмов с почвообразующей горной породой.

Важнейшее свойство почвы – ее плодородие, то есть способность обеспечивать растения водой, питательными веществами и воздухом. Развитию этого свойства способствуют живые организмы (растения, животные, микробы), связанные с почвой и составляющие вместе с ней сложные природные комплексы – биогеоценозы. Представление о соотношении живых и неживых компонентов почвы дают следующие диаграммы (рис 13).

Плодородие зависит от химического состава, физических свойств и водного режима почвы. Для почвы характерна более или менее рыхлая порода, определенная водопроницаемость и аэрируемость.

Благодаря активной жизнедеятельности микроорганизмов состав почвенного воздуха и атмосферы сильно различается. В почвенном воздухе в десятки и сотни раз больше углекислого газа, но меньше кислорода, чем в атмосфере. Содержание молекулярного азота примерно одинаковое.

Почвенный воздух сильно обогащен парами воды, насыщенность которыми близка к 100 %, а также разнообразными летучими органическими и неорганическими биогенными соединениями. Представление о составе почвенного воздуха дает табл. 11.

Таблица 11

Содержание газов в почвенном воздухе

Газы	Содержание в почвенном воздухе	Газы	Содержание в почвенном воздухе	Газы	Содержание в почвенном воздухе
N2 O2 CO2 CO H2	68-73 5-21 0,1-20 (1-8)10^-6 (1-8)10^-6	N2O NO NO2 SO2 H2S	(2-40)10^-5 (1-10)10^-4 (2-4)10^-6 310^-7 210^-7	CoS CH3SH (CH3)2S CH3SCH3 Углеводы: СН4 С2–С20	(2-25000)10^-7 310^-7 110^-6 (1-12)10^-7 (1-8)10^-7 (1-35)10^-6

Рис 13. Живой и неживой компоненты луговой почвы (по В. Титлеру, 1955 г.)

Влажность, температура и аэрация почвы взаимосвязаны и взаимозависимы. Например, в глинистых почвах (из-за меньшей скважистости) аэрированность всегда меньше, а влажность – больше, чем в песчаных. В результате глинистые почвы прогреваются хуже, чем песчаные. Вот почему во влажном и прохладном климате песчаные почвы теплее глинистых. В сухом и теплом поясе песчаные почвы более влажные. Поэтому в песчаных пустынях растительная жизнь богаче, чем в глинистых, и видовой состав почвенных животных разнообразнее и многочисленнее. Температура почвы зависит от внешней температуры, но благодаря низкой теплопроводности почвы, температурный режим довольно стабилен, и уже на глубине 0,3 м амплитуда колебания температуры менее 2 ^оС, что важно для почвенных животных – нет необходимости перемещаться вверх-вниз в поисках более комфортной температуры. Суточные колебания ощутимы до глубины 1 м. Летом температура почвы ниже, зимой выше, чем воздуха. Структура и пористость почвы обеспечивают ее хорошую аэрацию. В плотных почвах затрудняется аэрация, и кислород может стать лимитирующим фактором, однако большинство почвенных организмов способны жить и в плотных глинистых почвах.

Под влиянием факторов почвообразования в почве протекают разнообразные процессы, которые объединяются в три основные группы:

– обмен веществами и энергией между почвой и другими природными телами;

– процессы превращения веществ и энергии, происходящие в самом почвенном теле без перемещения веществ;

– процессы передвижения веществ и энергии в почве.

Опишите процессы, происходящие во второй группе…

[1] обмен зольными веществами, соединениями азота, СО₂, О₂ в системе почва – высшая растительность; обмен газами, влагой в системе почва – грунт;

[2] обмен газами, влагой и твердыми частицами в системе атмосфера – почва – растительность;

[3] разложение органических соединений и синтез гумусовых веществ; синтез и распад микробной плазмы; образование и распад органо-минеральных соединений;

[4] передвижение почвенного воздуха под влиянием меняющихся давления и температуры; диффузное передвижение газов и водяных паров; движение почвенного раствора под действием силы тяжести.