Эдафические факторы и их роль в жизни растений и почвенной биоты.

Эдафические факторы – почвенные факторы или почвенные условия произрастания растений. Они делятся на химические – реакция почвы, солевой режим почвы, элементный состав почвы, обменная способность и состав катионов; физические – водный, воздушный и тепловой режимы, плотность и мощность почвы, её гранулометрический состав, структура и др.; биологические – растительные и животные организмы, населяющие почву. Из них важнейшими экологическими факторами являются влажность, температура, структура и пористость, реакция почвенной среды, засоленность.

Почва – особое естественно-историческое образование, возникшее в результате изменения поверхностного слоя литосферы совместным воздействием воды, воздуха и живых организмов. Порода, из которой образовалась почва, называется материнской. Почва- геологическое тело, отличающееся от всех похожих на неё глинистых и песчаных образований тем, что обладает плодородием: даёт жизнь растениям и, следовательно, пищу животным и человеку. Исходные материалы и структура породы разрушаются, создаются новые минералы и другая структура, обеспечивающие накопление разложившейся органики. Различают искусственное и естественное плодородие. Искусственное плодородие – результат агрономического воздействия на почву, а естественное плодородие, или просто почвенное плодородие, обусловлено естественными факторами почвы.

Почва состоит из твёрдой, жидкой и газообразной компонент и содержит живые макро- и микроорганизмы (растительные и животные).

Твёрдая компонента преобладает в почве и представлена минеральной (93 %) и органической (7 %) частями. Больше всего минералов первичных, оставшихся от материнской породы, меньше – вторичных, образовавшихся в результате разложения первичных – это глинистые минералы коллоидных размеров. А также минералы-соли: карбонаты, сульфаты, галоиды и др., выпадающие в осадок из почвенного раствора. Процентное содержание в почве способных легко растворяться в воде минералов-солей характеризует её степень засоления. Засолёнными называют почвы с избыточным содержанием водорастворимых солей (хлоридов, сульфатов, карбонатов). Они возникают вследствие вторичного засоления почв при испарении грунтовых вод, уровень которых поднялся до почвенных горизонтов. Среди засолённых почв выделяются солончаки и солонцы, в последних преобладают карбонаты натрия. Почвы эти щелочные – рН, соответственно, равен 8 – 9.

Органическая часть представлена гумусом – сложным органическим веществом, образовавшимся в результате физико-химического разложения отмершей органики. Гумус играет ключевую роль в плодородии почвы благодаря питательным веществам, которые он содержит, в том числе и биогенным элементам (таким как, азот, углерод, фосфор, калий, кальций и др.). Содержание гумуса в почвах колеблется от десятых долей процента до 20 – 22 %. Самые богатые гумусом почвы – чернозёмы, они же и самые плодородные. В свою очередь, органическое вещество включает мёртвое органическое вещество (85 %), корни растений (1 %) и эдафон – совокупность живого населения почвы (5 %).

Жидкая компонента почв, вода, может быть свободной, связанной, капиллярной и парообразной. Свободная вода перемещается по порам под действием силы тяжести, связанная адсорбируется поверхностью частиц и образует на них плёнку, капиллярная удерживается в тонких порах под действием менисковых сил, а парообразная находится в той части пор, которая свободна от воды. Наиболее доступной для корневой системы растений являются свободная и капиллярная формы воды, труднодоступная – связанная (плёночная) вода, а парообразная влага большой роли не играет.

Отношение массы всей воды в почве к массе её твёрдой компоненты, обычно выраженное в процентах, именуют влажностью почвы.

Всю жидкую компоненту почв называют почвенным раствором. Он может содержать нитраты, бикарбонаты, фосфаты и другие соли, а также водорастворимые органические кислоты, их соли, сахара, но преимущественно в свободной и капиллярной воде, в связанной воде вещества труднорастворимы. Концентрация раствора зависит от влажности почвы.

Состав и концентрация почвенного раствора определяют реакцию среды, показателем которой является величина рН. Реакция почвенного раствора – важный фактор для многих животных и растений. В природных условиях кислотность почвы складывается под влиянием климата, материнской породы, минерального и органического состава почвы, рельефа местности, а также самой растительности. В сухом климате преобладают нейтральные и щелочные почвы, во влажных районах – кислые. Многие злаки дают лучший урожай на нейтральных и слабощелочных почвах (ячмень, пшеница), такими почвами являются чернозёмы. К кислой почве чувствительны почвенные бактерии и дождевые черви (поэтому их нет в еловых лесах). Наиболее благоприятной для растений и почвенных организмов является нейтральная среда (рН = 7).

Структура и пористость определяют доступность для растений и животных питательных веществ, а также обеспечивают её хорошую аэрацию. Частицы почв, связанные между собой силами молекулярной природы, образуют структуру почвы. Между ними образуются пустоты, называемые порами. Пористость – это доля объема пор в объёме почвы, которая может достигать 50 % и более. В плотных почвах затрудняется аэрация и кислород может стать лимитирующим фактором, однако большинство почвенных организмов способны жить и в плотных глинистых почвах. (например, черви активно перемещаются в глинистых и суглинистых почвах, увеличивая их пористость).

Почвенная биота представлена фауной и флорой. Живые организмы, населяющие почву, составляют ПБК (почвенно-биотический комплекс). Они играют огромную роль в процессе превращения веществ и формировании потоков энергии. Совокупность живого населения почвы - эдафон (5 %). В структуру эдафона входят бактерии и актиномицеты (40 %), грибы и водоросли (40 %), дождевые черви (12 %), прочая микрофауна (5 %) и мезофауна (3%).

Некоторые бактерии и синезелёные водоросли фиксируют газообразный азот, минерализуют азотсодержащие белковые соединения, включая азот в органический цикл.

Более крупные почвенные организмы важны с точки зрения механического перемешивания почвы. Ходы почвенных животных способствуют проникновению в почву кислорода, воды и т.д. Однако, они же и являются вредителями.

Животные и растения, обитающие в почве и на почве, постоянно воздействуют на неё. Каждому типу почв соответствует определённый животный мир и определённая растительность.

От деятельности почвенной биоты зависит плодородие почвы, её «здоровье», качество сельскохозяйственной продукции, состояние окружающей среды.

Организмы, по которым можно определить тот или иной тип физической среды, где они росли и развивались, являются индикаторами среды.

Отношение растений к почве.Различают растения:

А) по отношению к плодородию почвы
1) распространённые на плодородных почвах - эутрофные или эвтрофные (мать-и-мачеха, крапива жгучая, и др.);

2) довольствующиеся небольшим количеством питательных веществ – олиготрофные;

3) между этими группами растений выделяют промежуточную группу – мезотрофы (растения пустынь и полупустынь);

Б) индикаторы элементного состава почв:

4) виды, требовательные к содержанию доступного азота в почве – нитрофилы (малина, многие зонтичные, пастушья сумка, крапива двудомная, звездчатка средняя (мокрица), марь белая и др.). Они поселяются там, где есть дополнительные источники органических отходов, а, следовательно, и азотного питания;

5) приспособившиеся к произрастанию на почвах с высоким содержанием солей – галофиты (солерос обыкновенный, лебеда и др.);

6) произрастающие на не засолённых почвах – гликофиты (многие растения умеренных широт);

7) карбонатных почв- кальциефилы (венерин башмачок, лиственница сибирская, бук, ясень);

В) индикаторы на кислотность почвы:

8) избегающие почв с большим содержанием извести – кальциефобы (сфагновые мхи, болотные вересковые, берёза бородавчатая, каштан и др.);

9) предпочитающие кислые почвы – ацидофилы (вереск, щавелёк малый, щавель конский, хвощ полевой и др.);

10) обитающие на щелочных почвах с рН 7,0 – 7,5 – базифилы (мать-и- мачеха, горчица полевая и др.);

11) почв с нейтральной средой – нейтрофилы (лисохвост полевой, овсяница луговая и др.);

Г) по условиям местообитания:

12) адаптированные к сыпучим подвижным пескам – псаммофиты (белый саксаул, овсянница песчаная, песчаная акация, кактусы, мескитовые деревья и другие типичные пустынные растения);

13) увлажнённых, глинистых почв –(мать-и-мачеха, хвощ полевой, мята полевая и др.);

14) произрастающие на торфяных болотах (в условиях повышенной влажности и затруднённого доступа воздуха) - оксилофиты (багульник, росянка, мох сфагнум и др.);

15) обитающие на камнях, скалах, каменистых осыпях (в жизни таких растений преобладающую роль играют физические свойства субстрата) – литофиты (водоросли : носток, хлорелла и др; накипные лишайники; листовые лишайники);

16) растения, поселяющиеся в расщелинах – хасмофиты (камнеломка, можжевельник, сосна и др.).

В зависимости от рельефа, уровня грунтовых вод, экспозиции склона и ряда других факторов создаются неодинаковые почвенные условия, которые отражаются на типе растительности. На наземных животных эдафические факторы оказывают меньшее влияние. Однако, животные тесно связаны с растительностью, которая играет решающую роль в их распределении. Известно, что и среди крупных позвоночных можно обнаружить формы, которые приспособлены к конкретным почвам. Например, в тесной связи с почвенными условиями находятся роющие формы животных. Одни из них приспособлены к более плотным почвам (многие виды червей и многоножек, пустынная австралийская жаба и т.д.), другие могут разрывать только лёгкие песчаные почвы (многие виды пауков, мышевидные грызуны и т.д.).

Неоднородность почвы приводит к тому, что для организмов разных размеров она выступает как разная среда.