Педосфера как часть биосферы

Педосфера – оболочка Земли, образуемая почвенным покровом; верхняя часть литосферы на суше.

Почва – это поверхностный горизонт земной коры, образующий небольшой по мощности слой. Она формируется в результате взаимодействия, так называемых факторов почвообразования: климата, организмов, почвообразующих пород, рельефа местности, возраста страны (времени), хозяйственной деятельности человека. Так как эти факторы почвообразования и их сочетания неодинаковы в различных частях Земли, то и мир почв также отличается широким разнообразием. Каждая почва отличается особым строением и отражает местные природные условия.

Академик В. И. Вернадский назвал почвы «благородной ржавчиной Земли». Это тончайшая поверхностная оболочка суши. Верхняя граница почвы – поверхность раздела между почвой и атмосферой, нижняя граница – глубина проникновения почвообразовательных процессов. Мощность (толщина) современных зональных почв около 80-150 см, с колебаниями от нескольких см до 2,5-3 м.

Почва является неотъемлемым компонентом наземных биоценозов. Она осуществляет сопряжение (взаимодействие) большого геологического и малого биологического круговоротов веществ. Почва – уникальное по сложности вещественного состава природное образование. Вещество почвы представлено четырьмя физическими фазами: твердой (минеральные и органические частицы), жидкой (почвенный раствор), газообразной (почвенный воздух) и живой (организмы). Для почв характерна сложная пространственная организация и дифференциация признаков, свойств и процессов.

Важнейшее свойство почвы – плодородие – способность почв удовлетворять потребность растений в элементах питания и воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством тепла и воздуха для нормальной деятельности и создания урожая.

Природный процесс образования почв из слагающих земную поверхность горных пород, их развития, функционирования и эволюции под воздействием факторов почвообразования называется почвообразовательным процессом или почвообразованием. Он представляет собой совокупность явлений превращения и передвижения веществ и энергии в почвенной толще. Наиболее существенные слагаемые почвообразовательного процесса следующие:

1. превращение (трансформация) минералов горной породы, из которой образуется сама порода, а в дальнейшем и самой почвы;

2. накопление органических остатков и их постепенная трансформация;

3. взаимодействие минеральных и органических веществ с образованием сложной системы органно-минеральных соединений;

4. накопление (аккумуляция) в верхней части почвы ряда биофильных элементов, прежде всего элементов питания;

5. передвижение продуктов почвообразования с током влаги в профиле почвы

Морфологические признаки почв.

Почвы обладают внешними, так называемыми морфологическими признаками, по которым их можно отличить от горной породы или одну почву от другой, а также приблизительно судить о направлении и степени выраженности почвообразовательного процесса. Главные морфологические признаки почвы: строение почвенного профиля, мощность почвы и ее отдельных горизонтов, окраска, структура, гранулометрический состав, сложение, новообразования и включения.

Общий вид почвы со всеми почвенными горизонтами называется строением почвы. Совокупность генетических горизонтов образует почвенный профиль – определенную вертикальную последовательность генетических горизонтов почвы. Генетические почвенные горизонты – это однородные, обычно параллельные поверхности слои почвы, Составляющие почвенный профиль и различающиеся между собой по морфологическим признакам. Каждому почвенному типу свойственно сочетание свое сочетание горизонтов.

Тип почвы – группа почв, развивающихся в однотипно-сопряженных биологических, климатических, гидрологических условиях и характеризующихся ярким проявлением основного процесса почвообразования при возможном сочетании с другими процессами.

Почвенный покров Земли составляют в основном следующие почвы: арктические, тундровые, подзолистые, дерновые, дерново-подзолистые, мерзлотно-таежные, бурые лесные, серые лесные, черноземные, каштановые, бурые полупустынные, сероземы, желтоземы, красноземы, коричневые, серо-коричневые, ферраллитные, латеритные, а также солончаки, солонцы, солоди, болотные, пойменные, песчаные и горные почвы.

Поверхностные горизонты.

Горизонт А₀ – лесная подстилка или степной войлок. Представляет собой опад растений на различных стадиях разложения – от свежего до полностью разложившегося. Это самая верхняя часть почвенного профиля. Встречается только в естественных почвах.

Горизонт А – гумусовый горизонт. Чаще всего наиболее темноокрашенный горизонт в верхней части почвенного профиля, в котором происходит накопление органического вещества в форме гумуса, тесно связанного с минеральной частью почвы. Цвет этого горизонта варьирует от черного, бурого, коричневого до светло-серого, что зависит от количества и состава гумуса. Мощность гумусового горизонта колеблется от нескольких см до 1,5 м и более.

Горизонт Т – торфяной горизонт. Содержание органического вещества – более 70 % со степенью разложенности менее 50 %. Поверхностный органогенный горизонт с содержанием органического вещества от 30 до 70 %, состоящий из разложенных органических остатков (степень разложения более 50 %) и гумуса с примесью минеральных компонентов, называют перегнойным горизонтом.

Горизонт А_д – дерновый. Горизонт, в котором живых корней растений более 50 %.

Горизонт А_п или А_пах – пахотный. Горизонт, измененный продолжительной сельскохозяйственной обработкой, сформированный из различных почвенных горизонтов на глубину вспашки – обычно 25-30 см. Встречается только в пахотных почвах.

Горизонт А₁ – минеральный гумусово-аккумулятивный. Встречается в почвах, где происходит разложение алюмосиликатов и образование подвижных органно-минеральных веществ.

Подповерхностные горизонты.

Горизонт А₂ – элювиальный (подзолистый или осолоделый). Формируется под влиянием кислого или щелочного разрушения минеральной части. Это сильно осветленный, бесструктурный или слоеватый рыхлый горизонт, обедненный гумусом или другими соединениями, а также илистыми частицами за счет вымывания их в нижележащие слои и относительно обогащенный остаточным кремнеземом.

Горизонт В – переходный или иллювиальный. В первом случае (черноземный тип почвообразования) в этом горизонте не наблюдается существенных перемещений веществ в почвенной толще, горизонт В является переходным слоем к почвообразующей породе, характеризуется постепенным ослаблением процессов аккумуляции гумуса, разложения первичных минералов. Во втором случае (подзолистый тип почвообразования) горизонт В располагается под элювиальным горизонтом и представляет собой бурый, охристо-бурый, красновато-бурый уплотненный и утяжеленный, хорошо оструктуренный горизонт, характеризующийся накоплением глины, окислов железа, алюминия и других коллоидных веществ за счет вымывания их из вышележащих горизонтов.

Горизонт G – глеевый. Характерен для почв с постоянно избыточным увлажнением (болотных, тундровых, аллювиальных и др.), которое вызывает восстановительные процессы в почве и придает горизонту характерные черты – сизую, серовато-голубую или грязно-зеленую окраску, наличие ржавых и охристых пятен, слитость, вязкость.

Подпочвенные горизонты.

Горизонт С – материнская (почвообразующая) горная порода. Из этой породы сформировалась данная почва. На этой глубине порода уже не затронута специфическими процессами почвообразования (аккумуляцией гумуса, элювиированием и др.).

Горизонт Д – подстилающая горная порода. Эта порода залегает ниже материнской (почвообразующей) и отличается от нее по своим свойствам. Встречается только в случае перекрывания горных пород.

Основные признаки почвы.

Наиболее важными с экологической точки зрения свойствами и признаками почвы являются следующие: мощность почвы, гранулометрический состав, структура, сложение, плотность, содержание гумуса, влажность, состав почвенного раствора, кислотность, буферность и др.

Мощность почвы – толщина ее поверхности вглубь до слабо затронутой почвообразовательными процессами материнской породы.

Гранулометрический состав – относительное содержание в почве твердых частиц (механических элементов) разной величины. По гранулометрическому составу почва может быть: песчаная (рыхло-песчаная, связно-песчаная), супесчаная, суглинистая (легкосуглинистая, среднесуглинистая, тяжелосуглинистая), глинистая (легкоглинистая, среднеглинистая, тяжелоглинистая).

Структура почвы – взаимное расположение структурных отдельностей и пор в почве. Это внешнее выражение плотности и пористости почвы. По плотности почвы делят на: очень плотные, плотные рыхлые, рассыпчатые. Пористость характеризуется формой и размерами пор внутри структурных отдельностей или между ними. В зависимости от размера и расположения пор внутри структурных отдельностей различают следующие типы сложения: тонкопористое, пористое, губчатое, ноздреватое (дырчатое), ячеистое, трубчатое. При расположении пор между структурными отдельностями в сухом состоянии различают следующие типы сложения: тонкотрещиноватое, трещиноватое, щелеватое.

Органическое вещество почвы состоит из растительных и животных остатков, не утративших анатомического строения (5-10 % общего содержания органического вещества) и гумуса. Гумус – основная часть органического вещества почвы, полностью утратившая черты анатомического строения. Гумус делится на две большие группы веществ: неспецифические органические соединения (единицы процентов общего содержания органического вещества) – углеводы, аминокислоты, белки, органические кислоты и др. и специфические органические вещества (80-90 % общего содержания органического вещества) – фульвокислоты, гуминовые кислоты, гумин и др. Почвы разных типов и разных уровней окультуренности существенно отличаются по количеству и качеству органического вещества.

Влажность почвы – содержание влаги в процентах и массе сухой почвы. Вода может находиться в почве в трех агрегатных состояниях: твердом (лед), жидком и газообразном (пар), и может быть доступна живым организмам и недоступна. Влажность не является устойчивым признаком почвы. Она зависит от многих факторов: метеорологических условий, уровня грунтовых вод, гранулометрического состава почвы, характера растительности и др.

Почвенный раствор – находящаяся в почве влага, содержащая в растворенном состоянии органические и минеральные вещества и газы. По составу и концентрации почвенного раствора почвы делят на незасоленные (концентрация почвенного раствора невелика и сухой остаток водной вытяжки не превышает 0,25 %) и засоленные (высокая концентрация почвенного раствора и сухой остаток водной вытяжки превышает 0,25 %).

Кислотность почв – способность почвы подкислять почвенный раствор вследствие наличия в составе почвы кислот (актуальная кислотность), а также обменных катионов водорода, алюминия и некоторых других металлов (потенциальная кислотность).

Щелочность почв – способность почвы подщелачивать почвенный раствор, вследствие наличия в составе почвы гидролитически щелочных солей (актуальная щелочность), а также обменного натрия (потенциальная щелочность).

Буферность почв – способность почвы противостоять изменению концентрации почвенного раствора, а следовательно, и щелочно-кислотного состояния, окислительно-восстановительного состояния и др.