1.2. Почва — четырехфазная система

Почва состоит из четырех фаз: твердой, жидкой, газовой и живой.

Твердая фаза почвы — это полидисперсная органоминеральная система, состоящая из первичных, вторичных минералов и органических веществ растительного и животного происхождения, а также продуктов их взаимодействия. Она наименее динамична и образует каркас для других фаз, характеризуется определенными морфологическими признаками, гранулометрическим, минералогическим и химическим составом.

Жидкая фаза почвы — это вода, занимающая часть порового пространства, поступающая в виде атмосферных осадков и из грунтовых вод, содержащая растворенные органические и минеральные вещества и потому названная почвенным раствором. Почвенный раствор характеризуется определенным химическим составом, кислотно-щелочными и окислительно-восстановительными параметрами и другими показателями. Ему принадлежит ведущая роль в химических, биологических, биохимических и других процессах, протекающих в почвах в вертикальном и латеральном (боковом) переносе веществ. Он является непосредственным источником питания растений. Жидкая среда динамична, продукты ее функционирования обновляются в течение суток.

Газовая фаза почвы — это почвенный воздух, заполняющий поровое пространство свободное от воды. Так же как и атмосферный, почвенный воздух в основном состоит из азота, кислорода и углекислого газа, но в отличие от атмосферного содержание в нем кислорода и углекислого газа сильно изменяется во времени и в пространстве. Скорость обновления продуктов функционирования газовой фазы в целом сопоставима со скоростью обновления жидкой фазы.

Живая фаза почвы (почвенная биота) — это населяющие почву организмы. К ним относятся микроорганизмы; бактерии, грибы, водоросли, представители почвенной микрофауны; простейшие, насекомые, дождевые черви и др. Отнесение обитающих в почве корней растений к живой фазе почв, так же как и млекопитающих, остается дискуссионным, хотя их вклад в почвообразование очень существенный.

Согласно современным представлениям почва является сложной системой, имеющей многоуровневую структурную организацию. На базе системного подхода были определены иерархические уровни структурной организации почвы (Б.Г.Розанов, 1988). Наиболее низким уровнем является атомарный (радиоактивные изотопы, естественная и искусственная радиоактивность). Следующий уровень — кристалломолекулярный, или молекулярно-ионный (молекулы и ионы твердой, жидкой, газообразной и живой фазы почв). Третий уровень структурной организации почвы — уровень элементарных почвенных частиц — это фракции разного размера, выделяемые при гранулометрическом анализе (песок крупный, средний, мелкий; пыль крупная, средняя, мелкая; ил). Эти частицы различаются не только размером, но и составом и свойствами. Четвертый уровень — почвенные микро- и макроагрегаты, или структурные отдельности, включающие кроме агрегированных (склеенных) элементарных почвенных частиц специфические новообразования (конкреции, стяжения, пленки и др.). Клеящим веществом в агрегатах являются новообразованные гумусовые вещества, соединения кальция, железа и др.

Пятый уровень организации — почвенный горизонт. Морфологические признаки, состав, строение и свойства генетических горизонтов позволяют диагностировать почвенные процессы и почвенные разности.

Шестой уровень структурной организации — это почвенный профиль (почвенный индивидуум), характеризующий почву как особое природное тело, состоящий из закономерного сочетания генетических горизонтов.

Седьмой и последующие уровни являются уровнями почвенного покрова: элементарный почвенный ареал — участок территории, занятый одной почвой, почвенные комбинации, структуры, включающие два или несколько элементарных почвенных ареалов (сочетания, вариации, комплексы и др.). К последнему уровню следует отнести почвенный покров, или педосферу в целом, как отдельную геосферу Земли, имеющую общепланетарные функции.

Каждый из перечисленных уровней организации требует специальных методов исследований и способов контроля и управления.

Почвы образуются в результате взаимодействия факторов почвообразования. В.В.Докучаевым было установлено пять глобальных факторов почвообразования: климат, растительность и животный мир (биологический фактор), почвообразующие породы, рельеф и возраст страны (время). Впоследствии были добавлены хозяйственная деятельность человека (фактор, ставший в настоящее время глобальным) и ряд локальных факторов, таких как почвенно-грунтовые и грунтовые воды, поверхностные воды половодий и паводков в поймах рек, вулканический фактор в областях действующих вулканов.

Почвоведение изучает почву не только как особое природное тело, но и как средство производства, как предмет труда и как продукт труда. Это связано с тем, что главным функциональным свойством почвы является плодородие, обеспечивающее жизнь на Земле и являющееся результатом жизни. Под плодородием понимается способность почв обеспечивать растения земными факторами жизни, а это: элементы питания, вода, почвенный воздух, стимулирующая способность, теплорегулирующая способность, кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия, энергетические поля, каркас для корневых систем. Кроме того следует различать космические факторы жизни растений (солнечная энергия, свет и тепло) и атмосферные факторы (кислород, углекислый газ, элементы питания).

Плодородие почв — предмет изучения одного из главных направлений прикладного почвоведения — агропочвоведения. Оно зависит от состава и свойств почв, формируется и развивается вместе с развитием почвы в результате взаимодействия факторов почвообразования, поддается количественной оценке и регулированию.