§ 5. Эдафические факторы и их роль

в жизни растений и почвенной биоты

Эдафические (от греч. edaphos — почва) факторы —

почвенные условия произрастания растений. Они делятся на

химические — реакция почвы, солевой режим почвы, элементар-

70

ный химический состав почвы, обменная способность и состав

обменных катионов; физические — водный, воздушный и

тепловой режимы, плотность и мощность почвы, ее

гранулометрический состав, структурам др.; биологические —

растительные и животные организмы, населяющие почву (Хрусталев,

Матишев, 1996). Из них важнейшими экологическими

факторами являются влажность, температура, структура и пористость,

реакция почвенной среды, засоленность.

Состав и структура почв

Почва — особое естественно-историческое образование,

возникшее в результате изменения поверхностного слоя

литосферы совместным воздействием воды, воздуха и живых

организмов. Порода, из которой образовалась почва, называется

материнской. Исходные минералы и структура породы

разрушаются, создаются новые минералы и другая структура,

обеспечивающие накопление разложившейся органики. В результате

формируется почва — геологическое тело, отличающееся от всех

похожих на нее глинистых и песчаных образований тем, что

обладает плодородием: дает жизнь растениям и,

следовательно, пищу животным и человеку.

Плодородие почвы — ее способность удовлетворять

потребность растений в питательных веществах, воздухе, биотической

и физико-химической среде, включая тепловой режим, и на этоб

основе обеспечивать урожай сельскохозяйственных культур, а

также биогенную продуктивность диких форм растительности.

Электромагнитные поля являются универсальным насите-

лем информации в биосфере. По сравнению со звуковой, свето-,

вой или химической информацией, они распространяются в

любой среде обитания с максимальной скоростью, при любой

погоде и на любые расстояния, на них реагируют любые

биосистемы, они могут поступать и з Космоса на Землю. С усложнением

биосистем у них появляется способность накапливать слабые

сигналы и воспринимать ту информацию, которую они несут.

Различают искусственное и естественное плодородие.

Искусственное плодородие — результат агрономического воздей-

71

ствия на почву, а естественное плодородие, или просто

почвенное плодородие, обусловлено естественными

экологическими факторами почвы.

Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной

компонент и содержит живые макро- и микроорганизмы

(растительные и животные).

Твердая компонента преобладает в почве и представлена

минеральной и органической частями. Больше всего

минералов первичных, оставшихся от материнской породы, меньше —

вторичных, образовавшихся в результате разложения

первичных, — это глинистые минералы коллоидных размеров, а

также минералы-соли: карбонаты, сульфаты, галоиды и др.,

выпадающие в осадок из почвенных вод. Процентное содержание

в почве способных легко растворяться в воде минералов-солей^

характеризует ее степень засоления. Органическая часть

представлена гумусом — сложным органическим веществом,

образовавшимся в результате физико-химического разложения

отмершей органики. Гумус играет ключевую роль в плодородии

почвы благодаря питательным веществам, которые он

содержит, в том числе и биогенным элементам. Содержание гумуса

в почвах колеблется от десятых долей процента до 20—22%.

Самые богатые гумусом почвы — черноземы, они же и самые

плодородные.

Почвенная биота представлена фауной и флорой. Фауна:

дождевые черви, мокрицы, земляные клещи, нематоды и др.

перераспределяют гумус и биогенные элементы, повышая ее

плодородие. Огромную роль играют дождевые черви, вес

которых может превышать вес пасущегося на лугу скота. На гектар

черноземной пашни до пяти миллионов особей. Они, по

мнению Ч. Дарвина, пропускают через свой кишечник за

несколько лет весь пахотный слой. Флора — это грибы, бактерии,

водоросли и др., которые перерабатывают органику до исходных

неорганических составляющих (деструкторы).

Жидкая компонента почв, вода, может быть свободной,

связанной, капиллярной и парообразной. Свободная вода

перемещается по порам под действием силы тяжести, связанная

адсорбируется поверхностью частиц и образует на них пленку,

капиллярная удерживается в тонких порах под действием ме-

72

нясковых сил, ^парообразная находится в той части пор,

которая свободна от воды. Наиболее доступной для корневой

системы растений являются свободная и капиллярная формы

воды, труднодоступная — связанная (пленочная) вода, а

парообразная влага большой роли не играет. Отношение массы всей

воды в почве к массе ее твердой компоненты, обычно

выраженное в процентах, именуют влажностью почвы.

Всю жидкую компоненту почв называют почвенным

раствором. Он может содержать нитраты, бикарбонаты,

фосфаты, сульфаты и другие соли, а также водорастворимые

органические кислоты, их соли, сахара, но преимущественно в

свободной и капиллярной воде, в связанной воде вещества

труднорастворимы. Концентрация раствора зависит от влажности

почвы.

Состав и концентрация почвенного раствора определяют/?е-

акцию среды, показателем которой является величина рН.

Наиболее благоприятной для растений и почвенных животных

является нейтральная среда (рН = 7).

Структура и пористость определяют доступность для

растений и животных питательных веществ. Частицы почв,

связанные между собой силами молекулярной природы,

образуют структуру почвы. Между ними образуются пустоты,

называемые порами. Пористость — это доля объема пор в объеме

почвы, которая может достигать 50% и более.

Строение почв

в вертикальном разрезе

Почвообразование происходит сверху вниз, с постепенным

затуханием интенсивности процесса. В умеренной зоне он

затухает на глубинах 1,5—2,0 м. Этой величиной и определяется

мощность (толщина) почв в умеренной зоне. Изменяется не

только интенсивность, но и характер почвообразовательного

процесса, что отражается в почвенном профиле (рис. 2.10), в

нем выделяются три горизонта: перегнойно-аккумулятив-

ный (А), вмывания (В) и материнская порода (С).

На рис. 2.10 приведено более детальное подразделение

горизонта «А», который определяет плодородие почв. Мощность

73

Рис. 2.10. Обобщенный почвенный профиль

его от нескольких до десятков сантиметров, в нем

аккумулированы, в основном в гумусовом горизонте Аг питательные

вещества для корневой системы растений и почвенная биота, но

уже в горизонте А2 происходит выщелачивание и вымывание

солей, органических коллоидов и т. п., которые переносятся,

вмываются в горизонт В —иллювиальный. Здесь органические

вещества перерабатываются редуцентами в минеральные

формы и происходит накопление карбонатов, гипса, глинистых

минералов и др. Этот горизонт постепенно переходит в

материнскую породу (С).

Важнейшие экологические факторы почв

Эти факторы можно разделить на физические и

химические. К физическим относятся влажность, температура,

структура и пористость.

Влажность, а точнее доступная влажность для растений,

74

зависит от сосущей силы корневой системы растений и от

физического состояния самой воды. Практически недоступна

часть пленочной воды, прочно связанная с поверхностью

частицы. Легко доступна свободная вода, но она довольно

быстро уходит в глубокие горизонты, и прежде всего из крупных

ПОр __ быстро движущаяся вода, а затем из мелких —

медленно движущаяся вода, связанная и капиллярная влага

удерживается в почве длительное время.

Иными словами, доступность влаги зависит от водоудер-

живающей способности почв. Сила удерживающей

способности тем выше, чем почва глинистее и чем она суше. При очень

низкой влажности если и остается, то только недоступная для

растений прочно связанная вода, и растение погибает, а

гигрофильные животные (дождевые черви и др.) перебираются в

более влажные глубокие горизонты и там впадают в «спячку» до

выпадения дождей, однако многие членистоногие

приспособлены к активной жизни даже при предельной сухости почвы.

Температура почвы зависит от внешней температуры, но,

благодаря низкой теплопроводности почвы, температурный

режим довольно стабилен и уже на глубине 0,3 м амплитуда

колебания температуры менее 2 °С (Новиков, 1979), что

важно для почвенных животных — нет необходимости

перемещаться вверх-вниз в поисках более комфортной температуры.

Суточные колебания ощутимы до глубины 1 м. Летом

температура почвы ниже, а зимой — выше, чем воздуха.

Структура и пористость почвы обеспечивают ее

хорошую аэрацию. В ней активно перемещаются черви, особенно

в глинистой, суглинистой и песчаной, увеличивая пористость.

В плотных почвах затрудняется аэрация и кислород может

стать лимитирующим фактором, однако большинство

почвенных организмов способны жить и в плотных глинистых

почвах.

Почвенные горизонты также являются средой жизни

млекопитающих, например грызунов. Они живут в норах,

глубина которых может даже несколько превышать мощность

почвенного горизонта.

Важнейшими экологическими факторами являются и хи-

мические, такие как реакция среды и засоленность.

75

Реакция среды — очень важный фактор для многих

животных и растений. В сухом климате преобладают

нейтральные и щелочные почвы, во влажных районах — кислые.

Многие злаки дают лучший урожай на нейтральных и

слабощелочных почвах (ячмень, пшеница), каковыми обычно

являются черноземы.

Засоленными называют почвы с избыточным

содержанием водорастворимых солей (хлоридов, сульфатов, карбонатов).

Они возникают вследствие вторичного засоления почв при

испарении грунтовых вод, уровень которых поднялся до

почвенных горизонтов. Среди засоленных почв выделяют

солончаки и солонцыt в последних преобладают карбонаты натрия.

Почвы эти щелочные — рН, соответственно, равен восьми и

девяти.

Флора и фауна засоленных почв очень специфичны.

Растения здесь весьма устойчивы не только к концентрации, но и

к составу солей, но разные растения приспособлены

по-разному. Солеустойчивые растения называют галофитами. Один

из галофитов так и называется — солерос и может

выдерживать концентрацию солей свыше 20%. В то же время

дождевые черви даже при невысокой степени засоления

длительный срок выдержать его не могут. Засоление почв приводит к

падению урожайности сельхозкультур.

Экологические индикаторы

Организмы, по которым можно определить тот тип

физической среды, где они росли и развивались, являются

индикаторами среды. Например, таковыми могут быть галофиты.

Адаптируясь к засолению, они приобретают определенные

морфологические признаки, по которым можно определить, что

данная почва засолена, и даже примерную степень засоления.

Это касается не только галофитов, но и жизненных форм

растений относительно влаги (гигрофиты, ксерофиты и т. д.),

по которым можно оценить влияние этих условий на

пастбищный потенциал. Широко известно применение геоботанических

методов для поисков полезных ископаемых по растениям-ин-

76

дикаторам, которые способны накапливать в себе химические

элементы полезного ископаемого и т. п.

По организмам-индикаторам можно судить, например, о

загрязнении среды: исчезновение лишайников на стволах

деревьев свидетельствует об увеличении содержания сернистого

газа в воздухе; качественный и количественный составы

фитопланктона свидетельствует о степени загрязнения водной

среды, и т. д.