Шагреневая кожа Земли: Биосфера-почва-человек - Евгений Никитин

Растительный покров поглощает также большое количество солнечного излучения, поступающего на поверхность Земли. Особенно много поглощают тепла и влаги лесные массивы. Это обстоятельство служило основанием для критических высказываний по поводу благотворного влияния лесов на ландшафт. Однако в настоящее время преобладают сведения, говорящие о том, что лес в большинстве случаев положительно влияет на различные компоненты ландшафта. Лесные массивы уменьшают переохлаждение и перегрев воздушной оболочки, увеличивают внутренний влагооборот ландшафтов, регулируют сток талых вод, препятствуют развитию ветровой и водной эрозии. Установлено также положительное влияние многих видов древесных пород на свойства почв.

Большое значение имеют процессы взаимодействия почв и обитающих в них животных. Особенно велика почвообразующая роль беспозвоночных животных. Среди различных форм воздействия беспозвоночных на почву следует прежде всего назвать их разрыхляющую и структурообразующую деятельность. В процессе передвижения беспозвоночные, особенно дождевые черви, перемешивают огромное количество мелкозема. Так, дождевые черви могут переработать до 50-380 т/га почвы ежегодно. Муравьи способны на протяжении 8-10 лет перемешать весь почвенный слой, в котором они живут. Разрыхляющая деятельность беспозвоночных приводит к тому, что почва приобретает высокую порозность, благоприятствующую впитыванию атмосферных осадков и поступлению достаточного количества кислорода. Велика роль беспозвоночных в создании водопрочных агрономически ценных агрегатов. Питаясь растительным опадом, они обязательно заглатывают какое-то количество почвенных частиц, которые можно обнаружить в кишечнике ногохвосток, кивсяков, дождевых червей и других представителей почвенной фауны. При выбрасывании наружу почвенный мелкозем, перемешанный с переработанными растительными остатками и выделениями кишечника, приобретает агрегированность и повышенную устойчивость к разрушению. Количество экскрементов, содержащих почвенные частицы, может быть значительным. Например, у кивсяков в условиях лесных полос степной зоны оно достигает примерно 700 кг/га за один вегетационный период.

Заметное влияние оказывают беспозвоночные животные на физикохимические и химические свойства почв. Выделяемые ими экскременты не только оструктуривают почвенные частицы, но и заметно обогащают почву рыхлосвязанными гуматами, подвижными формами азота, фосфора, калия. Беспозвоночные животные могут также изменять реакцию почвы. Такая способность отмечена у муравьев, которые нейтрализуют кислую реакцию почв.

В отличие от беспозвоночных роль позвоночных животных в почвообразовании менее значительна. Но и она ощутима. Так, землерои в некоторых случаях могут выталкивать в верхние почвенные горизонты с глубины 10-200 см мелкозем, в котором железа, алюминия, кальция и других элементов содержится больше, чем их поступает с опадом растений. Кроты в лесу с дерново-подзолистыми почвами на некоторых участках ежегодно выносят с глубины 10–40 см на поверхность до 19 т/га мелкозема, малые суслики в глинистой пустыне с глубины 40-200 см выносят до 1,5 т/га мелкозема.

Итак, влияние живых организмов на жизнь почв многообразное, глубокое и постоянно действующее.

Что под почвой?

Ослабление почвообразовательного процесса с глубиной приводит к постепенному переходу почвы в материнскую породу. Но где происходит этот переход, какова мощность почвенного профиля? Эти вопросы, несмотря на свою кажущуюся простоту, до сих пор окончательно не решены. Вопрос о нижней границе почвы — один из наиболее дискуссионных в почвоведении.

На заре возникновения почвоведения как науки под почвой обычно понимали лишь самый верхний, обогащенный перегноем слой Земли, предмет постоянных забот земледельца. В дальнейшем В.В. Докучаев и его ученики стали считать почву сложным природным телом, состоящим из горизонтов А и В, постепенно переходящих в материнскую породу С. Мощность почв в условиях умеренного климата принималась равной 1–1,5 м.

В настоящее время все большее число исследователей считают, что нижняя граница почвы проходит на значительно большей глубине, например в подзолистых почвах на глубине 3–4 м. Вопрос о пространственных границах почвы имеет большое научное и практическое значение. От его решения во многом зависит получение полноценной информации о всей почвенной толще, а не об одной ее верхней части.

Как влияют материнские породы на почвообразовательный процесс? Еще В.В. Докучаев рассматривал горные породы как один из важнейших факторов почвообразования. В настоящее время имеется много интересных наблюдений, говорящих о том, что почвы чутко реагируют на свойства материнского субстрата. Так, если мы заложим почвенные разрезы под одним и тем же хвойным лесом, но на разных породах (например, на флювиогляциальном песке, карбонатной морене и шунгитовом сланце), то увидим сильно различающиеся между собой почвы, каждая из которых будет относиться к самостоятельному генетическому типу.

Хорошая подборка монолитов этих почв имеется в Музее землеведения МГУ. Она наглядно демонстрирует тесную зависимость почвообразования от свойств материнской породы. Примечательно, что таежные почвы, сформированные на богатых шунгитовых сланцах, как по внешнему виду, так и по физико-химическим свойствам имеют много общего с черноземами.

Но почвы различаются не только когда формируются на различных генетических типах пород. К настоящему времени установлено, что и при почвообразовании на родственных материнских породах, например на кислых алюмосиликатных рыхлых отложениях, но различного механического состава, могут развиваться почвы с большим разнообразием свойств и признаков.

К сожалению, сильное влияние почвообразующих пород на свойства почв не всегда принимается во внимание при проведении мелиоративных и агротехнических мероприятий. Так, были случаи, когда заболоченные песчаные почвы в лесной зоне осушали по той же методике, что и суглинистые переувлажненные земли. В итоге желаемый результат не был достигнут. Более того, песчаные земли после сброса грунтовых вод в ряде случаев стали давать более низкие урожаи, чем до осушения. Последующие исследования показали, что песчаные земли, слабо накапливающие атмосферную влагу, нельзя полностью лишать грунтовых вод. Последние надо опустить до оптимальной глубины.

Тесно зависят почвы от подстилающих слоев. Если по мере ослабления почвообразовательного процесса с глубиной почва заменяется не породой, из которой она образовалась, а отложениями иного генезиса, почвообразование может претерпевать значительные изменения. Так, в Подмосковье в сухих борах нередко встречаются песчаные почвы с монотонным бурым профилем. Развиваются они на рыхлых однородных песках большой мощности. Если же песчаные отложения подстилаются на некоторой глубине (1–2 м) слабоводопроницаемыми моренными суглинками, почвы могут выглядеть по-другому. В верхней части их профиля обнаруживается хорошо выраженный белесый подзолистый горизонт, обусловленный усилением подзолообразовательного процесса в связи с лучшей водообеспеченностью песчаных почв, подстилаемых мореной. Во многих случаях подстилание песчаных почв суглинистыми породами в лесной зоне повышает их плодородие. В естественных условиях на них произрастают более продуктивные леса, а при сельскохозяйственном освоении они дают более высокие урожаи.

Не менее заметно меняются свойства почв при их формировании на суглинистых породах, подстилаемых песчаными отложениями. На первый взгляд может показаться, что в этом случае почвы будут терять быстрее атмосферную влагу, чем когда вся почвенно-грунтовая толща сложена только суглинистым материалом. Однако ряд данных говорит о другом. Подстилание суглинистой почвы песчаным наносом часто замедляет отток выпавших атмосферных осадков за пределы почвенного профиля из-за разрыва водопроводящих капилляров на контакте суглинка и песка. В результате суглинистые почвы, подстилаемые песками, могут оказаться более увлажненными, чем почвы, развитые на однородных мощных суглинистых отложениях. Это обстоятельство представляет научный и практический интерес.

Таким образом, влияние материнских и подстилающих пород на почвообразование многосторонне и отражается на основных свойствах почв. Это влияние не во всех случаях одинаково. В зависимости от климатических условий, рельефа, характера растительного покрова, возраста местности оно может ослабевать или усиливаться, изменяться, по форме и содержанию. Любой фактор почвообразования не действует изолированно, а находится в теснейшем взаимодействии со всеми другими факторами. Поэтому нельзя заранее сказать, какое изменение вызовет в почве то или иное отдельное явление. Например, широко распространено мнение, что обогащенность материнской породы кальцием и магнием способствует увеличению содержания в почве гумуса. Однако известны случаи, когда на меловых отложениях в степной зоне формируются черноземы с меньшим содержанием гумуса, чем черноземы, развитые на лёссовидных породах. Это наблюдается, когда из почв, развитых на меловых породах, происходит усиленный отток влаги в силу тех или иных причин: трещиноватости пород, значительной расчлененности рельефа. В этих случаях в почвах сокращается прирост биомассы и усиливается минерализация органических остатков, так как более сухие почвы, как правило, лучше прогреваются. Следовательно, роль и значение любого фактора почвообразования, в том числе и влияние материнских пород, могут быть правильно поняты лишь при условии полного и разностороннего анализа почвообразовательного процесса в целом.