Экология почв. 
Почвоведение

Глава посвящена сельскохозяйственному использованию и охране почв. Актуальность материала обусловлена все более возрастающей антропогенной нагрузкой на почвенный покров, часто сопровождающейся снижением плодородия и деградацией почв.

В результате изучения главы студент должен:

• • знать: основные принципы рационального управления почвенными ресурсами, возможные экологические проблемы, связанные с антропогенным воздействием на почвы;
• • уметь: прогнозировать хозяйственные и экологические последствия использования почв разных природных зон, выбирать оптимальные пути управления почвенными ресурсами;
• • владеть: навыками работы в области повышения почвенного плодородия, навыками планирования мероприятий по повышению эффективности использования, мониторингу и охране почв на основе экономических и экологических знаний.

Плодородие почв

Понятие о плодородии почв

Почвы представляют собой сложную особую биокосную оболочку земного шара, покрывающую сушу материков. Горные породы, подвергаясь воздействию многих поколений живых организмов, испытывая длительное влияние атмосферы и гидросферы, преображаются в почвенный покров. Почвы имеют особый органоминеральный состав. В процессе почвообразования происходит накопление гумуса и других сложных органических соединений. Почвы обогащаются также биогенными вторичными алюмосиликатными и силикатными минералами, биофильными элементами и, таким образом, приобретают специфическое свойство — плодородие — способность обеспечивать рост и продуктивность растений, т. е. производить урожай. Это свойство почвы служит основным условием продуктивности фитоценозов и сельского хозяйства со всеми его отраслями.

Соотношение химических элементов в живом веществе и горных породах различно. В почвах постоянно аккумулируются, одновременно закрепляются и переходят в подвижное состояние химические элементы, обеспечивающие жизнь. Важнейшая особенность почвы, основа ее плодородия — избирательное накопление необходимых элементов в почвенных слоях, которое возможно только при участии живых организмов и, главным образом, растений. Их корни поглощают эти элементы из пород. Растения, накапливая в своем веществе элементы-биофилы, затем передают их почвенному гумусу и другим соединениям, тем самым улучшая среду своего обитания. Почвы с гумосферой закрепляют нужные для жизни химические элементы и становятся начальным звеном последующего усвоения и миграции этих элементов по цепям питания многих групп организмов. Но, в конце концов, они снова приходят к почве.

Неоднородность биоклиматических условий в сочетании с геоморфологическим разнообразием поверхности Земли определяет сложное переплетение жизненных процессов и явлений физического, химического и иного преобразования литосферы. Формируют широкое разнообразие почв, часто резко контрастных по своему строению и качествам. Но все почвы объединяет общее свойство — плодородие.

Плодородие — это способность почвы удовлетворять потребность конкретных растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы воздухом и теплом. Питание, вода, воздух, тепло — главнейшие слагаемые плодородия почв. Здесь необходимо подчеркнуть следующее. Под почвенным питанием понимается обеспечение растений минеральными формами Р, К, Са, ]У^, Иа и практически всеми другими химическими элементами, имеющимися в природе. Однако основная масса живого вещества планеты построена из химических элементов, имеющих атмосферное происхождение. Ведущие компоненты атмосферы: Ы₂, С0₂, Н₂0 — это газы. Именно из них строятся органические вещества живых организмов, в которых по массе господствуют С, О, Н, N. Академик В. И. Вернадский подчеркивал, что «…почти все вещества организмов создаются из газов. Еще ярче эта связь выражена в факте, что все земные газы (исключая вулканические эманации) так или иначе связаны с организмами и процессами жизни».

Кислород — продукт фотосинтеза растений. Весь кислород атмосферы происходит из молекул воды. Вода также предоставляет живым организмам водород. Кислород и углерод живого вещества происходят из углекислоты. С0₂, при, в общем-то, незначительном содержании в атмосфере (0,03%), — фундамент всей жизни планеты. «Без угольной кислоты не было бы жизни», — писал В. И. Вернадский (1960). Далее он отмечал: «Зеленая растительность перерабатывает и поглощает главным образом углекислоту, происходящую от дыхания почвы. Дыхание почвы есть биохимический процесс, связанный с выделением углекислоты бактериями, почвенной микрофауной и грибами».

Первоисточник воды — соленые воды океана. Однако вся пресная вода, без которой немыслима жизнь, имеет атмосферное происхождение. Это не что иное, как конденсированная из газообразного состояния атмосферная влага. Среднее ее содержание в атмосфере — около 3%.

Наконец, азот, как компонент живых организмов, имеет атмосферное происхождение, хотя и усваивается в большинстве своем из минеральных соединений почвы. В минеральных породах литосферы азота не было. Организмы, фиксирующие азот из атмосферы, обогащают им почву.

Почва считается плодородной, если растения на ней не страдают от холода и перегрева, а корневые системы получают в нужном количестве элементы питания, воду, не испытывают недостатка в кислороде воздуха. Недостаток или избыток одного из слагаемых компонентов плодородия ограничивает возможности получения урожая и часто приводит к гибели растений.

В многогранном понятии плодородия каждая его составляющая важна и незаменима. А поэтому не следует искать главное. Выделим лишь крайне разносторонние функции живого и мертвого органического вещества и продуктов метаболизма, трансформации органических соединений, их минерализации и новообразования, где вещественно и энергетически преобладает фотосинтез. В этой сложнейшей цепи круговорота и превращения материи выделяется группа специфических органических соединений почвы — ее гумус. Специфических потому, что они присущи в природе только почвам. От возникновения гумуса, его существования и исчезновения (минерализации) зависит разностороннее явление — плодородие почвы.