Что такое почва и из чего она состоит? Жидкая фаза почв. Роль микроорганизмов в образовании почвы
Почва и ее состав. Почва образуется на границе земной коры и атмосферы.
Почва - это поверхностный слой земной коры на суше, обладающий плодородием.
Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной частей. Твердая часть почвы - это частички разрушенных горных пород и перегной, перемешанные друг с другом. Песчаные и глинистые частицы - неорганическая часть почвы, а перегной - органические вещества. Жидкая часть почвы - это вода с растворенными в ней органическими и неорганическими веществами. Вода заполняет поры между твердыми почвенными частицами. Газообразная часть представляет собой почвенный воздух, который, как и вода, заполняет поры и пустоты между частицами почвы. Из почвы получают питательные вещества, воду и воздух растения. Русский ученый В. В. Докучаев создал науку о почве, законах ее образования и сохранения плодородия - почвоведение .
Почва пронизана корнями растений и служит средой обитания для множества животных и микроскопических водорослей, грибов и бактерий (рис. 174). Именно в ней отмечается самое большое во всей биосфере сгущение жизни. В каждом грамме почвы микроскопических организмов больше, чем людей на Земле. Корни растений и почвенные организмы - такая же неотъемлемая часть почвы, как и частички пород и перегной.
Рис. 174. Почвенные организмы
Условия образования почв. Образование почвы зависит от многих условий: состава горных пород, климата, поверхностных и подземных вод, растительности, животных.
Горные породы, на которых образуется почва, называются почвообразующими (материнскими). На песках формируются песчаные почвы, на глинах - глинистые, на россыпях камней - каменистые.
С климатом связано не только обеспечение почвы теплом и водой. От него зависит скорость выветривания горных пород и образование перегноя, характер растительности и животного мира.
Почвы очень тесно связаны с живыми организмами. Отмирающие растения и их части с помощью микроорганизмов превращаются в перегной. Почвенные животные перерывают и перемешивают почву. Особенно велика роль дождевых червей.
Таким образом, почва - это особое природное тело, в котором живое и неживое вещество сливаются в единое целое.
Рис. 175. Горизонты почвы
Верхний почвенный горизонт - перегнойный . В нем накапливаются остатки отмерших растений и образуется перегной. Ниже находятся переходные горизонты. Здесь происходит переход от перегнойного горизонта к почвообразующей (материнской) породе. Самый нижний горизонт - это сама почвообразующая порода .
Особые условия образования почв - время и хозяйственная деятельность человека. Формирование почвы происходит очень медленно. За 100 лет ее толщина увеличивается всего на 0,5-2 см. В отличие от природных условий, воздействие человека на почву целенаправленно. Люди изменяют почву в соответствии со своими потребностями.
От чего зависит плодородие почв. Плодородие почв определяется их свойствами: содержанием перегноя, влаги, воздуха, а также составом почвообразующих пород. Каменистые и песчаные почвы неплодородны, так как из них легко вымываются минеральные вещества и перегной. Повышают плодородие почв путем внесения удобрений. Чем больше в почве перегноя, тем больше питательных веществ для растений. Самые плодородные почвы - черноземы - сформировались в степях.
Строение почв. В почве выделяется несколько горизонтов, напоминающих слои (рис. 175). Горизонты появляются постепенно, по мере образования почвы. Они не имеют резких границ и плавно переходят один в другой.
Почвенные горизонты отличаются друг от друга количеством перегноя, цветом, составом.
Из-за разнообразия условий образования выделяют много типов почв, имеющих разное строение и свойства. В России наиболее распространены подзолистые почвы. Они образуются под пологом хвойных и смешанных лесов. А на юге нашей страны под степной травянистой растительностью сформировались черноземы (рис. 176).
Рис. 176. Чернозем и подзолистая почва
Сравните строение подзолистой почвы и черноземной. Найдите черты сходства и различия.
Вопросы и задания
- Какие части входят в состав почвы?
- Какие условия влияют на формирование почв? В каких условиях образуются наиболее плодородные почвы, а в каких - наименее плодородные?
- Чем подзолистые почвы отличаются от черноземов?
Почва - это особое природное образование, сформировавшееся в результате преобразования горных пород растениями и животными, т. е. в результате почвообразовательного процесса. Почва обладает особым свойством - плодородием, она основное средство производства в сельском хозяйстве (см. Плодородие почвы). В отличие от других средств производства (например, сельскохозяйственных машин) почва при эксплуатации не только не теряет своих свойств, но при правильном использовании улучшает их, становится плодороднее.
Схема строения различных почв.
Почва - колоссальное вечное природное богатство, неиссякаемый источник, обеспечивающий человека продуктами питания, животных - кормами, а промышленность - сырьем. Веками и тысячелетиями создавалась она, и умножать это богатство - долг земледельца. Чтобы правильно использовать почву, надо знать, как она образовалась, её строение, состав и свойства.
Почва образовалась из выходящих на поверхность земли горных пород под влиянием различных факторов. Под действием ветра, атмосферной влаги, в связи с изменениями климата и температурными колебаниями горные породы, например гранит, постепенно трескались и превращались в рухляк. На рухляке поселялись микроорганизмы, питающиеся преимущественно углеродом и азотом атмосферы и минеральными соединениями, которые они получали из горной породы. Микроорганизмы разрушали её своими выделениями, и химический состав горной породы постепенно изменялся. Затем здесь поселялись лишайники и мхи. Микроорганизмы разлагали их остатки, образуя гумус - основное органическое вещество почвы, содержащее питательные вещества, необходимые высшим растениям.
Животные и растения окончательно разрушали горную породу, превращая её верхний слой в почву.
Растительный опад в лесах и отмершая травянистая растительность после разложения микроорганизмами дают много органического вещества, увеличивая мощность почвы. Частично гумус минерализируется и опять под влиянием микроорганизмов переходит в доступные растениям минеральные соединения. Гумус не только обогащает почву, но и образует её структуру - прочные комочки. Лучшие почвы, влагоемкие и воздухопроницаемые, имеют мелкокомковатую или зернистую структуру из комочков диаметром от 1 до 10 мм.
От состава и свойств горной породы, на которой формируется почва (ее называют материнской породой), в значительной степени зависят состав и свойства почвы. Так как факторы почвообразования на нашей планете неодинаковы, то и почвы в разных климатических и растительных зонах различны (см. Почвенный покров).
Если посмотреть на вертикальный разрез почвы, то можно увидеть неоднородные почвенные слои (горизонты), составляющие почвенный профиль. Их строение и мощность различны. Почвенные слои позволяют проследить постепенное превращение горной породы в почву.
Верхний горизонт (его обозначают буквой А) обычно окрашен в темный цвет, который зависит от накапливающегося в нем гумуса. Чем старше почва, тем мощнее гумусовый горизонт. В зависимости от типа почвы толщина горизонта A колеблется от нескольких сантиметров (например, в тундровых почвах) до 100 см и более (в черноземах). В почвах, занятых лесной растительностью, выделяют еще горизонт A 0 , т. е. лесную подстилку, которая лежит сверху горизонта A.
В некоторых почвах, например подзолистых, под гумусовым горизонтом образуется белесый горизонт A 2 , напоминающий цветом золу. Из этого горизонта гумус и минеральные соединения вымываются в иллювиальный горизонт B, где и накапливаются. Горизонт B плотный, часто окрашен в красновато-бурый цвет. Под ним залегает слабо измененная, не содержащая гумуса горная (материнская) порода C.
Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой частей. Твердая часть - это минеральные и органические частицы. Они составляют 80–98% почвенной массы и состоят из песка, глины, илистых частиц, оставшихся от материнской породы в результате почвообразовательного процесса. Соотношение этих частиц характеризует механический состав почвы.
Жидкая часть почвы, или почвенный раствор, - вода с растворенными в ней органическими и минеральными соединениями. Воды в почве содержится от долей процента до 40–60%. Жидкая часть участвует в снабжении растений водой и растворенными элементами питания.
Газообразная часть, почвенный воздух, заполняет поры, не занятые водой. Почвенный воздух содержит больше углекислого газа и меньше кислорода, чем атмосферный воздух, а также метан, летучие органические соединения и др.
Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы, акти-номицеты, водоросли и др.), представителей беспозвоночных (простейших, червей, моллюсков, насекомых и их личинок), роющих позвоночных. Они обитают в основном в верхнем слое почвы, около корней растений, где добывают себе пищу. Некоторые почвенные микроорганизмы могут жить только на корнях.
Почва содержит макроэлементы (азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо и др.) и микроэлементы (бор, марганец, молибден, медь, цинк и др.), которые растения потребляют в небольших количествах. Их соотношение и определяет химический состав почвы. Он зависит от содержания элементов в материнской породе, климатических факторов, растительности. Чем больше увлажнена почва, тем обычно беднее минеральными соединениями её верхние горизонты.
Из физических свойств почвы наибольшее значение имеют влагоемкость, водопроницаемость, скважность (см. Водный и воздушный режимы почвы) и теплоемкость (см. Тепловой режим почвы).
Состав и свойства почвы постоянно меняются под влиянием жизнедеятельности организмов, климата, деятельности человека. При внесении удобрений почва обогащается питательными для растений веществами, изменяет свои физические свойства. Неправильная эксплуатация почвы может привести к нарушениям почвенного покрова - к эрозии почвы, засолению, заболачиванию её.
Наука, изучающая почву, называется почвоведением. Она изучает многообразие почв на земном шаре, их происхождение, состав, свойства, в том числе плодородие, распространение и рациональное использование. Современное научное почвоведение возникло в России в конце XIX в. Основателем его был В. В. Докучаев. Он впервые показал, что почва обладает особым свойством - плодородием и состоит из живой и неживой частей. Это и отличает почву от горной породы. Большую роль в создании научного почвоведения сыграл современник В. В. Докучаева - П. А. Костычев, развивший агрономическое направление в почвоведении. Он исследовал взаимоотношения почвы и растений, процессы создания почвенного плодородия. Эти исследования продолжил В. Р. Вильямс.
Особо важное значение имеет почвоведение для сельского хозяйства. Эта наука помогает решать вопросы повышения плодородия почв, применения удобрений, проведения мелиорации, разработки агротехнических приемов.
Почва - это особое природное тело, образующееся на поверхности Земли, в результате взаимодействия живой (органической) и мертвой (неорганической) природы. Важнейшим свойством почвы, отличающим её от горных пород, является плодородие. Оно обусловлено наличием в почвах органического вещества гумуса, или перегноя. Благодаря плодородию почвы являются величайшим природным богатством, пользоваться которым нужно очень разумно. Почвы образуются очень медленно: за 100 лет мощность почвы увеличивается на 0,5 - 2 см.
Факторы почвообразования
Выдающийся русский ученый - основоположник науки о почве (почвоведения) В.В. писал, что почва - «зеркало» природы. , климат, воды, микроорганизмы, растения и животные участвуют в формировании почв. Среди этих факторов особое место занимает деятельность человека.
Строение почв. В формировании почв принимают участие процессы , образования гумуса и передвижение органического вещества, и образование гумуса и передвижения органических и минеральных соединений в пределах почвенного профиля.
Верхний горизонт - гумусовый. Он густо пронизан корнями. Здесь происходит накопление органического вещества и образование гумуса. Гумусовый горизонт самый темный. Цвет его зависит от накопившегося перегноя. Количество перегноя уменьшается сверху вниз, поэтому горизонт светлее в нижней части. При выпадении осадков и таянии снега через гумусовый горизонт просачивается влага, которая растворяет и выносит из него часть органических и минеральных соединений. В почвах, формирующихся в условиях большого , под гумусовым горизонтом образуется горизонт вымывания.
Это очень осветленный горизонт, из которого вынесена значительная часть органических и минеральных соединений.
Иногда вынесено всё, что может раствориться, и остается один кремнезём. Это подзолистый горизонт.
Ниже лежит горизонт вмывания. В него попадает то, что теряет верхняя часть почвы. Под ним находится слабо измененная материнская порода, на которой изначально и начался процесс почвообразования. Между происходит непрерывный обмен веществом, путем циркуляции почвенного раствора.
По строению почвенного профиля, т.е. по степени выраженности отдельных горизонтов, их мощности и химическому составу, определяют принадлежность почвы к определенному типу.
По механическому составу - соотношение различных по величине минеральных частиц (песка, глины) почвы подразделяются на глинистые, суглинистые и песчаные.
Поддерживанию благоприятного для растений водного и воздушного режима способствует структура почвы - способность почвенных частиц соединяться в относительно устойчивые комочки. Форма, величина комочков неодинаковая в разных типах почв. Лучшей является зернистая, или мелкокомковая, структура с комочками диаметром 1 - 10 мм. Если содержится мало гумуса и глинистых частиц, то такие почвы обычно бывают бесструктурными (песчаные и часто супесчаные).
Разнообразие и размещение почв
Тип, механический состав, структура почвы, её плодородие и т. д. зависят от сочетания факторов почвообразования в конкретных условиях. Размещение почв на Земле зависит, прежде всего, от . наблюдается смена почв , а в горах - от подножия к вершинам.
В условиях одинакового климата разнообразие почв обусловлено рельефом и горными породами. Для каждой территории характерны свои сочетания почв с определенными свойствами. Основными типами почв, распространенными на территории России, являются: тундрово-глеевые, подзолистые, серые лесные, каштановые.
Для садовода и огородника важнейшим фактором является качество земли на его участке.
Различные виды отличаются такими характеристиками:
- структура;
- способность пропускать воздух;
- гигроскопичность;
- теплоемкость;
- плотность;
- кислотность;
- насыщенность микро- и макроэлементами, органикой.
Глинистые
Это земля с высокой плотностью, слабо выраженной структурой, содержит до 80% глины, слабо прогревается и отдает воду. Плохо пропускает воздух, что замедляет разложение в ней В мокром виде скользкая, липкая, пластичная. Из нее можно скатать брусок длиной 15-18 см, который затем легко, без трещин свернуть в кольцо. Обычно глинистые грунты закислены. Улучшить агротехнические показатели глинистого грунта можно поэтапно, за несколько сезонов.
Важно! Для лучшего прогрева грядок на глинистых участках их формируют достаточно высокими, семена меньше заглубляют в землю. Осенью до наступления заморозков землю перекапывают, комки не разбивают.
Оптимизируют такие грунты, внося:- известь для снижения кислотности и улучшения аэрации - 0,3-0,4 кг на кв. м, вносится в осенний период;
- песок для лучшего влагообмена, не более 40 кг/метр квадратный;
- для уменьшения плотности, увеличения рыхлости;
- для насыщения минералами;
- для пополнения запасов органики, 1,5-2 ведра на кв. м в год.
Данный тип почв необходимо тщательно рыхлить и мульчировать. и с развитой корневой системой достаточно хорошо растут на глинистых землях.
Знаете ли вы? Красный виноград технического сорта «Мерло » прекрасно растет на глинисто-галечных грунтах Помероля, самого маленького винодельческого региона Франции, провинция Бордо.
Суглинистые
Внешне похожа на глинистую, но с лучшими для сельского хозяйства характеристиками. Суглинок, если требуется наглядно представить, что это такое, - это грунт, который также можно скатать во влажном состоянии в колбаску и загнуть в кольцо. Образец суглинистого грунта держит форму, но потрескается. Цвет суглинка зависит от примесей и может быть черным, серым, бурым, красным и желтым.
Благодаря нейтральной кислотности, сбалансированному составу (глина - 10-30%, песок и другие примеси - 60-90%) суглинок достаточно плодороден и универсален, подходит для выращивания практически всех культур. Строение почвы отличается тонкозернистой структурой, что позволяет ей оставаться рыхлой, хорошо пропускать воздух. Благодаря примесям глины суглинок долго удерживает воду.
Для поддержания плодородия суглинков выполняют:
- подкормку культур удобрениями;
- внесение навоза под осеннюю перекопку.
Песчаные
Легкая, рыхлая, сыпучая песчаная почва содержит высокий процент песка, не удерживает влагу и питательные вещества.
К положительным свойствам песчаников можно отнести высокую воздухопроницаемость и быстрое прогревание. На таком грунте хорошо растут:
- и ягодные деревья;
- растения семейства тыквенных.
Окультурить песчаник можно внесением добавок, повышающих вязкость:
Сидерация улучшает механическую структуру и насыщает его органическими и минеральными веществами.
Для экономии ресурсов есть еще один метод организации грядок - глиняный замок.
На месте грядок насыпают слой глины 5-6 см, поверх которого наносят слой плодородной земли - суглинка, чернозема, супесчаной почвы, в которую сеют растения. Слой глины задержит влагу и питательные вещества. Если нет плодородной земли для насыпания грядок, ее можно заменить улучшенным песчаником, смешанным с добавками для вязкости и плодородия.
Супесчаные
Для определения этого вида грунта также пробуем слепить из влажной земли бублик. Супесчаная почва скатается в шар, но её не получится раскатать в брусок. Содержание в ней песка - до 90%, глины до 20%. Еще один пример того, какие бывают почвы, не требующие затратного и долгого окультуривания. Субстрат легкий, быстро прогревается, хорошо удерживает тепло, влагу и органику, достаточно легко обрабатывается.
Необходимо выбирать для посадки районированные сорта растений и поддерживать плодородие:
- дозированным внесением минеральных и органических удобрений;
- мульчированием и сидерацией.
Известковые
Почвы этого вида могут быть легкими и тяжелыми, их недостатками являются:
- бедность - низкий уровень питательных веществ;
- низкая кислотность;
- каменистость;
- быстрое пересыхание.
- внесением
- обогащением сульфатом аммония и для повышения кислотности;
- мульчированием;
- сидерацией;
- внесением органических удобрений.
Торфяные
Данные почвы обладают повышенной кислотностью, слабо прогреваются, могут заболачиваться.
При этом они достаточно легко поддаются окультуриванию. Улучшить физические и химические свойства торфяной или болотистой почвы позволяет внесение:
- песка, глиняной муки - для профилактики их опускания в грунт участок глубоко перекапывают;
- органических удобрений -
Почва - тонкий верхний слой земной коры, дающий жизнь растениям. Это самостоятельное природное тело, представляющее собой нечто среднее между живым и мертвым веществом. В почве взаимодействуют литосфера, атмосфера, гидросфера и биосфера, а плотность живого вещества планеты максимальна. Самое ценное свойство почвы - плодородие, т.е. способность обеспечивать растения необходимыми питательными веществами и влагой - прим.. Почва состоит из минеральных частиц, органического вещества в основном растительного происхождения, почвенной воды, почвенного воздуха и населяющих её живых организмов. В различных районах Земли толщина почвы колеблется от нескольких сантиметров до 2-3 метров.
Почва образуется очень медленно, для полного обновления её минеральной части на глубину 1 м необходимо 10 000 лет.
Основатель современного почвоведения В.В. Докучаев считал, что, подобно минералам, растениям и животным, почвы представляют собой особые естественно-исторические тела. Они формируются под влиянием нескольких факторов почвообразования, действующих одновременно.
Горные породы, на которых образуются почвыназываются материнскими или почвообразующими, они служат источником минеральной части почвы и определяют её химический, минеральный и механический состав.
От климата зависят тепловой и водный режимы почвообразования, а также скорость выветривания горных пород. Растительность поставляет в почву органические вещества и заметно влияет на её микроклимат. Животные и микроорганизмы, населяющие почву, перемешивают и разрыхляют ее, а также ускоряют разложение органических остатков - прим.. В зависимости от рельефа перераспределяются тепло и влага, а химический состав и режим грунтовых и почвенных вод воздействуют на многие почвенные процессы.
На формирование почвы огромное влияние оказывает хозяйственная деятельность человека: он возделывает землю, а чтобы получить хороший урожай, вносит в почву удобрения.
Образование почвы начинается с выветривания - разрушения и измельчения горных пород.
На рыхлой увлажнённой массе появляются первые бактерии, грибы и водоросли. В процессе их жизнедеятельности образуется тонкая пленка органического вещества, на которой первыми поселяются низшие растения - мхи и лишайники. Отмирающие растения и останки животных перерабатывают микроорганизмы, органического вещества становится больше. В почве образуется перегной, слой чёрного цвета, который называется гумусом - прим.. Он содержит основные питательные вещества, необходимые растениям. Чем больше гумуса в почве, тем она плодороднее.
В результате длительных процессов почвообразования происходит разделение почвенной толщи на горизонты - однородные слои, обладающие одинаковым цветом, строением, структурой и другими признаками. Например, в подзолистых почвах смешанных лесов умеренного пояса сверху вниз обычно выделяют горизонт А1, в котором происходит накопление органического вещества и образование гумуса; горизонт А2 - вымывания, из которого при достаточном количестве осадков происходит вынос части органических и минеральных соединений; горизонт В - вмывания, где накапливаются относительно подвижные продукты почвообразования из верхних горизонтов; горизонт С - почвообразующая порода.
По степени выраженности отдельных почвенных горизонтов, их мощности, химическому составу определяют типы почв - черноземы, подзолистые почвы, солончаки и т.д.
ПОЧЕМУ ОДНИ ПОЧВЫ РЫХЛЫЕ, А ДРУГИЕ ТВЕРДЫЕ?
Песчаные и глинистые частицы, из которых состоит почва, по-разному пропускают влагу. Песок быстро впитывает воду, поскольку он состоит из достаточно крупных частиц, которые не очень плотно соприкасаются между собой, и вода легко просачивается. Глинистые частички имеют меньший размер и так плотно прижаты друг к другу, что вода между ними проходит с трудом.
По соотношению песчаных и глинистых частиц судят о механическом составе почвы - прим.. Если в почве больше песчаных частиц, то это легкая песчаная почва, а если много мелких глинистых - тяжелая глинистая. В супесчаных и суглинистых почвах соотношение песка и глины примерно одинаковое.
Способность почвы распадаться на комочки различных форм и размеров называют структурой почвы. Комковатые и зернистые почвы очень плодородны, а бесструктурные почвы, состоящие из мелких пылеватых частиц, не позволяют воздуху и влаге проникать к корням растений, поэтому они неплодородны.