Формирование плодородия почвы, сущность процесса почвообразования

Общая схема почвообразования

Во всех породах, покрывающих поверхность земного шара, с момента их образования возникают и непрерывно развиваются процессы физического и химического выветривания.

В результате выветривания горные породы переходят из массивного состояния (скалы, камни) в раздробленные (дресва, песок, глина). При этом они приобретают ряд новых свойств и особенностей: рыхлость, пористость, водо – и воздухопроницаемость, влагоемкость. Увеличивается их общая поверхность (за счет образования большого количества мелких частиц), которая усиливает химическое выветривание; образуются новые, в том числе и легкорастворимые в воде соединения. Таким образом, начинают создаваться условия для произрастания растительности. Но тем не менее в своем новом состоянии рыхлая горная порода еще бесплодна или характеризуется лишь зачатками плодородия.

Образующиеся в результате физического и химического выветривания легкорастворимые соединения под влиянием атмосферных осадков вымываются из горных пород, поэтому последние обедняются элементами зольного питания растений. Кроме того, такой биологически важный элемент, как азот, потребляемый в большом количестве растениями, практически не содержится в магматических горных породах.

Накопление зольной и азотной пищи в поверхностных горизонтах почвообразующей породы происходите результате жизнедеятельности зеленых растений и микроорганизмов.

Следовательно, одни процессы физического и химического выветривания не могут создать почвы из горной породы. Они только подготавливают горную породу к развитию на ней почвообразовательного процесса.

Превращение горной породы в почву происходит в результате одновременно идущих процессов — выветривания и почвообразования.

Почвообразовательный процесс это совокупность явлений превращения веществ и энергии, совершающихся в поверхностных слоях земной коры, образующих почву.

Началом процесса почвообразования необходимо считать тот момент, когда на продуктах выветривания горных пород поселяется растительность и микроорганизмы. С этого момента начинает формироваться почва — природное тело, обладающее присущими только ему качествами, самое существенное из которых — плодородие, т. е. способность производить урожай растений.

Огромная роль в развитии почв принадлежит растительности. Пронизывая корнями почвообразующую породу, растения извлекают из нее элементы зольного питания и азот, который появляется в породе в результате жизнедеятельности микроорганизмов, и закрепляют эти элементы в синтезированном органическом веществе своего тела. Отмершие остатки растений концентрируются на поверхности и в верхних слоях почвообразующей породы и служат источником нищи и энергии для микроорганизмов, создавая тем самым благоприятные условия питания для новых поколений растений.

Следовательно, зеленые растения и микроорганизмы заставляют элементы зольного и азотного питания изменять формы своих соединений и передвигаться в толще горной породы, превращающейся в почву. Между растениями и горной породой, таким образом, возникает круговорот зольных элементов и азота, который осуществляется в результате постоянно идущих процессов синтеза и разрушения, органического вещества. В результате этого круговорота в верхних горизонтах почвы происходит накопление, или концентрация, элементов зольной и азотной пищи растении.

В процессе разложения растительных остатков в почве всегда синтезируются новые органические вещества— тумбовые, которые, медленно разрушаясь микроорганизмами, накапливаются в почве и придают ей ряд благоприятных физических и физико-химических свойств.

При распаде органического вещества почвы выделяются органические кислоты. Воздействуя на материнскую породу, они усиливают ее выветривание. Наконец, сами растения выделяют корнями различные кислоты, под влиянием которых труднорастворимые минеральные соединения частично переходят в растворимые, доступные растениям.

Характерная особенность почвообразования — постепенно совершающиеся в поверхностных слоях измельченных горных пород процессы синтеза и разрушения органического вещества, перехода минеральных соединений в органические и обратно.

Именно в этом двухстороннем переходе одной формы вещества в другую и заключается специфическая сущность почвообразования.

Однако приведенный выше процесс почвообразовании представляет лишь самую общую схему.

Почвообразовательный процесс, или почвообразование – это сложный природный процесс образования почв из слагающих земную поверхность горных пород, их развития, функционирования и эволюции под воздействием комплекса факторов почвообразования в природных или антропогенных экосистемах Земли.

Специфика почвенного покрова, наличие почв различного гранулометрического состава, разной степени увлажнения требует глубокой дифференциации всех мер и приемов, направленных на повышение плодородия почв и урожаев сельскохозяйственных культур.

Систему этих мер можно условно разделить на три большие группы, тесно связанные между собой.

1. Мероприятия, направленные на изменение внутренних свойств почв и создание оптимальных почвенных условий, необходимых для нормальной жизнедеятельности растений. К ним следует отнести:

благоприятный водно-воздушный режим, создаваемый главным образом мелиоративным воздействием;

оптимальное состояние кислотности ночи, достигаемое известкованием;

достаточные запасы гумуса в почве, пополнение которого происходит за счет внесения органических удобрений и усиленного развития корневых систем растений;

оптимальное содержание подвижных элементов питания для растений, создаваемое путем внесения минеральных и органических удобрений.

2. Мероприятия, направленные на изменение в благоприятную сторону состояния земельных угодий:

завалунености, закустаренности, контурности, эродированности. Значение этих работ особенно велико, так как в Беларуси отмечается очень большая неоднородность почвенного покрова по степеням состояния.

3. Мероприятия, позволяющие наиболее оптимально реализовать, использовать присущее данной почве плодородие и способствовать его увеличению. Сюда относятся

система севооборотов,

обработка почвы,

подбор соответствующих почвенным условиям высокоинтенсивных культур и другие агротехнические приемы.

Выделяют методы биологического, химического и физического воздействия на почву для повышения ее плодородия или окультуривания.

Биологический метод заключается в регулировании процессов синтеза и разложения органического вещества в почве, правильном подборе возделываемых растений и сортов, наилучшем соотношении между ними и правильном чередовании их в севообороте.

Химический метод предусматривает применение минеральных удобрений, известкование и гипсование почвы, обогащение при этом почвы питательными веществами, изменение реакции почвенного раствора, интенсивность и характер микробиологических процессов, и другие свойства, определяющие плодородие почвы.

Физический метод направлен на изменение основных агрофизических свойств почвы: строение пахотного слоя, его плотность, пористость и структурное состояние.

Каждый из этих трех методов в той или иной степени воздействует практически на все свойства почвы и протекающие в ней процессы. Но наиболее эффективные результаты можно получить лишь тогда, когда сочетаются все три метода.

Почвообразовательный процесс (почвообразование) – это сложный природный процесс преобразования материнской горной породы в почву, ее становления и эволюции под воздействием комплекса факторов. По своей природе почвообразование – это биофизико-химический процесс.

Преобразование горной породы в почву происходит в результате одновременно идущих процессов – выветривания и почвообразования. Они тесно связаны между собой, но обычно первый процесс предшествует. Физическое и химическое выветривание подготавливают породу к почвообразованию – доводят до состояния рухляка, в котором может содержаться некоторое количество влаги и элементов питания в доступной форме.

Общая схема почвообразования состоит из следующих основных стадий:

1 стадия – привнесение химических элементов и соединений с атмосферными осадками, почвенными животными и растениями в почвообразующую породу. Почвообразование начинается с поселения на продуктах выветривания горной породы микроорганизмов, растений, животных. Сначала поселяются одноклеточные организмы (фото- и хемосинтезирующие авторофы), микроскопические водоросли. Они добывают из породы труднодоступные элементы и связывают азот – тем самым создают условия для поселения более сложных растительных организмов. Зеленые растения поглощают из породы необходимые химические элементы, осуществляют фотосинтез и создают органические вещества. Органические остатки отмерших организмов разлагаются микроорганизмами. Из большей части остатков, после их частичного разложения, синтезируется новое стойкое вещество – гумус, а остальная часть полностью минерализуется до конечных продуктов разложения – СО2, Н2О, ионы. Гумус постепенно накапливается в верхней части породы, придавая ей темную окраску и новые свойства. Одновременно с образованием гумуса идет и процесс его разложения микроорганизмами.

В результате постоянно идущих процессов синтеза и разложения органического вещества происходит круговорот углерода, азота и элементов зольного питания в системе почва – растение – почва. Его обычно называют малым или биологическим круговоротом веществ. Благодаря биологическому круговороту в верхних слоях почвы накапливаются элементы питания растений N, К, Р, Са, S, и др. В результате порода приобретает качественно новое свойство – плодородие.

Вместе с малым круговоротом веществ в природе имеет место и так называемый большой, или геологический, круговорот веществ. С ним связан процесс выноса из почвы взмученных и растворенных веществ в ручьи, реки, моря, океаны с образованием на дне водоема осадочных пород.

В результате геологических изменений земной коры они вновь могут выйти на дневную поверхность и попасть под влияние континентального выветривания. Очевидно, что для поддержания плодородия почвы необходимо стремиться содействовать проявлению биологического круговорота веществ и ограничивать геологический.

Отличительной чертой почвообразовательного процесса является синтез минеральных соединений – глинистых минералов, солей под воздействием организмов, продуктов их распада, атмосферных факторов. Одновременно идут и процессы разрушения минералов. В итоге минералогический состав почвы может существенно отличаться от минералогического состава материнской породы.

2 стадия – преобразование, перемещение и аккумуляция химических элементов по профилю почвы и формирование генетических горизонтов.

Почвообразование сопровождается взаимодействием минеральных и органических веществ с образованием сложной системы органо-минеральных соединений.

Характерная черта почвообразовательного процесса – перераспределение части минеральных и органических веществ по вертикальному профилю с помощью воды и корневых систем растений и возникновение генетических горизонтов.

В начальной фазе образования почвы возникают фрагментарные почвенные горизонты. В период зрелой фазы формируется почвенный профиль и устанавливаются показатели состава и свойств почв.

3 стадия – частичный вынос химических элементов за пределы почвенного профиля с участием атмосферных осадков. Эта стадия начинается когда почва уже сформирована (наличие почвенного профиля, определенного состава и свойств почвы).

В результате общей схемы почвообразования формируется новая регулирующая, открытая биокосная система, для которой характерны цикличный и поступательный характер почвообразования. Скорость почвообразования зависит от величины используемых энергетических ресурсов.