Биология. В 3-х томах. Т. 2

Почвой называют слой вещества, лежащий поверх горных пород земной коры. Рост растений зависит от содержания нужных питательных веществ в почве и от ее структуры. Хотя современная технология позволяет довольно успешно преодолевать неблагоприятные почвенные условия, нужен верный научный анализ проблемы, чтобы не допустить побочных вредных воздействий на окружающую среду. Примером может служить истощение запасов питательных веществ в почве, зачастую связанное с вырубкой лесов (особенно в тропиках), и избыточное обогащение почвы удобрениями в районах интенсивного земледелия. Оно ведет к вымыванию питательных веществ и связанной с этим эвтрофизации водоемов, как, например, в некоторых восточных районах Англии.

В состав почвы входят четыре важных структурных компонента: минеральная основа (обычно 50-60% общего состава почвы), органическое вещество (до 10%), воздух (15-25%) и вода (25-35%). Методы анализа этих компонентов описаны в разд. 13.1.1. Кроме того, имеется биотический компонент, о котором говорилось в предыдущем разделе и который будет рассмотрен подробнее в гл. 13.

Минеральный скелет (неорганический материал)

Минеральный скелет почвы — это неорганический компонент, который образовался из материнской породы в результате ее выветривания.

Минеральные фрагменты, образующие вещество почвенного скелета, различны — от валунов и камней до песчаных крупинок и мельчайших частиц глины. Скелетный материал обычно произвольно разделяют на мелкий грунт (частицы < 2 мм) и более крупные фрагменты. Частицы меньше 1 мкм в диаметре называют коллоидными. Механические и химические свойства почвы в основном определяются теми веществами, которые относятся к мелкому грунту. Соотношение частиц разных размеров в мелком грунте исследуют путем механического анализа в лаборатории (разд. 13.1.1) или при наличии опыта на ощупь в поле. На рис. 12.15 представлены две наиболее известные классификации для различения песка, ила и глины. В обоих случаях глиной считают материал с частицами меньше 0,002 мм (2 мкм) в диаметре.

Рис. 12.15. Классы почв по размеру частиц

Структура почвы определяется относительным содержанием в ней песка, ила и глины. На рис. 12.16 изображен стандартный "треугольник почвенной структуры" и указаны границы одиннадцати структурных классов.

Рис. 12.16. Треугольная диаграмма классов почв по структуре, использованная в Soil Survey of England and Wales, 1974

Структура почвы имеет большое значение для сельского хозяйства. Средне- и мелкоструктурные почвы, такие, как глины, суглинки и алевриты, обычно более пригодны для роста растений, так как содержат достаточно питательных веществ и способны удерживать воду. Песчанистые почвы быстрее дренируются и теряют питательные вещества из-за выщелачивания, но их выгодно использовать для получения ранних урожаев: их поверхность высыхает ранней весной быстрее, чем у глинистых почв, что приводит к лучшему прогреванию. Степень каменистости почвы (частицы > 2 мм) тоже имеет значение, так как влияет на быстроту износа сельскохозяйственных орудий, а также на дренаж. Обычно с увеличением содержания камней в почве уменьшается ее способность удерживать воду.

Значение почвенной структуры можно отчасти уяснить, сравнивая свойства чистого песка и глины (табл. 12.4). Идеальная почва должна содержать приблизительно равные количества глины и песка в сочетании с частицами промежуточных размеров. В этом случае образуется пористая, крупитчатая структура, и почвы называются суглинками. Они обычно обладают достоинствами двух крайних типов почв и не имеют их недостатков. Таким образом, легко выполнимый механический анализ почвы дает полезное представление о ее вероятных свойствах.

Таблица 12.4. Сравнение свойств песка и глины[9]

С сельскохозяйственной точки зрения почвы иногда относят к тяжелым (глины) или легким (пески). Это разделение отражает те усилия, которые необходимы для обработки почвы сельскохозяйственными орудиями. Тяжелые почвы плохо дренируются и обычно бывают сырыми и клейкими. Легкие же почвы хорошо дренируются и прекрасно поддаются обработке, так как их частицы легко отделяются друг от друга.

Химизм минерального скелета. Химизм почв частично определяется минеральным скелетом, частично органическим веществом, которое будет описано ниже. Большая часть минеральных компонентов представлена в почве кристаллическими структурами. Это устойчивые продукты выветривания материнской породы. Песок и алеврит состоят в основном из очень инертного минерала — кварца (SiО₂), именуемого также кремнеземом. Кремнезем служит источником силикат — ионов (SiO₄^-4), которые обычно соединяются с катионами, особенно с катионами алюминия (Аl³⁺) и железа (Fe³⁺, Fe²⁺), и образуют электронейтральные кристаллы. Силикаты — преобладающие почвенные минералы.