55

Лекция №1

Почвоведение как наука. Факторы почвообразования, их взаимосвязь.

Почвоведение - наука о почвах, их образовании, строении, составе и свойствах, закономерностях географического распространения, роли в биосфере, путях и методах их рационального использования и охраны.

Корни научных знаний о почве уходят в глубокую древность и связаны с зарождением и постепенным развитием земледелия. В самостоятельную науку почвоведение выделилось в конце 19 столетия, благодаря трудам выдающегося русского ученого Василия Васильевича Докучаева. Выход в свет в 1883 г. его знаменитого труда «Русский чернозем» ознаменовал собой создание новой науки - генетического почвоведения.

Объект науки – почва.

Как в любой науке в почвоведение есть свои законы, свои методы, широчайшее приложение в народном хозяйстве. Отношение человека к почве как к природному телу, как к предмету труда и как к продукту труда.

Что же такое почва?

Именно В.В. Докучаев впервые установил, что почва - не механическая смесь различных химических соединений и минералов, а самостоятельное природное тело. Ее формирование - есть сложный процесс взаимодействия пяти природных факторов почвообразования: климата, рельефа, растительности и животного мира, почвообразующих пород и возраста страны. По В.В. Докучаеву «почва - четвертое царство природы», наравне с тремя царствами К. Линнея - растительным, животным и минеральным.

Почва формируется на границе соприкосновения и взаимодействия геофизических и планетарных оболочек - литосферы, атмосферы и гидросферы, образует особую геосферу - педосферу или почвенный покров Земли.

Именно благодаря В.В. Докучаеву оформился научный взгляд на происхождение почвы как самостоятельного тела природы и ее связь с другими природными сферами Земли. До В.В.Докучаева почву рассматривали как пахотный слой (агрономы), или как поверхностная рыхлая порода (геологи).

Первое научное определение почвы принадлежит В.В. Докучаеву. Наиболее краткое и четкое определение почвы В.В. Докучаев дает в своих «Лекциях по почвоведению» (1901): «Почва есть функция (результат) от материнской породы, климата и организмов, помноженная на время».

Не менее выдающуюся роль в создании почвоведения сыграл современник В.В. Докучаева Павел Андреевич Костычев. Его называют сооснователем почвоведения. По П.А. Костычеву «почвой следует называть верхний слой земли до той глубины, до которой доходит главная масса растительных корней». Здесь на первое место в определении почвы выступает ее отношение к растительному покрову.

Идеи П.А. Костычева развил в своих трудах В.Р.Вильямс. Будучи последователем В.В.Докучаева В.Р.Вильямс искал главное свойство, которое отличает почву от всех иных природных тел и прежде всего от горных пород. Таким свойством он считал плодородие - т.е. способность удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла для нормальной деятельности и создания урожая.

По В.Р.Вильямсу, почва «рыхлый, поверхностный горизонт суши земного шара, способный производить урожай растений. Понятие о почве и ее плодородии неразделимо. Плодородие - существенное свойство, качественный признак почвы, независимо от степени его количественного проявления».

В современном генетическом почвоведении принято такое определение почвы, объединяющее в себе подходы В.В.Докучаева и П.А.Костычева - В.Р.Вильямса: «почва - это сложная полифункциональная и поликомпонентная открытая четырехфазная структурная система в поверхностной части коры выветривания горных пород, являющаяся комплексной функцией горной породы, организмов, климата, рельефа и времени и обладающая плодородием». (Б.Г.Розанов, 1975).

1. Почва - биокосная система.

Среди природных физических тел Земли почве принадлежит особое место. По образному выражению академика В.И.Вернадского она представляет собой «биокосное» тело природы, т.е. занимает промежуточное положение между живой и неживой материей.

Основу почвы составляют косные (неживые) минералы и различные химические соединения, унаследованные от почвообразующей породы. Кроме того, неотъемлемой частью почвы являются живые организмы: корневые системы растений, почвенные насекомые и животные (простейшие, позвоночные и беспозвоночные), а также широчайший спектр микроорганизмов. Характерной особенностью вещественного состава почвы является наличие в ней органических соединений специфической природы, называемых гумусом. Гумус является продуктом почвообразования и присутствует только в почвах. Его нет ни в живых организмах, ни в косных почвообразующих породах. Уникальное своеобразие сочетания живого и мертвого в одном природном теле, его специфический вещественный состав позволяет считать почву сложным поликомпонентным самостоятельным природным объектом.

2. Почва - четырехфазная открытая система.

Почва состоит из четырех фаз или частей -

∙ твердой,

∙ жидкой,

∙ газообразной

∙ живой фазы.

Твердая фаза почвы. В состав твердой фазы почвы входят минералы и химические соединения, первичные - унаследованные от исходной горной породы и неизмененные в силу различных причин при последующем выветривании и почвообразовании, компоненты вторичного происхождения - их образование обусловлено процессами выветривания и почвообразования, которым подвергается исходная горная порода. В их число входят: вторичные глинистые минералы, простые соли, оксиды и гидроксиды, растительные остатки и продукты их трансформации типа детрита, гумусовые вещества и их органо-минеральные производные. Эти продукты могут образовываться на месте или же быть принесены агентами геохимической миграции - поверхностными, внутрипочвенными и грунтовыми водами, а также аэральным путем.

Твердая фаза почвы характеризуется гранулометрическим, минералогическим и химическим составом, сложением, структурой и пористостью.

Жидкая фаза почвы. Это влага, циркулирующая в пределах почвенного профиля вместе с растворенными в ней разнообразными минеральными, органическими и органо-минеральными соединениями. Называется она почвенным раствором.

Почвенный раствор представляет собой исключительно динамичную фазу почвы и играет важную роль в жизни живых организмов, а также в процессах миграции веществ в почвенном профиле. Динамика почвенного раствора тесно связана с характером атмосферного и грунтового увлажнения почвы, температурным и окислительно-восстановительным режимами, деятельностью живых организмов.

Газовая фаза почвы. Представляет собой почвенный воздух, который заполняет разнообразные пустоты (поры, трещины и т.п.), имеющиеся в почве и не занятые водой. Почвенный воздух существенно отличается от атмосферного и динамичен во времени.

Живая фаза почвы. Эта фаза представлена населяющими почву живыми организмами, которые являются, помимо всего прочего, важнейшим фактором почвообразования. В состав живой фазы почвы входят разнообразные микроорганизмы (бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли), почвенная микро- и мезофауна (простейшие, насекомые, черви и т.д.) и корневые системы растений.

Все фазы почвы взаимосвязаны, оказывают взаимное влияние друг на друга и существуют как единое целое.

Почва - это открытая система. находится в состоянии постоянного обмена веществом и энергией с окружающей средой,

Взаимодействие почвы с другими природными телами осуществляется через следующие процессы:

1) многосторонний обмен газами (О₂, СО₂, N₂ др.) и влагой (жидкой и парообразной) в системе

атмосфера – почва – растения – порода;

2) обмен коротко- и длинноволновой радиацией в системе

Солнце – почва – атмосфера;

3) многосторонний обмен тепловой энергией в системе

атмосфера – почва – порода;

4) обмен биофильными элементами в системе

почва – растения;

5) одностороннее поступление в почву оранического вещества, синтезированного растениями, несущего в себе химическую энергию, являющуюся трансформированной лучистой энергией Солнца.

Факторы почвообразования

Факторы почвообразования – элементы природной среды, под влиянием и при участии которых формируется почвенный покров земной поверхности.

Основы учения о факторах почвообразования разработаны В.В. Докучаевым. Классическое определение сущности образования почв было сформулировано В.В. Докучаевым следующим образом: “Почвы всегда имеют свое собственное происхождение, они всегда и всюду являются результатом совокупной деятельности материнской горной породы, живых и отмерших организмов (как растений, так и животных), климата, возраста страны и рельефа местности”. Функциональную взаимосвязь между почвенным покровом и факторами почвообразования В.В. Докучаев представил в виде формулы:

П = f (К, О, Г, Р)Т

где П – почва, К – климат, О – организмы, Г – горные породы, Р – рельеф, Т – время.

Он отмечал, что “все эти агенты-почвообразователи совершенно равнозначные величины и принимают равноправное участие в образовании почв”. Сочетание факторов почвообразования – это комбинация экологических условий, необходимых для развития почвообразовательного процесса. Отсутствие одного из факторов исключает возможность формирования почв.

Наряду с отмеченными пятью природными факторами почвообразования выделяется шестой – производственная деятельность человека, или антропогенный фактор, оказывающий как прямое, так и косвенное влияние на почвообразование и почвенный покров.

Рассмотрим подробнее каждый из факторов.