Растительность (высшая и низшая) создает в природе биологический круговорот зольных веществ и обогащает почву органическими остатками. Она является основным фактором почвообразования.
Сущность процесса почвообразования проявляется в природе через растительные формации. Растительные формации представляют собой комбинации высших и низших растений, взаимодействующих в определенных условиях среды.
На территории России выделяют следующие группировки растительных формаций (Н. Н. Розову): 1) деревянистые (таежные леса, широколиственные леса, леса влажных субтропиков); переходные деревянисто-травянистые (ксерофитные леса); травянистые (суходольные и заболоченные луга, степи умеренного пояса, субтропические кустарниковые степи); 4) пустынные; 5) лишайниково-моховые (тундра, верховые болота).
Каждая группа растительных формаций характеризуется своими особенностями : составом органических веществ, особенностями их поступления в почву и разложением, а также взаимодействием продуктов распада с минеральной частью почвы.
Различия растительных формаций - основная причина многообразия почв в природе. В одних и тех же условиях таежно-лесной зоны под хвойными сомкнутыми лесами развиваются подзолистые, а на лугах формируются дерновые почвы.
В зависимости от биологических особенностей по количеству и качеству создаваемой биомассы, воздействию на процесс почвообразования зеленые растения подразделяются на деревянистые и травянистые.
Деревянистые растения (деревья, кустарники, полукустарники) - многолетние, живущие десятки и сотни лет. Ежегодно у них отмирает только часть наземной массы (хвоя, листья, ветви, плоды), и она откладывается на поверхности почвы в виде опада или лесной подстилки. Деревянистые растения характеризуются созданием огромной биомассы, главным образом наземной, но их ежегодный опад меньше прироста, и поэтому с опадом в почву возвращается сравнительно небольшое количество зольных элементов и азота. В опаде деревьев, особенно хвойных, содержится много клетчатки, лигнина, дубильных веществ, смол. Продукты разложения лесной подстилки взаимодействуют с почвой в растворе при промывании толщи почвы осадками.
Продолжительность жизни травянистых растений колеблется от нескольких недель (эфемеры) до 1-2 лет (злаки) и 3-5 лет (бобовые). Однако корни и корневища живут до 7-15 лет и больше.
В процессах почвообразования эффект от травянистых растений больше, чем от деревянистых, хотя количество биомассы, создаваемое травянистыми ассоциациями, меньше. Это объясняется непродолжительностью жизни травянистых растений и быстрой оборачиваемостью всех компонентов, вовлекаемых ими в биологический круговорот в системе растения - почва. Почва ежегодно обогащается органическими остатками трав в виде наземной массы (при условии, если она не отчуждается) и корней. Корневые остатки, в отличие от наземной массы, разлагаются непосредственно на месте, в почве, и продукты их разложения взаимодействуют с ее минеральной частью.
Остатки травянистых растений по сравнению с лесным опадом содержат меньше клетчатки, больше белков, зольных элементов и азота. Для травянистых остатков характерна нейтральная или слабощелочная реакция.
Мхи - растительные организмы, лишенные корневой системы и усваивающие элементы питания всей поверхностью органов. Они широко встречаются под пологом леса и на болотах. Мхи прикрепляются к любому субстрату ризоидами. Они могут поглощать и удерживать большое количество влаги, поэтому процесс разложения растительных остатков протекает медленно, с постепенным накоплением торфа и заболачиванием. В образовании, верховых болот особо следует отметить роль сфагновых (белых) мхов.
Микроорганизмы . Из микроорганизмов в почве широко представлены бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли и простейшие. Наибольшее количество микроорганизмов встречается в верхних ее слоях, где сосредоточивается основная масса органического вещества и корней живых растений.
Микроорганизмы способствуют разложению органических остатков в почве.
По отношению к воздуху различают микроорганизмы аэробные и анаэробные. Аэробные - это организмы, которые в процессе жизнедеятельности потребляют кислород; анаэробы - живут и развиваются в бескислородной среде. Необходимую для жизнедеятельности энергию они получают в результате сопряженных окислительно-восстановительных реакций. На реакции разложения и синтеза, идущие в почве, влияют различные ферменты, вырабатываемые микроорганизмами. В зависимости от типа почв, степени их окультуренности общее количество микроорганизмов в 1 г дерново-подзолистых почв может достигать 0,6-2,0 млрд., черноземов - 2-3 млрд.
Бактерии - наиболее распространенный вид почвенных микроорганизмов. По способу питания они делятся на автотрофные, усваивающие углерод из углекислого газа, и гетеротрофные, использующие углерод органических соединений.
Бактерии-аэробы окисляют различные органические вещества в почве, в том числе осуществляют процесс аммонификации - разложения азотистых органических веществ до аммиака, окисление клетчатки, лигнина и пр.
Разложение органических остатков гетеротрофными анаэробными бактериями называется процессом брожения (брожение углеводов, пектиновых веществ и др.). Наряду с брожением в анаэробных условиях происходит денитрификация - восстановление нитратов до молекулярного азота, что может привести к значительным потерям азота в почвах с плохой аэрацией.
18. Роль высших растений в почвообразовании
Высшие растения играют колоссальную роль в почвообразовании. Биологический круговорот. Растения усваивают питательные элементы на ионом уровне, усваивают питательные элементы из водных растворов.
Роль высших растений в почвообразовании
Основную часть живого вещества суши образуют высшие растения, среди которых древесная растительность. Высшие растения как генератор органического вещества. Образование органического вещества в основном связано с фотосинтезом - процессом, осуществляющимся в зеленых частях растений при участии хлорофилла. Растения, поглощая углекислый газ из атмосферы и воду, синтезируют органическое вещество согласно схеме:
Свет, хлорофилл
6СО 2 + 6Н 2 О + 674 ккал → С 6 Н 12 О 6 + 6 O 2
Для осуществления этой сложной реакции используется энергия солнечных лучей. В клетках растений создаются разнообразные соединения-углеводы, жиры, белки и др. Ежегодно высшие растения суши синтезируют около 10 10 т сухого органического вещества. Величина годовой продуктивности растительности сильно колеблется в зависимости от географических условий. При этом пространственная и генетическая связь между сообществами высших растений и определенными почвами давно обращала на себя внимание и была отмечена еще М. В. Ломоносовым.
От многолетних древесных пород каждый год поступает в почву лишь незначительная часть их биологической массы в виде опада отмирающих частей, преимущественно наземных. Кустарничковая растительность ежегодно теряет значительно большую часть своей биомассы, а травянистая отмирает почти полностью.
Для оценки динамики органического вещества в системе растения - почва применяются следующие показатели:
Биологическая масса (биомасса) - общее количество живого органического вещества растительных сообществ. Важное значение имеет структура биомассы - соотношение органического вещества в надземных частях и корнях растений.
Мертвое органическое вещество - количество органического вещества, содержащегося в отмерших частях растений, а также в накопившихся на почве продуктах опада (лесная подстилка, степной войлок, торфяной горизонт).
Годовой прирост - масса органического вещества, нарастающая в подземных и надземных частях растений за год.
Опад -количество ежегодно отмирающего органического вещества на единицу площади (обычно в центнерах на гектар).
Отмирающее органическое вещество лесных сообществ представлено преимущественно надземными частями (хвоя, сучья, кора), в то время как в составе опада травянистых сообществ важное значение имеют корни.
Отношение опада к биомассе показывает, насколько прочно удерживается данным растительным сообществом органическое вещество. Расчеты показывают, что наиболее прочно удерживают органическое вещество леса умеренного пояса. Например, ельники северной тайги расходуют на опад 4% органического вещества биомассы, ельники южной тайги - около 2%, а дубравы-только 1,5%. Во влажных тропических лесах в опад уходит 5% биомассы, в саваннах- 17%, травянистая растительность степей расходует на опад 43-46% всей биомассы.
Высшие растения как концентраторы зольных элементов и азота. Своей жизнедеятельностью растения обусловливают чрезвычайно важный процесс - биогенную миграцию химических элементов.
(Основные химические элементы всех органических веществ - углерод, кислород и водород, составляющие около 90% веса сухого вещества растений. Эти элементы растения получают из атмосферы и воды. Но в составе растений имеются азот, фосфор, калий, кальций, натрий, магний, хлор, сера и многие другие, т. е. почти все известные в настоящее время химические элементы. Они не являются случайными примесями и загрязнениями, а имеют определенное физиологическое значение. Химические элементы, содержащиеся в растениях в довольно значительном количестве, входят в состав распространенных органических соединений. В отличие от углерода, кислорода, водорода и азота большая часть химических элементов, содержащихся в растениях, при сжигании остается в золе и поэтому называется зольными элементами. Зольные элементы извлекаются растениями из почвы и входят в состав органического вещества. После отмирания органическое вещество поступает в почву, где под воздействием микроорганизмов подвергается глубокому преобразованию. При этом значительная часть зольных элементов переходит в формы, доступные для усвоения растениями, и частично вновь входит в состав нарастающего органического вещества, а часть задерживается в почве или удаляется с фильтрующимися водами. В результате происходит закономерная миграция зольных химических элементов в системе почва - растительность - почва, названная В. Р. Вильямсом биологическим (или малым) круговоротом.
В процессе длительной эволюции у различных групп растений выработалась способность поглощать определенные химические элементы. Поэтому химический состав золы различных растений имеет существенные различия. Например, в золе злаков обнаружена повышенная аккумуляция кремния, в золе зонтичных и бобовых - калия, в золе лебедовых - натрия и хлора. Известный советский почвовед-геохимик В. А. Ковда рассчитал состав зольных элементов различных групп растений..
Неодинаковый химический состав золы растений обусловливает различия в составе зольных элементов опада основных растительных сообществ.
Как ни важно для почвообразования перераспределение химических элементов в системе биологического круговорота, однако этим роль высших растений в формировании почв не ограничивается. Известно, какое важное значение имеет растительность для регулирования стока, эрозии почв! хотя различные растительные группировки не в одинаковой мере предохраняют почву от водной и ветровой эрозии.
Участие животных в почвообразовании. Основной функцией почвенных животных является преобразование органического вещества. Этот процесс осуществляется благодаря пищевым цепям. Травоядные животные синтезируют зоомассу, которую последовательно потребляют хищники и животные, существующие за счет использования продуктов метаболизма и отмирания. Так как на каждом звене пищевой цепи теряется от 50 до 90% энергии, заключенной в потребляемой биомассе, то образуются так называемые экологические пираЩ1ды. Поэтому количество зоомассы значительно меньше количества фитомассы и составляет несколько миллиардов тонн.
Чем меньше размеры организмов, тем больше их количество в почве. Простейшие содержатся в количестве более миллиона экземпляров в 1 г почвы.
Роющая деятельность почвенных животных также имеет важное значение для почвообразования.
Черви - одна из наиболее распространенных групп почвенных животных. Они содержатся в количестве многих тысяч и даже до нескольких миллионов особей на 1 га. Большое значение деятельности червей придавал Ч. Дарвин. Согласно его подсчетам, почвенная масса в течение нескольких лет полностью проходит через организмы червей. Установлено, что черви на протяжении года могут переработать на 1 га до 50-380 т почвы, создавая мелко-комковатую структуру и определенным образом изменяя растительные остатки в количестве до 5 т/га.
В степных почвах значительную работу производят грызуны -землеройки. В некоторых случаях ходы землероек так многочисленны, что в литературе упоминаются «кротовинные черноземы».
Микроэлементы в растительных и животных организмах
Некоторые химические элементы входят в состав особых соединений, которые способны регулировать жизненно важные биохимические процессы. Таковы витамины, ферменты и гормоны. Эти вещества играют в живых организмах роль природных катализаторов. Ряд важнейших биологических процессов возможен только в присутствии этих соединений. Благодаря именно этим элементам витамины, ферменты и гормоны приобретают свои особые активирующие свойства.
Химические элементы, входящие в состав органических соединений в качестве биохимических активаторов, называются микроэлементами. Среди них известны как многие рассеянные элементы (молибден, медь, кобальт и др.), так и химические элементы, содержащиеся в земной коре в количестве значительно большем 0,01% (например, железо).
Энергичное поглощение растениями рассеянных элементов сказывается в повышенном содержании их в верхней части почвы, обогащенной отмершими остатками растительных и животных организмов.
Не только растительность, но и почвенные животные способствуют накоплению некоторых химических элементов в почве. Проведенные анализы показали, что почвенная фауна аккумулирует определенные элементы
Микроорганизмы и их роль в почвообразовании. Общие све дения. Почвообразование - биологический процесс, и в его развитии принимают непосредственное участие самые различные группы живых организмов. Среди них большое значение имеют микроорганизмы, распространенные широко в природе. Они встречаются в почве, воздухе, на высоких горах, на голых каменных скалах, в пустынях, глубинах Северного Ледовитого океана и т. д.
Особенно широкое распространение микробы имеют в почве, которая представляет единственную природную среду, где для нормального их развития существуют все необходимые условия.
Хорошая почва всегда содержит достаточное количество органических и минеральных веществ, часто имеет необходимую влажность и реакцию почвенного раствора, достаточно снабжена кислородом и защищает микроорганизмы от губительного влияния прямых солнечных лучей.
Развитие микроорганизмов в почве теснейшим образом связано с органическим веществом. Чем богаче почва растительными остатками, тем больше содержится в ней микробов (табл. 4).
В 1 г дерново-подзолистых почв содержится около 500 млн. бактерий, в 1 г каштановых-1 -1,5 млрд.; в черноземах, отличающихся высоким содержанием органического вещества, количество микроорганизмов достигает 2-3 млрд. в 1 г почвы, а в хорошо окультуренных черноземах микроорганизмов значительно больше.
Несмотря на ничтожно малый размер микробов, общий вес их в почвах достигает значительной величины. Так, если принять в среднем размеры клеток равными 1 X 2 микрона и количество их в 1 г почвы 5 млрд., то в 25-сантиметровом слое 1 га почвы живой вес микробов составит около 1-3 т.
Особенно богаты микроорганизмами культурные, хорошо обрабатываемые и удобряемые навозом почвы.
Вся эта масса микробов в почвенной толще распределена неравномерно. Наиболее богаты микроорганизмами поверхностные горизонты до глубины 25-35 см; по мере углубления число микробов становится все меньше и меньше, а на значительной глубине они встречаются в ничтожном количестве. Большое влияние на распределение микрофлоры в почвенной среде оказывает корневая система растений. Корни постоянно выделяют во внешнюю среду различного рода органические соединения, служащие хорошим источником питания для микроорганизмов; в прикорневой зоне растений обычно имеются благоприятные условия для микроорганизмов. Эта зона называется ризосферой. В ризосфере, как показывают многие исследования, число микробов в десятки и сотни, а иногда и в тысячи раз больше, чем вне зоны корней. Микробы покрывают корневую систему растений почти сплошным слоем.
Обильная микрофлора в ризосфере, а также и во всей почвенной толще играет большую роль в развитии почвенного плодородия. Микроорганизмы могут интенсивно развиваться только при определенных температурных условиях, при соответствующих влажности и реакции среды.
Большое значение для их жизнедеятельности имеет температурный режим.
Опыты показывают, что минимальная температура, при которой еще возможна жизнедеятельность большинства почвенных микробов, равна приблизительно + 3°. Ниже этой температуры развитие их обычно прекращается. Максимальная температура около +45°. Что же касается оптимальной температуры, то она находится чаще всего в пределах +20-35°.
Влияние температуры на жизнедеятельность микроорганизмов теснейшим образом связано с влажностью. Влага в такой же степени необходимый фактор для развития микробов, как и тепло. Если температура разлагающейся массы вполне благоприятна, но влажность недостаточна или избыточна, то разложение будет затруднено.
Точно так же будет затруднено разложение, если условия влажности оптимальны, но температурные условия неблагоприятны. Процессы разложения наибольшей интенсивности достигают обычно при влажности почвы около 60% от полной влагоемкости. В соответствии с этим и разложение растительных остатков в природе на протяжении года протекает неравномерно.
Наиболее энергично разложение совершается чаще всего в первую половину лета, когда тепловые условия и влажность находятся в наиболее благоприятном сочетании. В жаркие летние месяцы, когда почва сильно пересыхает, жизнедеятельность микроорганизмов снижается и процесс разложения сводится к минимуму. Разложение замедляется также по мере уменьшения тепла в осенний период, а с наступлением морозов этот процесс совсем прекращается.
Что касается реакции среды, то различные группы микроорганизмов в этом отношении предъявляют различные требования. Так, все бактерии могут развиваться только в нейтральной, слабокислой или слабощелочной среде. Кислая реакция действует на бактерии угнетающе. Сильнейшим препятствием для жизнедеятельности бактерий являются также дубильные вещества, содержащиеся в древесной растительности.
Грибы, наоборот, свободно мирятся и с ясно выраженной кислой реакцией. В отличие от бактерий’ грибы хорошо развиваются на растительных остатках, содержащих дубильные вещества.
С жизнедеятельностью микроорганизмов связаны разложение отмерших растений и животных и превращение их в перегной, или гумус, процессы минерализации органического вещества, фиксации атмосферного азота, процессы аммонификации, нитрификации, денитрификации и процессы синтеза сложных органических соединений.
Большое значение имеют микроорганизмы в разрушении и синтезе минералов, а также в регулировании окислительно-восстановительных условий в почве.
В состав огромного микроскопического населения почвы входят бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли, простейшие (protozoa ) и различные ультрамикроскопические существа - фаги, бактериофаги и актинофаги.
Бактерии. Бактерии составляют самую обильную и разнообразную группу почвенной микрофлоры; это - микроскопические одноклеточные организмы, которые обладают клеточной оболочкой, богаты нуклеопротеидами и лишены хлорофилла и пластид. Бактерии не имеют клеточного ядра и размножаются простым делением. По размеру бактерии очень невелики, обычно они не превышают нескольких микрон. Они имеют различную форму - круглую, палочковидную и изогнутую.
По типу питания бактерии подразделяются на две группы - автотрофные и гетеротрофные.
По отношению к воздуху бактерии делятся на аэробные и анаэробные. Аэробные бактерии могут развиваться только в условиях свободного доступа воздуха, анаэробные - не требуют для дыхания молекулярного кислорода. Среди анаэробов имеются условные, факультативные, бактерии, которые могут развиваться как без кислорода, так и в его присутствии, и безусловные, облигатные, микробы, которые могут жить и размножаться только при отсутствии свободного доступа воздуха.
Автотрофные бактерии используют для питания только углерод из углекислоты и не нуждаются в сложных органических веществах. Для превращения углерода углекислоты в органические соединения своего тела они используют или солнечную энергию (фотосинтез), или химическую энергию окисления ряда минеральных веществ (хемосинтез).
К категории бактерий, обладающих способностью фотосинтеза, относятся только цветные, зеленые и пурпурные серобактерии. Значительно шире развито в природе питание микробов при помощи хемосинтеза. Наиболее распространенными в почве хемотрофными бактериями являются нитрифицирующие, железобактерии, тионовые и водородные бактерии.
Большое значение в почвообразовании имеют нитрифицирующие бактерии, с которыми связан процесс нитрификации.
Процесс нитрификации, т. е. процесс превращения аммиака в соли азотной кислоты, совершается под воздействием двоякого рода бактерий. Одни из них (Nitrosomonas , Nitrocystus , Nitrosospira ) окисляют аммиак до азотистой кислоты: 2 NH +3 O 2 =2 HNO 2 +2 H 2 O + 158 ккал. Другие бактерии (Nitrobacter ) продолжают реакцию окисления, в результате чего образуется азотная кислота: 2 HNO 2 + O 2 = 2 HNO 3 + 48 ккал.
Азотная кислота, встречаясь в почве с различными основаниями, тотчас же дает ряд азотнокислых солей: NaNO 3 , KNO 3 и Ca ( NO 3 ) 2 . Соли азотной кислоты являются наиболее удобной формой азотного питания растений, поэтому процесс нитрификации имеет большое производственное значение.
Следует заметить, что нитрификация в почвах протекает при совместной, а не последовательной деятельности отмеченных выше нитрифицирующих микробов, поэтому в почвах и не удается обнаружить значительного содержания солей азотистой кислоты.
Процесс нитрификации лучше всего развивается в хорошо аэрируемых почвах с нейтральной или щелочной реакцией (рН от 6,2 до 9) при наличии значительного количества перегноя и достаточного содержания влаги. Анаэробные условия и кислая среда губительны| для нитрифицирующих бактерий.
Рациональная механическая обработка почвы, известкование кислых почв, внесение удобрений - важнейшие мероприятия, с помощью которых можно создавать наиболее благоприятные условия для нитрификации. Нитрификация является окислительным процессом, поэтому аэрация - необходимое условие интенсивного образования азотных солей в почве.
Серобактерии, к которым относятся Thiobacillus thiooxydans , Thiobacillus thioparus и др., вызывают процесс сульфофикации, т. е. окисление сероводорода до серной кислоты. Процесс сульфофикации осуществляется в две стадии - окисление сероводорода до серы и окисление серы до серной кислоты:
Образующаяся в этом процессе серная кислота, встречаясь в почве с различными основаниями, переходит в соли серной кислоты, из которых растения и берут для питания серу.
Все серобактерии являются аэробами, поэтому условия, благоприятствующие процессу нитрификации, способствуют в то же время и процессу сульфофикации. Чем рыхлее почва я чем благоприятнее в ней условия газообмена, тем энергичнее происходит превращение H 2 S в серную кислоту. В почвах плохо аэрируемых, уплотненных, лишенных притока воздуха процесс сульфофикации уступает место так называемому процессу десульфофикашш, при котором особого рода анаэробными бактериями соли серной кислоты восстанавливаются обратно до H 2 S .
Железобактерии представлены в почвах главным образом нитевидными (Crenothrix , Leptothrix ) и одноклеточными (Gallionella , Siderocapsa ) бактериями. С жизнедеятельностью железобактерий связан процесс окисления закисных солей железа в окисные:
Некоторые железобактерии способны окислять также соли марганца, образуя при этом железомарганцовые конкреции в почве.
Гетеротрофные бактерии усваивают углерод из органических соединений, поэтому они могут развиваться только при наличии органических веществ. Они представлены в почвах разнообразными физиологическими группами, в своей совокупности осуществляющими процесс разрушения всех органических соединений до стадии полной их минерализации. С жизнедеятельностью гетеротрофных бактерий связаны процессы аммонификации, маслянокислого брожения, брожения пектиновых веществ, целлюлозы, разложения белков, денитрификации и десульфофикации.
К этой же категории микроорганизмов относятся и азотфиксирующие бактерии, играющие огромную роль в круговороте азота в природе. По отношению к кислороду воздуха гетеротрофы делятся на аэробные и анаэробные бактерии.
Аммонификация, т. е. процесс разложения органических азотистых веществ с образованием аммиака, вызывается жизнедеятельностью весьма разнообразных групп микроорганизмов. Аммиак выделяется при разложении белков, пептонов, аминокислот, мочевины, мочевой и гипуровой кислот.
Типичными представителями аммонифицирующих бактерий являются Bact . vulgare , Bact . putidum , Bact . subtilis , Bact . mesentericus и Bact . mycoides .
Первой стадией распада белка является гидролиз с образованием свободных аминокислот; часть из них используется микробами на построение тела, другая часть может подвергнуться дальнейшему разложению с отщеплением азота в форме аммиака.
Химически этот процесс может быть выражен следующей схемой:
Процесс аммонификации белков может идти как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Гидролитический распад мочевины протекает преимущественно в аэробных условиях под влиянием главным образом следующих бактерий: Micrococcus ureae , Saroina ureae , Urobacterium pasteurii , Urobacillus miquelii и др.
Схематически процесс аммиачного брожения мочевины можно представить следующим образом:
Образующийся при этом углекислый аммоний, как вещество химически непрочное, легко затем распадается на углекислоту, воду и аммиак:
Встречаясь в почвенных условиях с различными кислотами, аммиак вступает с ними в реакцию и образует аммонийные соли. Так, например, в случае взаимодействия аммиака с серной кислотой может образоваться сульфат аммония:
Азот в виде аммиачных соединений вполне доступен для питания растений. Так как процесс аммонификации совершается аэробными и анаэробными микроорганизмами, то образование аммиачного азота может происходить и в почвах, хорошо аэрируемых, и в почвах уплотненных, с затрудненным газообменом.
Необходимо при этом отметить, что накопление аммиака в почве и дальнейший процесс его окисления или нитрификации имеют место в том случае, когда отношение С к N в разлагающемся материале меньше 20:1; при отношении С к N больше 20:1 весь образующийся аммиак перехватывается микроорганизмами, разлагающими безазотистые органические вещества, и используется ими для построения белка своей плазмы. Наличие в почве большого количества неразложившегося органического вещества, богатого углеводами (например, соломы), тормозит накопление аммиака в почве (Л. Н. Александрова).
Распад углеводов происходит под влиянием маслянокислых бактерий Clostridium pasteurianum , Clostridium butricum и др.
Маслянокислое брожение сопровождается образованием масляной кислоты, углекислоты и водорода:
Брожение целлюлозы вызывается жизнедеятельностью специфических целлюлозоразлагающих бактерий, типичными представителями которых является Cytophaga hutchinsonii , Вас. omelianskii и др.
Биохимический процесс распада целлюлозы или клетчатки происходит как в аэробных, так и в анаэробных условиях.
Брожение пектиновых веществ, представляющих собой межклеточные вещества растительных тканей, протекает в аэробных и анаэробных условиях под влиянием пектиноразлагающих бактерий Clostridium pectinovorum и др.
Гидролитический распад жиров происходит под воздействием микроорганизмов, обладающих ферментом липазой. Наиболее энергичными разрушителями жиров являются Pseudomonas . fluorescens и Bact . pyocyaneum .
Весьма распространенными микроорганизмами в почве являются денитрифицирующие бактерии, вызывающие процесс денитрификации - восстановления нитратов до свободного азота.
Наиболее энергичными денитрификаторами являются преимущественно неспороносные бактерии Pseudomonas fluorescens , Bact . stutzeri , Bact . denitrificans и др.
Денитрифицирующие бактерии принадлежат к факультативным анаэробам, которые хотя и могут развиваться в присутствии кислорода воздуха, однако интенсивнее развиваются при затрудненном доступе воздуха или даже при полном его отсутствии. Не получая кислорода воздуха или получая его в ограниченном количестве, эти бактерии отнимают его от нитратов и нитритов и окисляют им безазотистые органические вещества. Часть выделяющегося при этом азота безвозвратно улетучивается в атмосферу, другая же часть идет на построение плазмы денитрификаторов.
Для земледелия денитрификация в большинстве случаев вредна, поскольку она связана с потерей азота - важнейшего для растений питательного элемента. Однако интенсивно развиваться этот процесс может лишь в почвах с плохой воздухопроницаемостью, уплотненных и заболоченных. В почвах же культурных и хорошо обрабатываемых жизнедеятельность денитрифицирующих бактерий сильно угнетается и отрицательная их роль не проявляется.
Бактерии, ассимилирующие атмосферный азот. Большое значение в накоплении азотных соединений в почвах имеет процесс фиксации, или связывания, атмосферного азота.
Сущность этого процесса заключается в том, что определенная группа бактерий, так называемых фиксаторов азота, связывает свободный азот атмосферы и, превращая его в сложные соединения своего тела, тем самым обогащает им почвенную толщу. Таким образом, наряду с процессами разложения сложных органических азотных веществ в почве происходят и процессы созидания, или синтеза, азотистых соединений за счет свободного азота атмосферы.
Отметим, что запасы азота в атмосфере практически неисчерпаемы. Над каждым квадратным метром поверхности земли висит столб газообразного азота весом в 8 т. Между тем атмосферный азот непосредственно высшим растениям совершенно недоступен, он может быть использован только после предварительного связывания его специальными азотфиксирующими микроорганизмами.
В почве существуют две группы азотфиксирующих микробов. Одни из них, так называемые клубеньковые бактерии (Bacterium radicicola ), способны развиваться только на корнях различных бобовых растений, другие же свободно живут в почвенной среде.
Из свободно обитающих микробов одни являются аэробными (Azotobacter chroococcum ), другие - анаэробными организмами (Clostridium pasteurianum ).
Наибольшее значение в земледелии имеют клубеньковые бактерии и из свободно живущих - Azotobacter , что же касается бактерий другого вида - Clostridium pasteurianum , то они, будучи анаэробными, в культурных, хорошо обрабатываемых почвах обычно угнетаются, вследствие чего и роль их в накоплении азота в почве сравнительно незначительна.
Клубеньковые бактерии, способные жить только в симбиозе с бобовыми растениями, представлены в почвах несколькими видами. Каждый вид клубеньковых бактерий может развиваться только на одном определенном виде или на нескольких видах бобовых растений. При благоприятных условиях, как показывают наблюдения, количество связываемого клубеньковыми бактериями азота может достигать 100 и даже 120 кг на гектар за один вегетационный период.
Что же касается свободно живущих бактерий (Azotobacter ), то необходимейшим условием их существования является наличие в почве перегнойных веществ как источника углеродистых соединений, из которых данные организмы черпают необходимую им энергию.
Общее количество азота, которое может быть накоплено в почве азотобактером на протяжении лета, достигает в среднем 30-35 кг на гектар. Эти цифры весьма красноречиво говорят о той огромной роли, которую играют азотфиксирующие бактерии в плодородии почв. Накопленный в телах микроорганизмов азот подвергается в почве тем же превращениям, что и азот других органических соединений. После отмирания азотфиксирующих бактерий их тела под воздействием процессов аммонификации и нитрификации разлагаются и заключенный в них азот переходит в аммонийные и затем в нитратные соединения, которые и служат пищей для растений.
Грибы. Наряду с бактериями большое участие в почвообразовательных процессах принимают грибы, которые являются гетеротрофными сапрофитными организмами, питающимися готовым органическим веществом.
Грибная микрофлора в почвах весьма разнообразна и представлена большим количеством видов. Наиболее распространенными из них являются плесневые грибы, которые размножаются или путем образования конидий из конидиеносцев, или спорангиев, на особых утолщенных клетках. К группе плесневых грибов принадлежат представители родов Penicillium , Trichoderma , Aspergillus , Cladosporium , Rhizopus .
Значительно распространены в почвах также грибы-водоросли (Phycomycetes ), сумчатые грибы (Ascomycetes ), в том числе дрожжевые грибы (Saccharomycetes ), а затем высшие (Basidio – mycetes ) и несовершенные грибы (Fungi imperfecti ).
Многие виды грибов способны образовывать на корнях зеленых растений микоризу, обусловливая особый микотрофный тип корневого питания растений.
Микоризой обычно называется сожительство многих растений с особыми почвенными грибами, получившими название микоризных грибов. Различают эктотрофную, или наружную, микоризу и эндотрофную, или внутреннюю, микоризу; гифы гриба эктотрофной микоризы распространяются преимущественно на поверхности корня, образуя около него как бы особый чехол; гифы гриба эндотрофной микоризы проникают внутрь корня, распространяясь в его тканях.
В этом симбиозе грибы микоризы используют углеводы, в частности сахар, а также некоторые оксикислоты и аминокислоты, поступающие из листьев в корни растений, и в то же время снабжают зеленые растения азотом, поскольку грибы способны усваивать питательные вещества, в том числе и азот, непосредственно из органических соединений почвенного перегноя, лесной подстилки и полуразложившихся торфянистых остатков.
Наиболее широко распространены микоризные грибы среди древесных растений, при этом для каждого вида растений характерен особый вид гриба. Так, гриб Boletus elegaus дает микоризу у лиственницы и встречается только там, где произрастает это дерево; Boletus luteus поселяется на корнях сосны и т. д.
Вся грибная микрофлора отличается довольно высокой потребностью в кислороде, поэтому наиболее богаты грибами поверхностные слои почвы. Большинство грибов развивается при температуре от 5 до 40°, имея оптимум около 25-30°. Существенной особенностью грибов является то, что они хорошо развиваются как в нейтральной, так и в кислой среде, поэтому разложение древесных остатков в лесу, отличающихся кислой реакцией, происходит главным образом под влиянием грибной микрофлоры.
С жизнедеятельностью грибной микрофлоры в почве связаны многообразные процессы разложения клетчатки, жиров, лигнина, белков и других органических соединений. В разложении клетчатки наибольшее участие принимают грибы из родов Trichoderma , Aspergillus , Fusarium и другие; из грибов, разлагающих пектин, могут быть названы Mucor stolonifer , Aspergillus niger , Cladosporium и другие; многие плесени (Oidium lactis , разные виды Aspergillus и Penicillium ) энергично разлагают жиры,
Углеводороды с открытой цепью, а также углеводороды ароматического ряда под влиянием ряда грибов окисляются до СО 2 и Н 2 О; многими плесневыми и несовершенными грибами вызывается аммонификация белков. Особенно большую роль играют грибы в образовании и разложении перегнойных веществ, составляющих наиболее существенную часть почвы.
Актиномицеты. Большое распространение в почвах имеют актиномицеты, или лучистые грибы (Actynomycetes ), представляющие собой переходную форму между бактериями и грибами (табл. 5).
Характерной особенностью актиномицетов является одноклеточный ветвистый мицелий, имеющий две части: одна из них погружена в питательный субстрат, а другая поднимается вверх в виде воздушного мицелия, на котором образуются споры. Колонии актиномицетов часто пигментированы и окрашены в розовые, красные, зеленоватые, бурые и черные цвета.
Все актиномицеты относятся к типичным аэробам и лучше всего развиваются при температуре 30-35°. Среди них значительно распространены антагонисты, угнетающие развитие бактерий путем выделения антибиотиков.
Роль актиномицетов в почвообразовательных процессах весьма значительна. Они принимают активное участие в разложении безазотистых и азотистых органических веществ, в том числе и наиболее стойких соединений, входящих в состав почвенного перегноя, или гумуса.
Водоросли. Среди почвенной микрофлоры значительное место занимают водоросли. Чаще всего в почве встречаются жгутиковые водоросли (Flagellatae ), зеленые водоросли (Chlorophy сеае), сине-зеленые (Cyanophyceae ) и диатомовые водоросли (Diatomeae ). На поверхности почвы, а также в пахотном слое глубиной 30 см количество клеток водорослей может достигать 100 тыс. в 1 г почвы.
Водоросли активно участвуют в процессах выветривания горных пород и минералов, например каолинита, разлагая его на свободные окислы кремния и алюминия.
Будучи организмами, содержащими хлорофилл, они способны к фотосинтезу и при своем развитии обогащают почвенный слой некоторым количеством органического вещества.
Сине-зеленые водоросли (Nostoc , Phormidium ) способны усваивать газообразный азот. В этом отношении они представляют интерес для сельского хозяйства. Вместе с тем обильное развитие водорослей обогащает почву углеводами и стимулирует развитие в ней азотфиксирующих бактерий типа азотобактера.
Лишайники. Наряду с бактериями, грибами и водорослями значительное участие в почвообразовательных процессах принимают лишайники, которые представляют собой сложные симбиотические организмы, состоящие из гриба и водоросли.
Лишайники способны произрастать непосредственно на камнях и скалах, поэтому они обычно являются пионерами растительной жизни на обнаженной поверхности горных пород. Наиболее распространенными из них являются накипные, или корковые, затем листоватые и кустистые лишайники. Большинство лишайников обладает способностью внедряться в толщу горной породы при помощи гиф гриба и вызывает активное разрушение всех горных пород, выходящих на дневную поверхность. К ним принадлежат Rhizocarpon geographicum , различные виды Lecarona , Aspicilia , Halmatomma и др. Большое распространение имеют лишайники родов Cladonia , Alectoria и другие в тундре, в лесной зоне и высокогорных областях.
Развиваясь на магматических, в особенности на богатых кремнеземом породах, лишайники образуют на их поверхности весьма характерные, пестро окрашенные покровы красного, желтого, черного, серого, бурого и других цветов.
Лишайники выделяют углекислоту и специфические лишайниковые кислоты, вызывающие разрушение минералов; многие лишайники образуют антибиотики, угнетающие развитие бактерий.
В результате жизнедеятельности лишайников на поверхности горных пород образуется тонкий слой примитивной почвы, в которой накапливается некоторое количество перегноя, а также фосфора, калия, серы и других элементов. На этой примитивной почве поселяются скальные мхи, а в дальнейшем и некоторые высшие зеленые растения.
Простейшие ( Protozoa ). Широкое распространение в почве имеют представители простейших животных организмов, получивших общее название Protozoa . К ним относятся корненожки
( Rhizopoda ), жгутиковые ( Flagellata ) и ресничные, или инфузории (Ciliata ). Большинство простейших - аэробы, и только немногие из них являются анаэробами.
Наиболее благоприятные температурные условия для их развития лежат в пределах 18-22°, наилучшая реакция - нейтральная, однако хорошее развитие простейших наблюдается также и при кислой реакции. По способу питания простейшие являются большей частью гетеротрофами; они питаются преимущественно другими организмами - бактериями, водорослями, а также зародышами грибов и другими микроорганизмами.
Среди простейших имеются сапрофитные организмы, в частности жгутиковые и некоторые инфузории, питающиеся растворимыми органическими веществами. Среди жгутиковых имеются автотрофные простейшие. Некоторые представители простейших живут в симбиозе с зелеными водорослями. Распространены простейшие преимущественно в поверхностном 15-сантиметровом слое почвы. В 1 г почвы их насчитывается до 1,5 млн. Чем богаче почва органическим веществом, тем больше в ней простейших, в особенности амеб.
В процессе жизнедеятельности простейшие превращают сложные органические соединения в более простые и тем способствуют увеличению в почве запаса доступнее высшим растениям веществ. Нередко в почвах, богатых амебами, обнаруживают больше растворимых соединений азота, чем в аналогичных почвах, менее населенных амебами.
Животные и их роль в почвообразовании. В почве живет большое количество беспозвоночных и позвоночных животных, принимающих постоянное и активное участие в почвообразовательных процессах.
Существенное значение в этом отношении имеют прежде всего представители беспозвоночных - личинки различных насекомых, муравьи, а в особенности дождевые черви, которые, измельчая органические остатки и пропуская их вместе с минеральными частицами почвы сквозь пищеварительный аппарат, часто производят весьма глубокие изменения в химических и физических свойствах почв.
О значении в почвообразовательном процессе населяющих почву различного рода животных красноречиво говорит, например, тот факт, что одни лишь дождевые черви способны пропустить ежегодно через свой организм несколько тонн почвенной массы на участке 1 га. Отсюда следует, что задолго до обработки почвы земледельческими орудиями она непрерывно «перепахивалась» червями. Эти низко организованные существа играют важную роль в развитии почв. В окультуренных поливных сероземах, по исследованиям Н. А. Димо, дождевые черви выбрасывают ежегодно на поверхность 1 га около 123 т переработанной почвы.
Экскременты червей, или копролиты, представляют собой хорошо склеенные, водопрочные комочки почвы, обогащенные микроорганизмами, органическим веществом, азотом, кальцием и другими элементами. Таким образом, дождевые черви не только улучшают физические свойства почвы, - порозность, аэрацию, водопроницаемость, но в известной степени и ее химический состав.
Значительную работу в этом отношении производят и другие животные. Кроты, мыши, хомяки, суслики и другие, проделывая в почве различные ходы - кротовины - и смешивая органические вещества с минеральными, заметным образом повышают водо- и воздухопроницаемость почвы, что, несомненно, усиливает и ускоряет процессы разложения растительных остатков, и создают своеобразный бугорковый микрорельеф, весьма характерный для степных районов.
Таким образом, роющие и копающие животные постоянно рыхлят, перемешивают и перемещают почву, что, несомненно, самым заметным образом отражается на интенсификации процессов разложения органических остатков, а также на выветривании ее минеральной части.
Представление об участии животных в разложении органических веществ станет еще более полным, если принять во внимание, что растительность служит пищей для различных травоядных и что, прежде чем попасть в почву, значительная часть органических остатков подвергается существенной переработке в пищеварительных органах животных.
Зеленые растения и их роль в почвообразовании. Основная роль в образовании почвы принадлежит зеленым растениям, которые, используя солнечную энергию, синтезируют органическое вещество путем усвоения углекислоты воздуха, воды, соединений азота и зольных элементов почвы. Поступающие в почву остатки отмерших растений становятся пищей микроорганизмов, которые в процессе жизнедеятельности синтезируют почвенный перегной и образуют минеральные и органо-минеральные соединения, служащие в свою очередь источником пищи для новых поколений зеленых растений.
С растительностью теснейшим образом связано расчленение почвенного профиля на горизонты.
Благодаря способности выделять корнями углекислоту и ряд органических кислот растения усиливают процесс выветривания трудно растворимых минералов и тем самым способствуют образованию в почвенной толще легкоподвижных соединений.
Велико значение растительного покрова и как фактора, способного изменять климатические условия на самых незначительных пространствах и в сильной степени препятствовать развитию процессов эрозии, т. е. смыва и выдувания почв.
Таким образом, в результате жизнедеятельности зеленой растительности на материках земного шара развиваются почвы, заключающие в себе перегной, или гумус, минеральные и органоминеральные соединения.
Зеленые растения подразделяются на древесные и травянистые.
Древесные растения - многолетние, продолжительность их жизни нередко измеряется десятками лет, а иногда и многими столетиями.
Характерной особенностью древесных растений является то> что у них ежегодно отмирает только часть органической массы, образовавшейся за лето. Другая же часть, нередко более значительная, остается в живом растении, являясь материалом для роста стебля, ветвей и корней. Отмершие остатки в виде листьев, хвои и веток откладываются преимущественно на поверхности почвы, образуя слой лесной подстилки. В почвенной же толще деревья оставляют сравнительно незначительную часть мертвого органического вещества, поскольку их корневая система является многолетней.
Травянистая растительность обладает большой сетью тонких, густо пронизывающих почву корней, после отмирания которых почвенная масса обогащается значительным количеством органического вещества. У однолетних травянистых растений все вегетативные органы обычно существуют только один год, растения ежегодно целиком отмирают, за исключением лишь созревших семян.
Отмирающие растения откладывают мертвое органическое вещество как на поверхности почвы, так и в ее массе на различной глубине. Благодаря этому процессы разложения протекают непосредственно в почвенной толще, и почва ежегодно обогащается перегноем и элементами зольной и азотной пищи.
Своеобразную роль в почвообразовании играют мхи, широко встречающиеся под пологом леса, на болотах. Мхи лишены корневой системы и усваивают питательные вещества всей поверхностью органов, прикрепляясь к субстрату волооковидными образованиями, или ризоидами.
Мхи отличаются огромной влагоемкостью. Там, где они поселяются, создается анаэробиозис, замедляются процессы разложения органических остатков и начинаются заболачивание и накопление торфа.
Рассмотренные особенности, присущие той или иной группе зеленых растений, непосредственно сказываются на почвообразовательном процессе, а следовательно, на характере и качестве образующихся почв.
Но как бы ни отличались па тем или иным особенностям отдельные группы зеленых растений, основное значение их в почвообразовании всегда сводится к синтезу органического вещества из минеральных соединений. Органическое же вещество, играющее в плодородии почвы большую роль, может быть создано только зелеными растениями.
Разложение органических остатков различных растительных формаций осуществляется разными микроорганизмами. В одном случае этот процесс вызывается жизнедеятельностью главным образом грибов, в другом - бактерий.
Так, древесные остатки в лесу разлагаются преимущественно при господствующем участии плесневых грибов. Бактерии здесь развиваются несколько слабее вследствие того, что древесная масса содержит в себе дубильные вещества и имеет кислую реакцию. Бактерии обычно включаются в процесс разложения древесных остатков после того, как грибы разрушат дубильные вещества, которые задерживают развитие многих групп бактерий. Для грибного разложения в лесу условия благоприятны, так как упругие древесные остатки лежат на поверхности почвы рыхло б приток воздуха к ним не ограничен.
Существенной особенностью грибного разложения древесных растительных остатков является то, что здесь образуется значительное количество фульвокислот, которые играют большую роль в развитии дерново-подзолистых почв.
Органические остатки луговой травянистой растительности при недостаточной аэрации разлагаются главным образом анаэробными бактериями. Лишь в верхних частях почвы, куда проникает кислород, происходят аэробные процессы разложения.
Анаэробное разложение протекает очень медленно. Этим объясняется тот факт, что на лугах под травяной растительностью очень часто образуется довольно мощная, оплетенная корнями, слабо разложившаяся дернина.
Точно так же под действием анаэробных микроорганизмов постепенно образуются значительные скопления торфа в болотах и на заболоченных почвах, широко распространенных в северной и центральной частях нашей страны.
В отличие от лугов и заболоченных участков все отмершие остатки степных растений разлагаются большею частью аэробными бактериями.
Объясняется это, во-первых, тем, что степная растительность отмирает летом, когда почва наиболее иссушена и хорошо аэрирована; во-вторых, отмирающая летом травяная растительность в степи не образует сплошного плотного войлока, а лежит обычно рыхлым слоем, что также не может служить препятствием для проникновения кислорода в почву.
Процесс аэробного разложения всяких органических веществ протекает весьма быстро и полно; этим и объясняется то положение, что от растений степной формации, особенно в условиях сухой степи, после их отмирания в почве обычно не остается больших отложений перегноя.
— Источник—
Гаркуша, И.Ф. Почвоведение/ И.Ф. Гаркуша.- Л.: Издательство сельскохозяйственной литературы, журналов и плакатов, 1962.- 448 с.
Post Views: 1 513
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Почвообразовательный процесс
1. Почвообразовательный процесс - это сложный процесс основой которого является биологический круговорот веществ. На развитие почвообразовательного процесса огромное влияние оказывают следующие факторы:
Растительный и животный мир
Материнские породы
Возраст почв
Геологический возраст территории
Хозяйственная деятельность человека
Горные породы превращаются в почву в результате двух процессов - выветривания и почвообразования. Процессы выветривания превращают массивные кристаллические породы в рыхлые осадочные. Порода приобретает свойства задерживать влагу и пропускать воздух. Почвообразовательный процесс начинается тогда, когда на горных породах, выходящих на поверхность, поселяются живые организмы. Ведущая роль в почвообразовательном процессе принадлежит высшим растениям и микроорганизмам. После отмирания растений их органические остатки, содержащие элементы питания, концентрируется в верхних слоях породы, и разлагаются микроорганизмами. Часть продуктов разложения превращается в новые органические (гумусовые) вещества и накапливается в верхнем слое породы. Постепенно этот слой превращается в почву.
Скорость почвообразования зависит от количества солнечной энергии, поступающей в почву, и количества энергии, расходуемой на отражение и процессы теплообмена.
2. Корни растений проникают в горную породу, пронизывают большой его объем и извлекают рассеянные в ней элементы зольного питания (Фосфор, Калий, Кальций, Магний, Серу и др.). В результате биохимической деятельности микроорганизмов в породе появляется азот, который также потребляют растения. Таким образом, растения синтезируют органическое вещество из СО 2 воздуха, воды, зольных элементов и азота. После отмирания растений их органические остатки, содержащие элементы питания, концентрируется в верхних слоях породы, и разлагаются микроорганизмами. Часть продуктов разложения превращается в новые органические (гумусовые) вещества и накапливается в верхнем слое породы. Постепенно однообразная масса горной породы приобретает новые состав, свойства, строение и превращается в особое природное тело-почву. Почва отличается от горной породы плодородием. Появляются новые физические свойства: структура, рыхлость, влагоемкость.
2. Факторы почвообразования
1. Климат играет огромную роль в процессах почвообразования, его влияние очень многообразно. Основными метеорологическими элементами, определяющими характер и особенности климатических условий, являются температура и осадки. Годовое количество поступающего тепла и влаги, особенности их суточного и сезонного распределения обуславливают совершенно определенные процессы почвообразования. Климат влияет на характер выветривания горных пород, воздействует на тепловой и водный режимы почвы. Движение воздушных масс (ветер) влияет на газообмен почвы и захватывает мелкие частички почвы в виде пыли. Но климат оказывает влияние на почву не только непосредственно, но и косвенно, поскольку существование той или иной растительности, обитание тех или иных животных, а также интенсивность микробиологической деятельности обусловлена именно климатическими условиями.
2. Рельеф оказывает косвенное влияние на формирование почвенного покрова. Его роль сводится, в основном, к перераспределению тепла и увлажнения. Значительное изменение высоты местности влечет за собой существенные изменения температурных условий (с высотой становится холоднее). С этим связано явление вертикальной зональности в горах. Сравнительно небольшие изменения высоты сказываются на перераспределении атмосферных осадков: пониженные участки, котловины и западины всегда в большей мере увлажняются, чем склоны и повышения. Экспозиция склона определяет количество поступающей на поверхность солнечной энергии: южные склоны получают больше света и тепла, чем северные. Таким образом, особенности рельефа изменяют характер воздействия климата на процесс почвообразования. Очевидно, что в различных микроклиматических условиях процессы почвообразования будут идти по-разному. Большое значение в формировании почвенного покрова имеет и систематический смыв, и перераспределение атмосферными осадками и талыми водами мелкоземельных частичек по элементам рельефа. Велико значение рельефа в условиях обильного выпадения осадков: участки лишенные естественного стока излишней влаги, очень часто подвергаются заболачиванию.
3. Почвообразующие породы. Все существующие почвы на Земле произошли из горных пород, поэтому очевидно, что в процессе почвообразования они принимают самое непосредственное участие. Наибольшее значение имеет химический состав горной породы, поскольку минеральная часть любой почвы содержит в себе, в основном, те элементы, которые входили в состав материнской породы. Большое значение имеют и физические свойства материнской породы, поскольку такие факторы как гранулометрический состав породы, ее плотность, пористость, теплопроводность самым непосредственным образом оказывают влияние не только на интенсивность, но и на характер протекающих почвообразовательных процессов
4. Биологический фактор.
Растительность
Значение растительности в почвообразовании чрезвычайно велико и многообразно. Пронизывая корнями верхний слой почвообразующей породы, растения извлекают из ее нижних горизонтов питательные вещества и закрепляют их в синтезированном органическом веществе. После минерализации отмерших частей растений заключенные в них зольные элементы отлагаются в верхнем горизонте почвообразующей породы, создавая этим благоприятные условия для питания следующих поколений растений. Так, в результате постоянного создания и разрушения органического вещества в верхних горизонтах почвы, приобретается наиболее важное для нее свойство - накопление, или концентрация элементов зольной и азотной пищи для растений. Это явление называется биологической поглотительной способностью почвы.
Вследствие разложения растительных остатков в почве накапливается перегной, имеющий огромное значение в плодородии почвы. Растительные остатки в почве являются необходимым питательным субстратом и важнейшим условием развития многих почвенных микроорганизмов. В процессе распада органического вещества почвы выделяются кислоты, которые, воздействуя на материнскую горную породу, усиливают ее выветривание. Сами растения в процессе своей жизнедеятельности выделяют своими корнями различные слабые кислоты, под влиянием которых труднорастворимые минеральные соединения частично переходят в растворимую, а следовательно, в усвояемую растениями форму. Кроме того, растительный покров существенно изменяет микроклиматические условия. Например, в лесу, по сравнению с безлесными территориями, понижена летняя температура, увеличена влажность воздуха и почв, уменьшена сила ветра и испарение воды над почвой, накапливается больше снега, талых и дождевых вод - все это неизбежно отражается на почвообразовательном процессе.
Микроорганизмы
Благодаря деятельности населяющих почву микроорганизмов происходит разложение органических остатков и синтез содержащихся в них элементов в соединения, поглощаемые растениями.
Высшие растения и микроорганизмы образуют определенные комплексы, под воздействием которых формируются различные типы почв. Каждой растительной формации соответствует определенный тип почв. Например, под растительной формацией хвойных лесов никогда не сформируется чернозем, который образуется под воздействием лугово-степной растительной формацией.
Животный мир
Важное значение для почвообразования имеют животные организмы, которых в почве очень много. Наибольшее значение имеют беспозвоночные животные, живущие в верхних почвенных горизонтах и в растительных остатках на поверхности. В процессе своей жизнедеятельности они значительно ускоряют разложение органических веществ и часто производят весьма глубокие изменения в химических и физических свойствах почвы. Большую роль играют и норные животные, такие как кроты, мыши, суслики, сурки, и пр. Многократно перерывая почву они способствуют смешиванию органических веществ с минеральными, а также повышению водо- и воздухопроницаемости почвы, что усиливает и ускоряет процессы разложения в почве органических остатков. Также они обогащают почвенную массу продуктами своей жизнедеятельности. Растительность служит пищей для различных травоядных животных, поэтому, прежде чем попасть в почву, значительная часть органических остатков подвергается существенной переработке в пищеварительных органах животных.
Возраст почв
Процесс почвообразования протекает во времени. Каждый новый цикл почвообразования (сезонный, годичный, многолетний) вносит определенные изменения в превращения органических и минеральных веществ в почвенном профиле. Поэтому фактор времени имеет огромное значение в формировании и развитии почв.
Различают понятия:
Абсолютный возраст - время, прошедшее с начала формирования почвы до настоящего времени. Он колеблется от нескольких лет до миллионов лет. Наибольший возраст имеют почвы тропических территорий, не претерпевших различного рода нарушений (водная эрозия, дефляция).
2. Относительный возраст - скорость почвообразовательного процесса, быстрота смены одной стадии развития почвы другой. Он связан с влиянием состава и свойств пород, условий рельефа на скорость и направление почвообразовательного процесса.
Антропогенная деятельность
Антропогенное воздействие на природу - прямое осознанное или косвенное и неосознанное воздействие человека и результатов его деятельности, вызывающее изменение природной среды и естественных ландшафтов. Производственная деятельность человека - специфический мощный фактор воздействия на почву (обработка, удобрение, мелиорация) и на весь комплекс окружающих условий развития почвообразовательного процесса (растительность, элементы климата, гидрологию). Это фактор сознательного, направленного воздействия на почву, вызывающий изменение ее свойств и режимов значительно быстрыми темпами, чем это происходит под воздействием природного почвообразования. Производственная деятельность человека в современную эпоху становится решающим фактором почвообразования и повышения плодородия почвы на значительных пространствах земного шара. При этом характер и значимость почвы зависят от социально-экономических производственных отношений, уровня развития науки и техники.
Систематическое применение мероприятий по повышению плодородия почв с учетом их генетических свойств и требований возделываемых культур приводит к окультуриванию почвы, т. е. формированию почв с более высоким уровнем эффективного и потенциального плодородия.
Неправильное использование почв без учета их свойств, условий развития, с нарушением научно обоснованных рекомендаций применения того или иного приема приводит не только к отсутствию необходимого эффекта в повышении плодородия почв, но и может вызвать существенное их ухудшение (эрозия, вторичное их засоление, заболачивание, загрязнение почвенной среды и т. д.)
Задача агронома - на основе знания свойств почв и требований возделываемых культур осуществлять систему агротехнических и мелиоративных мероприятий, обеспечивающих непрерывное возрастание почвенного плодородия.
Подобные документы
Свойства почвенного покрова Якутии и его география. Круговорот веществ и энергии. Факторы почвообразования. Воздушный режим почвы и содержание питательных веществ в ней. Распределение земельного фонда по категориям почв. Анализ сельскохозугодий.
курсовая работа , добавлен 08.04.2014
Ознакомление с комплексностью почвенного покрова, основными типами и подтипами почв в черте города и окрестностей. Изучение растительности, рельефа, особенностей почвообразования зональных и интразональных почв. Методы мелиорации солонцов и солончаков.
отчет по практике , добавлен 22.07.2015
Генезис, свойства и морфология почв. Значение органических веществ в почвообразовании, плодородии почв и питании растений. Факторы, определяющие биопродуктивность агроэкосистем. Содержание, запасы и состав гумуса как показатели почвенного плодородия.
курсовая работа , добавлен 20.01.2012
Общие понятия и роль листового опада, влияние его количества и состава на почвообразовательный процесс, формирование лесной почвы, Круговорот опада, зависимость от погодных условий, воздействия листоядных насекомых. Химический состав опада хвои и листьев.
реферат , добавлен 02.11.2009
Условия почвообразования каштановых почв, их общая характеристика и генезис. Систематика и классификация почв. Разделение каштановых почв на подтипы по степени гумусированности. Строение почвенного профиля. Особенности географии почв сухих степей.
реферат , добавлен 01.03.2012
Факторы и процессы почвообразования, структура почвенного покрова объекта исследований, основные типы почв. Детальная характеристика почвенных контуров, их соотношение на исследуемой территории. Оценка плодородия почв и его лесоводческое значение.
курсовая работа , добавлен 12.11.2010
Изучение почвенного покрова страны. Характеристика почвенного покрова и почв. Краткая характеристика процессов почвообразования. Составление агропроизводственной группировки почв. Мероприятия по улучшению плодородия. Размещение и специализация хозяйств.
курсовая работа , добавлен 19.07.2011
Факторы почвообразования: климат, рельеф, почвообразующие породы, биологический, антропогенный. Почвенный покров. Типы почв, распространение, процессы и свойства. Проблемы использования и охрана почв. Ветровая эрозия почв и вторичное засоление.
курсовая работа , добавлен 17.11.2013
Характеристика почвенного покрова области. Гранулометрический состав, физические свойства, структурное состояние и оценка почв. Типы гумуса, их роль в почвообразовании. Расчёт бонитета почв и запасов продуктивной влаги в них. Пути сохранения плодородия.
курсовая работа , добавлен 11.06.2015
Понятие, особенности и процесс образования гумуса. Гуминовые вещества как основная органическая составляющая почвы, воды и твердых горючих ископаемых. Значение и роль гумификации в почвообразовании. Химическая структура и свойства гуминовых веществ.
Почвообразующие породы сильно влияют на скорость почвообразовательного процесса и его направленность. С особенностями почвообразующих пород в значительной степени связаны состав и свойства формирующихся на них почв, поскольку почвы во многом наследуют от пород их химический, минералогический и гранулометрический состав. Особенно отчетливо проявляется взаимосвязь между свойствами почв и характером почвообразующей породы на ранних стадиях почвообразования. На более поздних этапах развития почвы эта взаимосвязь становится менее отчетливой из-за глубокой трансформации, претерпеваемой минеральными компонентами под влиянием процессов выветривания и почвообразования. Почвы, формирующиеся в одной биоклиматической обстановке, но на разных породах, имеют сходные свойства, однако эти свойства никогда полностью не совпадают. Даже в условиях влажных тропиков, где наиболее высока интенсивность процессов выветривания и почвообразования, различия между почвами, сформировавшимися на разных породах, полностью не исчезают. Так, почвы, развитые на основной и кислой изверженных породах, характеризуются одинаковым относительным содержанием одновалентных катионов и кальция, но имеют разное соотношение Si0 2: А1 2 0 3 , отражающее различия в составе материнских пород.
Скорость формирования почвы при прочих равных условиях зависит от того, насколько порода устойчива к воздействию биоклиматических факторов. Развитие почвы замедляется при повышенной плотности породы, грубозернистости, высоком содержании кварца. Известны случаи, когда почвы, формирующиеся на очень плотных коренных породах (гранитах, гранито-гнейсах), освободившихся от ледника 7...10 тыс. лет назад, остаются на стадии примитивных, имея мощность профиля 10... 15 см. В депрессиях и на межсклоновых равнинах той же территории, где в качестве почвообразующей породы выступают продукты ледниковых отложений (пески, супеси, легкие и опесчаненные суглинки), развились полнопрофильные подзолистые почвы.
Направленность почвообразовательного процесса в значительной мере зависит от характера почвообразующих пород. Различия в составе и свойствах почвообразующих пород в пределах одной биоклиматической области могут оказывать существенное влияние на почвообразование. Почвы, формирующиеся на таких породах, будут относиться к разным почвенным типам.
С другой стороны, в определенных биоклиматических условиях влияние литологии на почвообразовательный процесс может быть настолько существенно, что различия между почвами, формируемыми различными типами почвообразования, сглаживаются, и на первый план выступают особенности, обусловленные генезисом и свойствами материнской породы. Так, например, солонцы, осолоделые и солонцеватые черноземы южного Зауралья, сформировавшиеся на каолинитовой коре выветривания, по важнейшим диагностическим признакам ближе между собой, нежели каждая из этих почв с почвой такого же типа, сформировавшейся на другой материнской породе.
Вещественный состав и физические свойства почвообразующей породы в значительной степени определяют уровень плодородия почв. Так, на бедных кварцевых песках никогда не сформируются высокоплодородные почвы. Породы, богатые элементами питания, передают их почвам.
Почвы в большей или меньшей степени наследуют водно-физические свойства почвообразующих пород. Почвы, развитые на песках и супесях, имеют рыхлое сложение, высокую водопроницаемость и низкую влагоемкость. На лёссах и лёссовидных породах формируются почвы суглинистого гранулометрического состава с оптимальной водопроницаемостью и влагоемкостью. А почвы, развитые на глинах, отличаются высокой плотностью сложения, слабой водопроницаемостью и высокой влагоемкостью.
Почвообразующие породы играют большую роль в формировании структуры почвенного покрова. При однородной материнской породе на равнинных слаборасчлененных территориях наблюдается большое однообразие (однотипность) почвенного покрова. В условиях расчлененного рельефа и высокой пестроты материнских пород формируются микро- и мезокомбинации контрастных почв - литогенные мозаики.