Основные характеристики почв

Цвет, механический состав, структура, новообразования — основные характеристики почвенных горизонтов.

Почва бывает разного цвета из-за того, что в ней как бы смешиваются цвета ее главных компонентов. От темно-серого и темно-коричневого до черного — таков основной цвет у органического вещества почв. Бурый и красный цвета имеют окислы трехвалентного железа. Сизые, голубоватые и зеленоватые тона характерны для минералов, содержащих закисные формы двухвалентного железа. Белую окраску почве придают зерна кварца и некоторых других минералов, а также известь, гипс и легкорастворимые соли — карбонаты, хлориды и сульфаты натрия и калия.

Механический состав почвы — это содержание в ней песчаных и глинистых частиц разного размера. Если много крупных песчаных частиц, то почва — песчаная, а если много мелких глинистых — глинистая. Есть еще супесчаные почвы, в которых крупных частиц меньше, чем в песках. В суглинистых почвах уже больше мелких частиц, и почвы ближе к глинистым. Песчаные и глинистые частички скрепляются между собой в комочки, зернышки или орешки, образуя соответственно комковатую, зернистую и ореховатую структуру почв. «Склеивают» их органическое вещество и особые физико-химические силы, возникающие на поверхности тонких частиц. Наконец, новообразования — это особые выделения в почвенном веществе, образующиеся в результате выпадения из растворов различных солей и соединений. Так, проникающий по ходу корня почвенный раствор потом испаряется, и из него выпадает известь — вокруг корня, как его чехол, образуется известковая тонкая трубочка. Почвенные новообразования сродни камням в почках у больного человека.

Почвенные горизонты отличаются также и по содержанию влаги, составу почвенного раствора, почвенного воздуха и живых организмов. Для полноценного произрастания растений необходимо равномерное соотношение твердого вещества почв, почвенных пор (мелких пустот между твердыми частицами), заполненных водой, и пор, заполненных воздухом. Такое равномерное соотношение можно наблюдать в огородных почвах или в верхних горизонтах черноземов после летнего дождя. Способность запасать в своих тонких порах воду за счет поверхностного натяжения и капиллярного поднятия — очень важное свойство почвы. Даже во время засухи почва снабжает такой капиллярной влагой корни растений. Почвенный раствор — это «кровь» почвы. Он переносит вещества с одного места на другое, создавая горизонты вымывания и вмывания веществ. Однако по тонким порам — капиллярам — из грунтовых вод на поверхность почв вместе с раствором попадают и вредные для растений легкорастворимые соли. Если почва длительное время наполнена водой и в ней мало пустот с воздухом, то она переувлажняется, что плохо для растений. Дело в том, что в этом случае состав почвенного воздуха сильно отличается от воздуха атмосферы Земли (в котором 21% кислорода и 0,03% углекислого газа) и приближается к атмосфере Венеры (в нем может быть 1 — 2% кислорода и 5 — 10% углекислого газа). В таких условиях замедляется развитие корней и растений в целом. В результате разложения органического вещества появляется легкий болотный газ метан (СН4). Именно его выделения сопровождаются звуками, которые наводили ужас на героев повести А. Конан Дойла «Собака Баскервилей». В порах обычной, не переувлажненной почвы содержится 20% кислорода и 0,2 — 0,5% углекислого газа. Их содержание регулируют мириады почвенных организмов, потребляющие кислород и выделяющие углекислый газ. Только микроорганизмов в верхних горизонтах почв — сотни миллионов и миллиарды в I г. Среди них много бактерий, микроскопических грибов и водорослей. Много в почве и мелких беспозвоночных — дождевых червей, личинок и взрослых членистоногих, а также других животных — круглых червей и тихоходок. Помимо микроорганизмов на 1 м2 почвы обитают тысячи более крупных и миллионы мелких, не видимых невооруженным глазом почвенных животных. Общая масса почвенных организмов в сотни раз превосходит массу живущих на почве земноводных, пресмыкающихся, млекопитающих и птиц.

Почвенные организмы — для каждой почвы свои. Например, в лесных почвах очень много микроскопических грибов, а в степных черноземах их мало и преобладают бактерии, поэтому попадающие на поверхность растительные остатки в лесу и степи разлагаются по-разному, из-за чего и формируются разные почвенные горизонты. Почва — это настоящая пленка жизни. Под покровом леса образуется подстилка — опал листвы, хвои, веточек, трав и мхов, отчасти переработанный почвенными организмами. Если такой опад оказывается в условиях переувлажненной почвы, где намного меньше почвенных животных, перерабатывающих остатки растений, то здесь образуется горизонт торфа. В степи, где нет деревьев, остатки трав формируют горизонт степного войлока. Все эти горизонты состоят из органического вещества и почти не содержат минеральных частиц.

Часть органических остатков в результате отмирания корней попадает прямо внутрь почвы, а часть органического вещества затаскивается туда червями и другими животными. Здесь происходит взаимодействие органических веществ с минеральными, образуются органоминеральные соединения. Такие химические соединения и органические остатки внутри почвы называются гумусом, а почвенный горизонт темного цвета с его высоким содержанием — 1умусовым горизонтом. Это главный горизонт черноземов, мощность которого более 1 м. Обилие организмов «склеивает» почвенные частицы в прочные зернышки, поэтому у этих горизонтов формируется зернистая структура, которая обеспечивает корням прекрасный доступ воздуха. Если же условия для формирования почв не такие идеальные, как для черноземов, то под подстилкой могут формироваться горизонты вымывания, т. е. слои почв, из которых выносятся, вымываются минеральные соединения. При этом остаются только самые устойчивые минералы типа кварца, благодаря чему горизонты приобретают белесую окраску. Горизонты вымывания характерны для широко распространенных в лесах России подзолов и подзолистых почв. Но если что-то вымывается, то куда это уходит? Часть минеральных соединений уносится грунтовыми водами за пределы почв и, в конце концов, попадают в реки и моря, но часть менее растворимых веществ остается в более глубоких слоях почвы. Так образуются горизонты вмывания. В зависимости от того, какое вещество в них накапливается — соединения железа, гумус или различные соли, горизонты бывают бурыми, черными или белыми. Бурые горизонты вмывания встречаются в подзолистых почвах, а светлые горизонты вмывания извести — в черноземах. Если почва переувлажнена, то в ней недостает кислорода, поэтому часть железа переходит в двухвалентное состояние, а почвенные горизонты в связи с этим приобретают сизые, голубоватые и зеленоватые тона, и, кроме того, они бесструктурны и липки. Такие горизонты называются глеевыми. Они чаще всего встречаются под болотными торфяными почвами. Вот из таких горизонтов: подстилки, торфа, гумусового, глеевого, вымывания и вмывания — состоит большинство почв мира.

Под водой и в пещерах нет почв в их классическом понимании. Под водой в донных осадках практически отсутствует воздух, а органическое вещество там накапливается не столько за счет местных подводных растений, сколько в результате «дождя трупов» морских организмов, питающихся в воде. Подводные илы — это не источник питания для организмов (они живут за счет веществ, растворившихся в воде), а, скорее, их кладбище. Там живут только донные организмы, составляющие небольшой процент от общего числа обитателей подводного мира. Донные осадки — это прекрасный пример биокосного тела, по В. И. Вернадскому, но не почва.