3. Агрофизические основы земледелия

3.1. Происхождение и развитие почв

Основоположники отечественного почвоведения. Начало научному систематическому изучению почвы положено трудами выдающегося русского естествоиспытателя В.В. Докучаева (1846–1903), в которых сформулировано ее научное определение: «Почвой следует называть «дневные», или наружные, горизонты горных пород (все равно каких), естественно измененные совместным воздействием воды, воздуха и различного рода организмов живых и мертвых». Ученый разработал генетическую (genesis – происхождение, возникновение) классификацию почв, открыл основные закономерности географического распределения почв, внес большой вклад в теорию и практику охраны и повышения плодородия почв, особенно в черноземных областях России.

Однако задолго до В.В. Докучаева многие вопросы происхождения почв, их связь с определенными типами растительности и горных пород отразил в своих работах М.В. Ломоносов (1711–1765). Оценивая его заслуги в развитии науки о почвах, В.В. Докучаев отмечал: «Ломоносов давно уже изложил в своих сочинениях ту теорию, за защиту которой я получил докторскую степень». Неслучайно поэтому В.И. Вернадский (1863–1945) назвал М.В. Ломоносова не только первым русским почвоведом, но и первым почвоведом вообще.

Неоспоримое значение для дальнейшего развития почвоведения, главным образом агрономи-ческого, в нашей стране имели труды Н.М. Сибирцева (1860–1900), П.А. Костычева (1845–1895), К.Д. Глинки (1867-1927), В.Р. Вильямса (1863-1939), К.К. Гедройца (1872-1932), И.В. Тюрина (1892-1962) и др.

Изменение горных пород. Процессы изменения, разрушения горных пород и почвообразования взаимосвязаны. Выделяют три типа воздействия на горные породы: физическое, химическое и биологическое выветривание.

Физическое выветривание – это механическое разрушение горных пород и минералов под воздействием температуры и влаги без изменения химического состава минеральной массы. Этот процесс сопряжен с континентальностью климата и, прежде всего, с контрастностью суточных температур. От чего зависит уровень эффективного плодородия почвы? Разрушение горной массы начинается с поверхности породы и распространяется в глубь горного массива до уровня с постоянными температурами. Вода ускоряет процесс разрушения благодаря капиллярному давлению и расширению объема при замерзании. В результате физического выветривания горная порода разрушается, образуются трещины, отдельные глыбы, камни, щебень. Порода начинает пропускать и задерживать влагу, в более глубокие слои проникают газы (О₂, СО₂), возрастает поверхность соприкосновения минеральной массы с внешней средой.

Химическое выветривание – это трансформация горных пород и минералов под воздействием температуры, влаги, углекислого газа, кислорода с образованием новых минералов и химических соединений. Оно связано, прежде всего, с реакцией окисления первичных минералов. Важнейший окислитель – кислород (О₂).

Обязательным условием развития химического выветривания является присутствие воды – универсального растворителя. Наличие в воде углекислого газа обусловливает изменение реакции раствора, подкисляя его, что углубляет процесс разложения минералов.

Химическое выветривание приводит к изменению физического состояния минералов, их кристаллической структуры, к формированию вторичных глинистых минералов (каолинит, монтмориллонит и др.), обладающих высокими емкостью поглощения и влагоемкостью.

С появлением на Земле живых организмов процесс химического выветривания невозможно отделить от биологического.

Биологическое выветривание – это преобразование минералов и горных пород под воздействием живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. Микробиологическая жизнь в них играет ведущую роль. При биологическом выветривании живые организмы извлекают из горных пород элементы, необходимые для их жизнедеятельности.

Микроорганизмы в большинстве случаев косвенно влияют на преобразование почвообразующей породы с помощью выделяемых ими в среду кислот, микробных слизей, ферментов. Значительная роль в биологическом выветривании принадлежит лишайникам, гифы которых механически разрушают породу, способствуют гидролизу минералов.