ЗНАЧЕНИЕ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ В ОБРАЗОВАНИИ И ДАЛЬНЕЙШЕМ РАЗВИТИИ ПОЧВ
Формирование и развитие почвенного покрова, тесно связано с конкретным сочетанием природных факторов почвообразования и влиянием хозяйственной деятельности человека.
В.В. Докучаев выделял пять факторов почвообразования: материнская (почвообразующая) порода; климат; растения; животные организмы; рельеф и время. В настоящее время они пополнились еще двумя: водами (почвенными и грунтовыми) и хозяйственной деятельностью человека.
Почвообразующие (или материнские) породы – это горные породы, из которых почвы формируются. Почвообразующая порода является материальной основой почвы и передает ей свой механический, минералогический и химический состав, а также физические, химические и физико-химические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются в различной степени под воздействием почвообразовательного процесса придавая определённую специфику каждому виду почв.
Почвообразующие породы различаются по происхождению, составу, строению и свойствам. Они делятся на магматические, метаморфические и осадочные горные породы. Минералогический, химический и механический состав пород определяет условия произрастания растений, оказывает большое влияние на гумусонакопление, оподзоливание, оглеение, засоление и другие процессы. Так, карбонатность пород в таежно-лесной зоне создает благоприятную реакцию среды, способствует формированию гумусового горизонта, его оструктуренности. На кислых породах эти процессы идут значительно медленнее. Повышенное содержание водорастворимых солей приводит к образованию засоленных почв. В зависимости от механического состава, характера сложения породы различаются по водопроницаемости, влагоемкости, пористости, что предопределяет в процессе развития почв их водный, воздушный, тепловой режимы.
Значение рельефа в формировании почв и развитии почвенного покрова велико и разнообразно. Рельеф выступает как главный фактор перераспределения солнечной радиации и осадков в зависимости от экспозиции и крутизны склонов и оказывает влияние на водный, тепловой, питательный, окислительно-восстановительный и солевой режимы почв.
Так, в горах возникает вертикальная зональность климата, растительности и почв вследствие понижения температуры воздуха с высотой и изменения в увлажнении. Воздушные массы, приближаясь к горам, медленно поднимаются, и постепенно охлаждаются, что способствует достижению точки росы и выпадению осадков. Перевалив через горы, те же воздушные массы, опускаясь, нагреваются и становятся сухими. Различия в увлажнении вызывают изменения питательного, окислительно-восстановительного и солевого режимов.
Поверхности разного наклона и экспозиции получают в течение года неодинаковое количество солнечной радиации, что отражается на условиях температурного и водного режима.
Все это приводит к возникновению различных растительных формаций, и следовательно неодинаковым условиям гумусонакопления и разложения органического вещества, изменению почвенных минералов и, в конечном счете, к образованию разных почв в различных условиях рельефа.
В настоящее время в зависимости от положения в рельефе и особенностям увлажнения выделяют следующие группы почв, которые называются рядами увлажнения.
Автоморфные почвы – формируются на ровных поверхностях и склонах в условиях свободного стока поверхностных вод, при глубоком залегании грунтовых вод (глубже 6 м).
Полугидроморфные почвы – формируются при кратковременном застое поверхностных вод или при залегании грунтовых вод на глубине 3-6 м (капиллярная кайма может достигать корней растений).
Гидроморфные почвы – формируются в условиях длительного поверхностного застоя вод или при залегании грунтовых вод на глубине менее 3 м (капиллярная кайма может достигать поверхности почвы).
Рельеф оказывает большое влияние на развитие эрозионных процессов (особенно на склонах с крутизной более 30. В условиях склоновых форм рельефа возможно проявление водной эрозии, т.е. смыва и размыва почвы. На выровненных территориях в условиях засушливого климата большее значение имеет ветровая эрозия.
Рельеф выступает и как фактор эволюции растительности и почв при его изменении. Например, при постепенном врезе русла реки, пойменная терраса превращается в надпойменную. Это приводит к изменению режима увлажнения (прекращению пойменных и аллювиальных процессов, понижению грунтовых вод) и, как следствие, к развитию почв не в гидроморфных или полугидроморфных условиях, а в автоморфных.
Биологический фактор в образовании каждой почвы является ведущим. Почва могла возникнуть лишь после появления живых организмов. Почвообразование происходит благодаря глубокому и сложному взаимодействию между растительными, животными организмами и внешними факторами. При этом происходит значительное преобразование материнской породы. Главным условием, обеспечивающим непрерывность этого процесса, является приток лучистой солнечной энергии на поверхность Земли.
В формировании почв принимает участие растительность, животные и микроорганизмы, перерабатывающие минералы горных пород и атмосферные газы. Энергетической основой почвообразовательного процесса является солнечная радиация. На земной поверхности мертвая минеральная природа переходит в органическую и живую, а последняя, отмирая и разлагаясь, снова переходит в мертвую минеральную материю. В процессе постоянного взаимодействия между мертвой и живой природой, а также при их переходе друг в друга в поверхностном слое литосферы происходит формирование разнообразных почв и развивается основное и специфическое свойство каждой почвы – ее плодородие.
Роль растительности. Зеленые растения служат основным поставщиком почв свежими органическими веществами. Вместе с биомассой в почвах аккумулируется солнечная энергия, количество которой может равняться 9,33 ккал на 1 г углерода, что при средней величине накопления растительных остатков 10 т/га составляет 9,33.107 ккал солнечного тепла. Такие огромные ресурсы энергии включаются в естественные процессы почвообразования, а также могут использоваться людьми.
Растительные сообщества извлекают из материнских пород (а в дельнейшем из почв) элементы питания, синтезируют биомассу и тем самым переводят эти легкоподвижные химические элементы в состав сложных органических соединений (гумус), а также возвращают в формирующуюся почву эти соединения в виде отмирающего наземного опада и корней.
Леса характеризуются наибольшей биомассой по сравнению с остальными фитоценозами. Но в лесах (за исключением субтропиков) ежегодный прирост ее меньше, чем в луговых степях, причем в травянистых сообществах до 85 % биомассы составляют корни, органические вещества здесь почти целиком возвращаются в почву. Поэтому под луговыми травянистыми ассоциациями почвы бывают более плодородные, чем под лесами и сухими степями.
В лесных фитоценозах происходит глубокое промачивание почвенной толщи, в результате чего из почвы элювируются (вымываются) растворимые формы органических и минеральных соединений. В травянистых фитоценозах обильные ежегодные растительные остатки концентрируются в верхней части почвенного профиля, образуя перегнойно-аккумулятивный горизонт. Под моховым покровом накапливаются растительные остатки в виде торфа (из-за переувлажнения и медленного разложения их).
Процесс разложения органических остатков зависит также от химического состава: в хвойных лесах зольность опада составляет 1-2 %, в лиственных – увеличивается до 4 %, в степях и полупустынях – 2-4 %, а в опаде галофитной растительности солончаковых пустынь она достигает 14 %.
Растения обладают избирательной поглотительной способностью, которая выражается в том, что их корни извлекают из минерального субстрата химические элементы в нужных соотношениях. Например, в золе растений (особенно в злаках, осоках, хвощах, диатомовых) скапливается очень много кремнезема, в то время как почвенный раствор содержит его ничтожно малое количество. В растениях пустынь накапливается большое количество минеральных солей.
Роль животных в почвообразовании неотделима от существенного влияния растительности и микроорганизмов. Почва является жизненной средой для огромного числа позвоночных и беспозвоночных животных организмов. В процессе питания они измельчают растительную массу и перемещают ее в нижележащие горизонты, перемешивая органические вещества с минеральной частью.
Позвоночные животные (суслики, хомяки, сурки, кроты, слепыши, мыши, тушканчики, ящерицы, змеи, ужи и др.) создают в почвах свои норы и гнезда. Землерои перемещают минеральную массу из глубины почвенного профиля и выносят ее на поверхность. Например, в степной полосе в местах поселения этих животных образовались перерытые черноземы, каштановые и другие почвы.
Особенно большую работу по преобразованию органических остатков в почве производят дождевые черви, а также отчасти личинки многочисленных насекомых. Они осуществляют механическую и химическую переработку органо-минеральной части почвы.
Распространение животных в природе подчиняется закону зональности и имеет тесную связь с характером растительного покрова, климатом, почвообразующими породами.
Все организмы растительного и животного происхождения активно участвуют в малом биологическом круговороте веществ, и, находясь в тесном взаимодействии между собой и с минеральной частью, они способствуют развитию почвенного плодородия.
Климат является одним из важнейших факторов почвообразования и географического распространения почв. От угла наклона солнечных лучей к земной поверхности зависит поступление на нее солнечного тепла. На экваторе такой приток максимальный, а на полюсах Земли – минимальный. В связи с этим совокупность погодных условий на различных географических широтах подчиняется закону климатической зональности.
На почвообразование климат влияет как прямо (определяя энергетический уровень и гидротермический режим почвы), так и косвенно, воздействуя на изменение почв через растительность, жизнедеятельность животных и микроорганизмов.
Многолетний режим погоды (климат) зависит от высоты над уровнем моря и форм рельефа.
Различают две формы проявления климата – макроклимат и микроклимат. Из элементов климата на образование почв наибольшее влияние оказывают температура, атмосферные осадки, ветер. Различные соотношения между элементами климата и другими рассмотренными факторами почвообразования способствуют формированию пестрого почвенного покрова.
С климатом тесно связаны водные, воздушные и тепловые свойства почв. Именно тепловой режим почв определяет общую широтно-зональную закономерность распространения их на равнинных территориях. В горных условиях вертикальная зональность почв зависит от высоты местности и экспозиции склонов. С притоком на земную поверхность солнечного излучения тесно связан тепловой режим почв и энергетика почвообразования.
Совершенно особый фактор почвообразования – время. Длительность процессов почвообразования накладывает определенный отпечаток на свойства и облик каждой почвы, развивающейся из конкретной горной породы. В связи с этим почвы могут различаться по абсолютному и относительному возрасту.
Абсолютный возраст почв связан с геологическим прошлым в каждом регионе. С тех пор, когда любая конкретная территория стала сушей и на ней поселились растения и животные, началось наземное почвообразование. Однако в определении понятия абсолютного почвенного возраста следует также учитывать подводный период почвообразования, который связан с возрастом материнских пород.
Относительный почвенный возраст характеризуется разновременностью и различными скоростями протекания биологических, физико-химических и других процессов в сравниваемых почвах. Относительный возраст почв тесно связан с сельскохозяйственной деятельностью человека. Учет почвенного возраста важен для оценки результатов мелиорации земель, а также перспективных возможностей в деле повышения почвенного плодородия.
Антропогенное воздействие. Этот фактор почвообразования еще в прошлом веке имел локальное значение, а в настоящее время является глобальным. Воздействие человека на почвы и почвообразовательные процессы осуществляется как прямо, так и опосредованно через влияние на биосферу, атмосферу и гидросферу. Влияние человека на биоту и биологический круговорот веществ заключается в сведении лесов и освоении значительных площадей под пашню, в регулировании численности диких животных и разведении домашних, в выращивании сельскохозяйственных культур, оказывающих разное воздействие на свойства почв, в отчуждении с урожаем значительного количества элементов питания, в применении органических и минеральных удобрений, пестицидов и др.
Строительство водохранилищ, осушение болот приводит к изменению уровня грунтовых вод, оказывающих большое влияние на почвообразование.
Ежегодно промышленные предприятия выбрасывают в атмосферу около 1 млрд. т. соединений хлора, соляной кислоты, сероводорода и сернистого ангидрида, окислов азота, соединений аммония. При окислении они образуют различные кислоты (соляную, серную, азотную), которые приводят к подкислению атмосферных осадков (кислотные дожди) и вместе с ними — к подкислению и загрязнению почв.
В результате освоения почв под пашню изменяется процесс почвообразования и свойства почв. Масштабы изменений зависят от степени воздействия человека на почву. При экстенсивном использовании земель почвенные процессы, как правило, имеют ту же направленность, что и в естественных условиях. При проведении мелиоративных мероприятий (орошение, осушение, известкование и др.) почвенные процессы и свойства почв меняются коренным образом.
Разумная деятельность человека направлена на улучшение, окультуривание почв и повышение их плодородия. Особенно заметно улучшение тех почв, которые имеют низкое естественное плодородие. В зависимости от времени и приемов воздействия такие почвы выделяются в классификации на уровне разных таксономических рангов.
Оптимизация агрономических свойств почв, определяющих их плодородие — одна из основных задач существующих систем земледелия. Системы земледелия включают следующие составные части, влияющие на агрономические свойства почв:
- организация территории и система севооборотов;
- система обработки почвы;
- система удобрений;
- система защиты растений (сорняки, болезни, вредители культур);
- система мелиоративных и противоэрозионных мероприятий.
Опыт хозяйственной деятельности человека показывает, что степень воздействия человека на почвы на больших площадях должна быть минимальной или хотя бы соизмеримой с предусмотренными неизбежными негативными экологическими последствиями. Даже разумные на данный момент научно-обоснованные мероприятия по использованию почв часто приводят к негативным последствиям. Это касается любого чрезмерного вмешательства в природу. Например, в таежно-лесной зоне России самыми плодородными и высокоокультуренными являются огородные почвы приусадебных хозяйств. Они имеют высокое содержание гумуса, нейтральную реакцию среды, высокую обеспеченность элементами питания, то есть их агрономические свойства довольно резко отличаются от свойств естественных подзолистых почв этой зоны и удовлетворяют требованиям большинства культурных растений. Кажущаяся разумной задача повысить плодородие всех пахотных почв этой зоны до уровня огородных может привести к негативным и даже катастрофическим последствиям через какое-то время. В условиях промывного режима высокое содержание элементов питания в почвах скажется на их содержании в грунтовых водах, водоемах, может возникнуть проблема нитратов, возникнут нарушения в трофических цепях биоты и т. д. Таких примеров можно привести много. Для того чтобы прогнозировать последствия хозяйственной деятельности, необходимо познание сложных природных взаимодействий, в центре которых находится почвенный покров.
50 640
386 
