Типы почв. Новообразования и включения

Почва - это поверхностный слой суши нашей планеты. Она представляет собой природное образование, обладающее особым составом, строением и свойствами, самое значимое из них - плодородие.

Что это такое?

Почва - это слой вещества, состоящий из частиц разного размера. К ним относятся как крупные валуны, так и мелкий грунт (в диаметре менее 2 мм). Такие частицы принято делить на глину, ил, песок и гравий. При формировании экосистем почва является связующим звеном между факторами живой и неживой природы.

В ее состав входят 4 компонента:

1. Органические вещества - около 10 %. Образуются они из останков животных и растений. Особая роль при разложении отводится сапрофитам. В результате этого процесса образуется гумус. Обычно это масса черного или темно-коричневого цвета, которая прилипает к частицам глины. Она позволяет задерживать влагу и минеральные вещества. Состоит из карбоновых кислот, фенольных соединений и эфиров жирных кислот.

2. Минералы - примерно 50-60 %. Образуются они во время разложения таких химических веществ, как фосфор, азот и сера.

3. Вода - 25-35 %.

4. Воздух - 15-25 % от общего объема.

Последние два компонента находятся между частицами земли.

Формирование

Почва - это природное тело, имеющее сложный процесс образования. Он обусловлен пятью природными факторами:

Животный и растительный мир;

Почвообразующие породы.

Весь процесс довольно длительный и происходит следующим образом. Суточные колебания температуры приводят к сжатию и расширению горных пород. Неравномерность таких изменений влечет за собой постепенное разрушение. Важная роль отводится воде, которая, попадая в трещины, при замерзании создает большое давление и вымывает из горных пород различные химические вещества. Также в процессе образования большое значение имеют выветривание и деятельность живых существ.

Стоит отметить, что вещества, входящие в состав почвы, постоянно меняют свои свойства (химические и физические). Также одни друг с другом взаимодействуют, другие перемещаются как вдоль, так и поперек, образуют при этом новые соединения.

Обитатели

Почва - это среда обитания различных организмов. Самыми маленькими являются водоросли, бактерии, грибки. В подземных водах живут одноклеточные организмы. В процессе образования почвы большую роль играют беспозвоночные животные. Это дождевые черви, пауки, жуки, клещи. Основу их питания составляют остатки растений и различных живых существ.

Обитают в земле и позвоночные: крот, слепыш, мышь, суслик, сурок. Некоторые из них всю жизнь проводят под землей, другие просто живут в норах. Постоянно перерывая почву, они ускоряют смешивание органических и минеральных веществ и повышают воздухо- и водопроницаемость. Своими продуктами жизнедеятельности они обогащают грунт.

Классификация

На территории России насчитывается несколько видов почв. Различаются они по механическому и химическому составу. Впервые классификацией занялся ученый В.В. Докучаев в конце 19-го века.

Принято выделять следующие виды почв:

Тундровые глеевые. Они встречаются на равнинах, чаще всего на территориях с вечной мерзлотой. Чтобы повысить плодородие почвы этих районов, применяются различные удобрения.

Арктические возникают при таянии вечной мерзлоты. Слой гумуса здесь небольшой (всего 1-2 см), поэтому растительность на такой земле - большая редкость.

Подзолистые почвы встречаются в лесах. Гумуса здесь также немного, около 2-4 %. Еще этот вид земли называют кислой почвой. Растут на ней хорошо леса, а сельскохозяйственные культуры не приживаются.

Серые лесные. Они образуются в условиях континентального климата. Благодаря кальцию, который входит в состав грунта, вода не проникает глубоко и не размывает его. На такой земле хорошо растут плодовые культуры и зерновые.

Бурые лесные почвы. Они встречают в условиях умеренного теплого климата. Распространены в широколиственных, хвойных и смешанных лесах. На них выращивают неприхотливые растения - чай, табак, виноград. Выглядят, как правило, следующим образом: около 5 см опавших листьев, следующие 20-30 см - плодородная почва, а затем 13-40 см глины.

Каштановые можно встретить в степях и полупустынях. Химический состав такой земли очень разнообразен, поэтому выделяют несколько ее подвидов. Светло-каштановые почвы при использовании в земледелии требуют обильного полива. Поэтому чаще всего на них находятся пастбища для животных. На темно-каштановых хорошо растут пшеница, овес, ячмень, подсолнечник. Каштановые почвы быстро восстанавливаются за счет упавшей листвы. При достаточной влажности с них можно собрать хороший урожай.

Кислотность почвы

Она зависит от наличия в земле ионов водорода. Выделяют следующие ее характеристики:

Актуальная кислотность. Характеризуется наличием Н+ ионов и активного водорода. Измеряется она в pH, средний показатель имеет значение от 3 до 7.

Потенциальная кислотность почвы. Для нее характерно наличие ионов водорода и алюминия в поглощенном состоянии. Выделяют следующие подвиды: обменная и гидролитическая.

Обработка

Плодородная почва содержит много питательных веществ. Это фосфор, азот, цинк, калий, магний, медь. До 10 % ее состава - это гумус.

В целях улучшения основных характеристик земли нейтрализуют повышенную кислотность и удобряют ее. Также каждый год проводят сезонные обработки. Кислотность почвы понижают с помощью гашеной извести. При этом необходимо равномерно разбрасывать материал на поверхности земли один раз в 6-8 лет.

Обработка почвы включает следующие виды:

Основная; к ней относится осенняя перепашка, перекопка;

Предпосевная (культивация);

Междурядная (уход за растениями).

Название почв, или почвенная номенклатура (латинского nomen – «имя, название»). Россия – родина современного почвоведения, и ее ученые оказали огромное влияние практически на все иностранные школы почвоведения.

В русском почвоведении первыми цветовыми названиями почв были подзол, чернозем, каштановая почва, введенные в научный язык основателем этой науки В. В. Докучаевым в 70 – 80-х годах XIX века.

Подзол – термин народного происхождения. Это название белого подгумусового горизонта почвы, обнаруживающегося при вспашке и указывающого на бедность почв и их малую пригодность ж для зерновых культур. Крестьяне избегали почв с подзолом. Сам термин происходит от слова «зола», т.е. означает «золообразный, напоминающий цветом золу», которая, как известно, имеет серовато-белую окраску. Признак этот – наличие подзола – был настолько важен в земледелии и настолько устойчив в проявлении, что в различных лесных областях России этот почвенный горизонт получил разные, но похожие по смыслу названия – беляк, луда (отсюда – слово «лудить», т.е. покрывать светлым металлом). Важность этого признака позволила Докучаеву принять его за главный признак этой почвы и присвоить последней его название.

Чернозем – также народное название, имеющее аналоги во многих – если не во всех – языках мира. Под этим названием могли скрываться самые разные почвы – степной чернозем, пойменная почва, болотная или перегнойно-карбонатная на известняках заходящая на север России до Архангельской области, горная луговая, почва парковых лиственничников (разреженных лиственничных лесов с богатым травяным покровом) горного Алтая, почва владимирских ополий (естественных безлесных участков в южной части лесной зоны Европейской России) и др. Для введения термина в научное употребление понадобилось детальное изучение обозначенных им степных почв, выделение специфических, только им присущих свойств.

Такая опора на цветовые термины при наименовании почв стала традиционной. В 1883 году после детального знакомства с черноземами В.В. Докучаев исследовал почвы сухих степей. Гумусовый горизонт был заметно светлее черноземного из-за низкого содержания органических остатков. Почву можно было назвать серой. Но этот термин был уже занят серыми лесными почвами широколиственных лесов и лесостепи, переходными от черноземов к подзолистым, в которых гумуса тоже было меньше, чем в черноземах. Поэтому почвы сухих степей были названы каштановыми – по яркому каштановому цвету нижележащего подгумусового горизонта.

Аналогичным образом в 1904 году в окрестностях Мцхеты (Грузия) С. А. Захаров обнаружил на северном склоне Триалетского хребта почву, которая поразила его неожиданно яркой красно-бурой окраской подгумусового горизонта. Он назвал эти почвы коричневыми.

Бурая окраска подгумусовых горизонтов многих лесных почв, в том числе горных, дала основание назвать их бурыми лесными почвами и буроземами. А красный цвет приморских почв Западной Грузии позволил ботанику А.Н. Краснову именовать их красноземами. В настоящее время выделяются желтоземы, ржавоземы, глееземы, палевые и охристые почвы, сероземы, серо-бурые, красно-бурые, подбуры, серо-коричневые, палево подзолистые и другие почвы. По различному содержанию гумуса и интенсивности темной окраски гумусового горизонта выделяются, например, светло-каштановые, темно-каштановые и каштановые типичные почвы; аналогичное разделение есть у сероземов и других типов почв.

Однако почвы выделяются не только по цвету, и даже далеко не только по цвету. Поэтому цветовых названий стало со временем не хватать. Тем более что за рубежом могли выделяться почвы с близким цветовым названием, но с иным строением и происхождением. (По правде сказать, зарубежным почвенным номенклатурам в первой половине XX века чаще приходилось приспосабливаться к русской, чем наоборот.) Поэтому потребовалось расширение возможностей наименования.

В дополнение к цветовым при наименовании почв употребляются ботанические названия: серые лесные, бурые лесные, красные почвы саванн, черноземные почвы прерий. В других случаях название почвы ландшафтное – горно-луговые, мерзлотно-таежные, пойменные, почвы арктических пустынь. Иногда ландшафтная характеристика заменяется географической - бурые средиземноморские почвы.

Породные названия в именах почв употребляются в случаях, когда особенности породы накладывают яркий отпечаток на свойства почвы. Яркий пример породного названия – пепловые вулканические почвы, формирующиеся в условиях периодического выпадения пепла, а потому часто слоистые. Они обладают высоким естественным плодородием, которое заставляет живущих на склонах вулканов людей мириться с постоянной смертельной опасностью извержений и землетрясений.

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.

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

1. Какие части входят в состав почвы?
2. Какие условия влияют на формирование почв? В каких условиях образуются наиболее плодородные почвы, а в каких - наименее плодородные?
3. Чем подзолистые почвы отличаются от черноземов?

Земли, обладающий плодородием и представляющий собой полифункциональную гетерогенную открытую четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная фазы и живые организмы) структурную систему, образовавшуюся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов. Её рассматривают как особую природную мембрану (биогеомембрану), регулирующую взаимодействие между биосферой , гидросферой и атмосферой Земли. Почвы являются функцией от климата , рельефа , исходной почвообразующей породы, микроорганизмов, растений и животных (то есть биоты в целом), человеческой деятельности и изменяются со временем.

Почва (определение по ГОСТ 27593-88) - самостоятельное естественноисторическое органоминеральное природное тело, возникшее на поверхности земли в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов, состоящее из твердых минеральных и органических частиц, воды и воздуха и имеющее специфические генетико-морфологические признаки, свойства, создающие для роста и развития растений соответствующие условия.

Минеральный состав

Около 50-60 % объёма и до 90-97 % массы почвы составляют минеральные компоненты. Минеральный состав почвы отличается от состава породы, на которой она образовалась: чем старше почва, тем сильнее это отличие.

Минералы , являющиеся остаточным материалом в ходе выветривания и почвообразования, носят название первичных. В зоне гипергенеза большинство из них неустойчиво и с той или иной скоростью разрушается. Одними из первых разрушаются оливин , амфиболы , пироксены , нефелин . Более устойчивыми являются полевые шпаты , составляющие до 10-15 % массы твёрдой фазы почвы. Чаще всего они представлены относительно крупными песчаными частицами. Высокой стойкостью отличаются эпидот , кианит , гранаты , ставролит , циркон , турмалин . Содержание их обычно незначительно, однако позволяет судить о происхождении материнской породы и времени почвообразования. Наибольшую устойчивость имеет кварц , который выветривается за несколько миллионов лет. Благодаря этому в условиях длительного и интенсивного выветривания , сопровождающегося выносом продуктов разрушения минералов, происходит его относительное накопление.

Почва характеризуется высоким содержанием вторичных минералов, образованных в результате глубокого химического преобразования первичных, или же синтезированных непосредственно в почве. Особенно важна среди них роль глинистых минералов - каолинита , монтмориллонита , галлуазита , серпентина и ряда других. Они обладают высокими сорбционными свойствами, большой ёмкостью катионного и анионного обмена, способностью к набуханию и удержанию воды, липкостью и т. д. Этими свойствами во многом обусловлена поглотительная способность почв, её структура и, в конечном счёте, плодородие.

Высоко содержание минералов-оксидов и гидроксидов железа (лимонит , гематит), марганца (вернадит , пиролюзит , манганит), алюминия (гиббсит) и др., также сильно влияющие на свойства почвы - они участвуют в формировании структуры, почвенного поглощающего комплекса (особенно в сильно выветрелых тропических почвах), принимают участие в окислительно-восстановительных процессах. Большую роль в почвах играют карбонаты (кальцит , арагонит (регулируют карбонатно-кальциевое равновесие в почвах). В аридных регионах в почве нередко накапливаются легкорастворимые соли (хлорид натрия, карбонат натрия и др.), влияющие на весь ход почвообразовательного процесса.

Новообразования и включения

Новообразования - скопления веществ, образующиеся в почве в процессе её формирования.

Широко распространены новообразования железа и марганца, чья миграционная способность зависит от окислительно-восстановительного потенциала и контролируется организмами, в особенности бактериями . Они представлены конкрециями , трубками по ходам корней, корками и др. В некоторых случаях происходит цементация почвенной массы железистым материалом. В почвах, особенно аридных и семиаридных регионов, распространены известковые новообразования: налёты, выцветы, псевдомицелий, конкреции , корковые образования. Новообразования