Почвенный покров земли

«Почвоведение изучает почвы как естественные тела,

совокупность которых образует особый мир – педосферу,

т. е. поверхностную часть земной коры».

Л. И. Прасолов

С высоты птичьего полета поверхность Земли выглядит как бы одетой в плащ, сшитый из разных лоскутов. Посевы зерновых и других культур, естественные угодья, реки, водоемы, горы, ледники, города и поселки чередуются на поверхности суши. Горные массивы разрывают этот плащ, а водоемы и реки сверху кажутся налитыми на него. И всюду, где есть растения, под ними залегают почвы. Почвенный покров как бы одевает Землю.

Если смотреть на Землю из космоса, то можно увидеть: почвенный покров начинается на севере чуть южнее вечных льдов Арктики и кончается у островов, примыкающих к северным границам Антарктиды. Сверху хорошо видно, как тундра к югу сменяется лесотундрой, а лесотундра – тайгой. На смену тайге приходят лиственные леса, а за ними следуют степи. Южнее степей распространены пустыни, во влажных субтропиках их замещают субтропические леса. Каждой из этих зон свойствен свой почвенный покров со всеми его разновидностями: в тундре – болотные и полигональные почвы, в тайге – подзолистые, подбуры, таежно‑мерзлотные, южнее – дерново‑подзолистые, бурые лесные, серые лесные, им на смену приходят черноземы, каштановые почвы, в тропиках – красноцветные ферраллитные почвы, латериты. Ниже мы вернемся к описаниям этих почв. Сейчас же важно отметить, что даже из космоса можно установить, что почвенный покров земного шара закономерно изменяется от полюсов к экватору, от берега моря в глубь материка, от положения на склоне гор (южный или северный, западный или восточный склоны).

Известно, что суша занимает сто сорок девять миллионов квадратных километров, которые омываются Мировым океаном площадью триста шестьдесят один миллион квадратных километров. Берег моря – это естественная граница сухопутных почв. И на берегу одно биокосное тело – почва как бы замещается другим – морским.

В современном почвоведении имеется понятие субаквальной, или подводной, почвы. Действительно, около берегов ручьев, озер, рек, прудов и т. п. – там, где течение замедленно, со дна тянутся к водной поверхности растения. Это лотос и камыш, рогоз, тростник, кувшинки и др. В таких местах обычно дно илистое, обогащенное растительными остатками, то есть «гумусированное». Можно ли считать эти донные образования почвой? Что их роднит с почвой? Конечно, гумусированность и плодородие, то есть способность давать урожай растений.

Донные образования – динамичные тела, у них есть определенная цикличность жизни. Их строение и свойства (плотность, содержание таких элементов, как калий, фосфор, азот) могут меняться в течение года. Им присуща слоистость всей толщи, то есть, как и наземные почвы, их можно разделить на горизонты. Отличие донных отложений от наземной почвы в том, что они могут быть не очень связаны с геологической породой, выстилающей ложе водоема. Материал, составляющий отложения, в основном отлагается сверху, приносится водой.

Часть субаквальных почв по своему месту в биогеоценозах резко отличается от наземных. Если сухопутные почвы играют роль регулятора в жизни биогеоценоза и являются наиболее консервативным его элементом, то субаквальные почвы могут ускорять зарастание водоема и приводить к смене, например, озера болотом. Превращение озера в болото, а болота – в заросший лесом торфяник – частый природный процесс, в котором субаквальная почва как бы осуществляет положительную обратную связь: усиливает воздействие факторов, приводящих к исчезновению исходного биогеоценоза. Это свойство субаквальных почв следует иметь в виду при проектировании искусственных водохранилищ. Накопившийся опыт показывает, что сухопутные почвы, залитые водой при строительстве водохранилищ, могут сохранять свое высокое плодородие и способствовать зарастанию водоема.

Имеется целая группа почв – наземных, сухопутных, образование которых похоже на образование донных отложений. Это пойменные почвы. Они тоже нарастают сверху, когда река, разливаясь, откладывает в пойме взвешенные в воде песок и ил. Часть своей жизни пойменные почвы проводят под водой, и их можно считать переходными от сухопутных к субаквальным почвам.

Есть еще одна группа уже искусственных почв, находящихся длительное время в орошаемом земледелии, образование которых также связано с водой. Часть этих почв – староорошаемые, оазисные – напоминает своим образованием пойменные почвы. Они сформировались в результате выпадения ирригационных наносов, частиц глины, принесенной с поливной водой. Другая группа искусственных почв – почвы рисовников. Все лето они залиты водой. Часто в этой воде даже разводят рыбу, что совсем сближает эти обрабатываемые участки с водоемами. На дне рисовников образуются специфические рисовые почвы.

В морях и океанах донные отложения достигают большой мощности. Известно, что в океане выделяют приливные зоны, континентальный шельф, материковый склон и абиссальную (глубоководную) впадину. Водоросли в приливной зоне морей и океанов хорошо развиты. Они могут образовывать сплошные заросли, но, конечно, не на пляжных отмелях, где они уничтожаются прибоем и многочисленными купальщиками.

В глубоководных частях океана хлорофилльных растений нет, но животные и микроорганизмы там есть, в том числе и те, которые живут на дне. На дно непрерывным дождем сыплются органические остатки, и донные отложения очень богаты органическим веществом. Отличие донных отложений абиссали от наземных почв в том, что они лишены непосредственного контакта с солнечным светом, имеют постоянную высокую влажность и образуются в основном под воздействием животных и микроорганизмов, без активного участия растений. Конечно, отмерший фитопланктон (растительные организмы) тоже падает на дно, но его роль в этом случае пассивная, не такая, как у наземных растений.

В глубоководной части морей и океанов мы имеем почву чисто «животного» происхождения. Здесь живут только животные, и дно океана в значительной степени переработано ими.

По определению В. И. Вернадского, дно океана, как и сам океан, тоже компонент биосферы. В толще дна идут типичные почвообразовательные процессы: образование горизонтов, гумусонакопление, образование марганцовисто‑железистых ортштейнов‑конкреций. Очевидно, дно океана, как и дно озер, рек и других водоемов, – один из видов образований на границе земной коры (литосферы) и гидросферы.

Всего можно выделить четыре группы пограничных образований. Первая группа – безжизненные геологические породы. Это горы, скальные обнажения, вулканические пеплы, пески, каменистые осыпи и т. п. Они образуются на территориях, лишенных живых организмов. С такими образованиями – реголитами встретились космонавты на Луне.

Вторая группа – почвы. К третьей группе следует отнести поверхность литосферы на мелководных участках рек, озер, морей. Здесь растут морские и пресноводные водоросли, частично укоренившиеся в дне водоема. Но роль животных в накоплении донного материала здесь уже сравнима с растениями. Переходными между второй и третьей группой можно считать пойменные почвы.

И наконец, поверхностные образования литосферы, скрытые от нас мощным покровом гидросферы, на которой развиваются субаквальные почвы животного происхождения. Изучение их пока еще только началось.

Итак, если включить субаквальные почвы в общую систему почв, то почвенный покров планеты превращается в глобальное образование (подсчитано, что его площадь около четырехсот миллионов квадратных километров) . Почвенный плащ одевает материки, выстилает дно океанов. Но, как уже говорилось выше, на этом сплошном плаще выделяются почвенно‑климатические зоны, в которых в свою очередь можно выделить отдельные разновидности почв, свойственные данной почве.

Зона связана со способностью почв отражать воздействие окружающих условий. Эти условия длительное время не изменяются, однако в почве накапливаются следы их воздействия. Окружающий мир молод, почва же несет на себе следы всех прожитых ландшафтом эпох. Разные условия приводят к образованию разных почв. С действием факторов почвообразования на почву связана также сенсорность (чувствительность) почв (и горных пород, из которых данная почва образовалась). Сенсорность показывает, как быстро и как значительно изменяется почва под воздействием природных условий. Например, чернозем на огородном участке, хорошо ухоженный, удобренный, почти не отличается от естественного чернозема. В то же время дерново‑подзолистая почва зоны смешанных лесов с белесым, обедненным питательными элементами подзолистым слоем на глубине десяти – двадцати сантиметров очень сильно изменяется при ведении на ней огородного хозяйства. В течение ста лет эта почва до пятидесяти – шестидесяти сантиметров прокрашивается гумусом, белесый горизонт исчезает, она обогащается питательными веществами и становится похожей на чернозем. Очевидно, что в этом случае сенсорность почв подзолистого ряда выше, чем у чернозема.

Влияет на изменчивость почв и их буферная способность, о которой уже говорилось ранее. В зависимости от способности противостоять изменениям среды почвы могут отличаться одна от другой даже в мало различающихся условиях.

Отзывчивость почв на окружающие условия приводит к формированию очень сложного почвенного покрова в пределах нашей планеты. В тундре формируются тундровые торфяно‑глеевые почвы, верхний горизонт которых представлен моховым торфом, а под ним залегает вязкий синеватый глеевый горизонт. Синеватость связана с тем, что при избыточном увлажнении почв и недостатке кислорода образуется минерал голубоватого цвета (вивианит). Встречаются в тундре луговые почвы – под злаками и другими цветковыми растениями. Эти почвы прокрашены гумусом, но в нижней части профиля тоже оглеены.

В лесотундре и северной тайге тундровые почвы сменяются подбурами. Верхний горизонт этих почв представлен подстилкой, сверху плохо разложившейся, книзу превратившейся в вязкую массу органических коллоидов. В подстилке много минеральных зерен, отмытых от железа, гумуса. Под подстилкой идет бурый горизонт, в который вмываются гумус и частично железо.

Подзолистые почвы северной тайги характеризуются тем, что под подстилкой сразу залегает осветленный подзолистый (под цвет золы) горизонт. Снизу он граничит с иллювиальным горизонтом, в который вмываются железо, гумус, илистые частицы.

Дерново‑подзолистые почвы встречаются в южной тайге, они очень похожи на подзолистые, но сразу под подстилкой у них образуется гумусовый горизонт мощностью более пяти сантиметров.

Южнее, в зоне широколиственных лесов, дерново‑подзолистые почвы сменяются серыми лесными, которые отличаются большей мощностью гумусового горизонта: от пятнадцати до сорока сантиметров, специфической ореховатой структурой и постепенным исчезновением при движении с севера на юг подзолистого горизонта.

Серые лесные почвы сменяются черноземами, южнее черноземов идут каштановые почвы. Для последних характерны более бурая окраска гумусового горизонта, каштановый цвет горизонта, залегающего под гумусовым, кристаллы гипса на глубине ста сантиметров и глубже.

Если наблюдать смену почв далее на юг, скажем, по меридиану Москвы, то на кавказском побережье сначала будут бурые лесные почвы, богатые гумусом и окрашенные в яркие бурые тона. Еще южнее мы встретимся о субтропическими желтоземами и красноземами: почвами, богатыми железом и алюминием, глинистыми, очень плодородными. В долинах Армении и южнее распространены субтропические сухие почвы – серо‑коричневые, коричневые, иногда встречаются серо‑бурые.

В Тропической Африке основные почвы – ферраллитные, богатые железом и алюминием. При вырубке леса эти почвы могут очень быстро одеться железисто‑марганцовистым панцирем и превратиться в латериты.

В южном полушарии идет обратная смена почв, но здесь нет таких равнин, как на материке Евразии, и смена почв выражена менее четко.

Приведенная схема дает лишь общее представление о чередовании почв. В действительности существует множество других почв, связанных с мерзлотой, с особенностями материнских пород, водного режима, влияния муссонов, вулканизма. Но и нарисованная картина показывает сложность строения почвенного покрова мира.

Перечисленные выше почвы значительно различаются между собой, однако между ними нет резкой границы. Естественно, что проводимые на карте границы в некоторой степени условны, обобщены, так как в натуре это территории почвенного покрова с промежуточными почвами, ширина которых может достигать нескольких километров. И все же однородные по почвам участки можно выделить на поверхности Земли. Пусть границы их расплывчаты, но различия между почвами разных участков реальны.

Нахождение границ между почвами – очень сложная проблема. Поверхность земли одновременно является и поверхностью верхнего горизонта почвы. Но иногда трудно провести границу между лесной подстилкой или же слоем торфа и почвой. Бывают случаи, что подстилка так перегнивает, так перемешивается с почвой, что образуется слой, промежуточный по свойствам между минеральными горизонтами почвы и подстилкой. Еще более трудно провести границу между почвой и материнской породой, не затронутой почвообразованием. Обычно считают, что нижняя граница почвы проходит на глубине двух метров и до этой глубины копают почвенные разрезы. Здесь уже не заметны следы почвообразования. Но исследования показывают, что почвообразование прослеживается и на глубине четырех метров и глубже. Постепенность перехода биокосных тел друг в друга, расплывчатость их границ – характерное их свойство, связанное с двойственностью их происхождения.

Сложное строение почвенного покрова суши заставляет внимательно изучать закономерности распространения и чередования почв. Можно выделить контуры, состоящие из одной почвы, можно выделить почвенную комбинацию, в которую входит несколько почв: это зависит от характера их строения, структуры, композиции почвенного покрова. И оценка почвы как природного тела требует хотя бы краткого рассмотрения уровней ее организации.

Очевидно, что любое природное тело, в том числе и почва, состоит из молекул разных веществ, обладающих определенными комплексами свойств. Из таких молекул состоят кристаллы разных минералов, гумусовые вещества, простые соли: сода, гипс, карбонаты. Это молекулярный уровень организации почвы. Молекулы разных веществ образуют первичные почвенные частицы, которые являются элементами почвы, определяющими принадлежность почв к глинам, суглинкам или пескам. В зависимости от распределения этих первичных частиц по размеру и преобладания частиц этого или иного размера почвы подразделяются по гранулометрическому, или, как говорят часто почвоведы, по механическому, составу. Если в почве первичных частиц, диаметр которых меньше одной сотой доли миллиметра, содержится до двадцати процентов, то почвы относят к пескам и супесям, двадцать – сорок процентов – к суглинкам, больше сорока процентов – к глинам. Это, конечно, грубая схема, но она отражает роль организации почвы на уровне первичных частиц при определении ее свойств. Отдельные молекулы не обладают такими свойствами, как пластичность, влагоемкость, только их совокупность приводит к появлению этих свойств.

Другим уровнем организации следует признать агрегатный состав почв. Первичные частицы образуют агрегаты разной формы и разного порядка: непосредственное объединение частиц, объединение агрегатов низшего порядка в более высокие – второго, третьего, четвертого и т. п. порядков. Агрегаты управляют такими свойствами почв, как содержание капиллярной воды, спелость при обработке почв, липкость к почвообрабатывающим орудиям и т. д.

Следующий уровень организации – морфонный.

Морфоны – это однородные по своим свойствам участки почвенной массы. Например, трещины в почве, ржавые, белесые или гумусированные пятна, участки, перерытые животными. Морфоны объединяются в горизонты – это уже более высокий уровень организации почв. Часть встречающихся в почвах горизонтов описывалась и упоминалась в предыдущих главах. Горизонты определяют особенности и глубину распространения корней в почве, движение в ней воды.

Вертикальная совокупность почвенных горизонтов создает почвенный профиль – следующий уровень организации почвы. Почвенные профили, составленные из соответствующих горизонтов, служат основой, эталонами классификации почв. Именно почвенные профили описываются почвоведами при натурных исследованиях.

В пространстве однотипные профили могут чередоваться друг с другом, но можно наблюдать смену профилей одного типа другими, относящимися к иным типам. При этом в соседнем профиле могут исчезать определенные морфоны и даже горизонты. Поэтому целесообразно выделить еще один уровень организации почвы – объем, объединяющий определенную совокупность профилей. Если объем почвы состоит из одинаковых профилей – это педон, или почвенный индивид, относящийся к одной классификационной категории почв. Если же объем состоит из разных профилей, закономерно сменяющих друг друга, то такой объем почвы называют тессерой. Совокупность педонов и тессер формирует элементарный почвенный ареал – единицу картографического выдела почвенного покрова. Совокупность почвенных ареалов составляет уже непосредственно почвенный покров – высшую форму организации почв.

И лесовода и земледельца в первую очередь интересуют закономерности строения почвенного покрова той территории, на которой они ведут хозяйство. Составление почвенных карт – основа познания территории. Поэтому далеко не безразлично, где и как проходят границы между элементарными почвенными ареалами.

Выявленные работами многих почвоведов закономерности строения почвенного покрова позволили оценить одно фундаментальное свойство биокосных тел, в том числе и почвы: для них характерно сочетание непрерывности и дискретности, то есть прерывистости.

Непрерывность почвенного покрова проявляется в смене самых разных почв в пространстве, постепенном переходе одних почв в другие и формировании единого почвенного покрова планеты. Дискретность выражается в том, что в пределах единого почвенного покрова мы всегда можем выделить объемы почв, резко различающиеся по самым разнообразным свойствам.

Разные почвы – это реальность, с которой должен считаться человек, а единство почвенного покрова заставляет нас помнить, что повреждение его в одном месте может сказаться и на соседнем.