Зеркало ландшафта
Шрифт:
Почвенные процессы, эволюция почв и деятельность человека
Пробороненные просторы
Так гладко улеглись вдали,
Как будто выровняли горы
Или равнину подмели.
Б. Л. Пастернак
Пробороненные просторы так гладко улеглись вдали
Почва — это сложное образование,
В почву постоянно поступает органическое вещество, в составе которого можно обнаружить кислоты, такие, как яблочная, щавелевая, янтарная, лимонная, и другие, аминокислоты, сахара и т. д. — словом, разнообразные органические соединения. Эти вещества вступают в реакции с минералами, переводят элементы в растворимую форму. Часть органических веществ превращается в гумус, при этом, как предполагают некоторые ученые, почвенные минералы могут играть роль матрицы, шаблона, по которому образуются гумусовые вещества строго определенного типа. Идет как бы репродукция гумусовых веществ.
На состояние многих минералов и органических веществ влияет содержание в почве кислорода. Недостаток кислорода в летние месяцы приводит к восстановлению соединений железа, марганца, азота (эти элементы принимают на свои «атомные орбиты» электроны и тем самым меняют свою валентность). Недостаток кислорода в эти месяцы обычно связан с переувлажнением почвы при избытке осадков. Высокие летние температуры уменьшают растворимость кислорода в воде и увеличивают потребление его микроорганизмами. Но восстановление элементов в почве может происходить также под влиянием органических веществ, фильтрующихся и попадающих в почву.
Почвенные процессы, эволюция почв и деятельность человека
Любое передвижение воды, расход ее на испарение или, наоборот, приток с орошением, дождями, из грунтовых вод меняет концентрацию почвенных растворов, сдвигает равновесие между растворенными и нерастворенными формами соединений. В результате изменения влажности в почве либо растворяются, либо выпадают в осадок самые разные вещества. Кроме того, вещества приносятся или уносятся из почвы. Таким образом, во всех случаях наблюдается определенная динамика веществ.
В качестве примера можно привести изменение содержания растворимых солей в грунтовых водах при поливе. Так, полив луговых слабозасоленных почв привел к тому, что в грунтовой воде, уровень которой поднялся, содержалось больше солей, чем до полива. Это было связано с тем, что поднявшаяся вода растворила соли, содержащиеся в верхней части почвы. Этому же способствовала фильтрующаяся через почву поливная вода.
Все почвенные реакции, как и любые химические реакции, связаны с температурой воздуха, а следовательно, и почвы. Повышение температуры ускоряет реакции, увеличивает растворимость твердых соединений, уменьшает растворимость газов и т. д. Повышение температуры в интервале двадцать — тридцать градусов усиливает активность микроорганизмов. Положительные температуры — непременное условие жизни растений. Только когда температуры устойчиво превысят пять — десять градусов, большинство растений начинают вегетировать, поглощать в большом количестве углекислый газ,
Таким образом, почвообразование включает множество процессов, химических реакций всех типов, вплоть до радиоактивного распада веществ. Но известно, что такие необходимые для осуществления большинства реакций условия, как влажность (поступление воды) и температура, для многих почв изменяются как в течение года, так и по годам. Часть условий, например температура и в меньшей степени влажность, меняются циклически. Так, в течение годового цикла меняется влажность почв от избытка весной, сразу же после снеготаяния, до недостатка летом, в жаркие месяцы, от иссушения в сухой период до переувлажнения во влажный.
Для многих почв характерна циклическая смена нагревания и охлаждения, циклично и поступление в почвы и на их поверхность органического вещества. Например, в средней полосе максимум опада поступает осенью. Второй максимум отмечается в марте — апреле при таянии снега. В дубово-хвойных лесах Гималайских гор максимум поступления опада приходится на апрель — май — начало дождевого сезона.
Цикличность в поступлении опада сопряжена с наличием у растений периода покоя, связанного с низкими температурами или с засушливым периодом. К этим паузам в развитии биогеоценоза и приурочено увеличение поступления органического вещества в почву.
Кроме годичного цикла есть суточные циклы. Для них также характерны чередования в изменении температуры, колебании влажности верхнего слоя почвы, а также активности микроорганизмов. Так, в черноземах Алтая влажность пахотного слоя в летние месяцы в утренние часы обычно выше, чем в вечерние. Это увеличение влажности связано с конденсацией водяных паров в верхних слоях почвы при их остывании.
Кроме суточного и годового циклов есть и многолетние, связанные с активностью солнца, с чередованием климатических периодов и т. д. Смена периодов приводит к смене скорости и даже к изменению типа почвообразования.
Многие почвенные процессы, зависящие от циклических процессов, происходящих в природе, сами не цикличны, точнее, необратимы, например, разрушение минералов (полевых шпатов, слюд и пр.), которые не могут вновь синтезироваться. Для образования им необходимы высокие давления и температуры глубинных слоев планеты. Поступление в почву, образование и разложение в ней органических веществ хоть и циклично, но также необратимо. Органическое вещество окисляется, и в процессе его окисления образуются специфические и не специфические для почвы соединения. Постепенно они тоже окисляются. Но поступление новых веществ из опада и подстилки как бы восстанавливает убыль этих соединений.
Всю совокупность процессов в почве можно свести к определенным микропроцессам (как их назвал профессор А. А. Роде), например, к процессам разрушения первичных минералов, унаследованных от материнской породы, к процессам образования вторичных минералов в почве, синтезу гумусовых веществ, окислению гумусовых веществ, передвижению воды, процессам адсорбции и десорбции веществ на поверхности почвенных частиц, к реакциям обмена и замещения элементов в разных соединениях почвы и др. Сами по себе эти процессы не несут никакой почвенной специфики. Они могут проходить и в других природных образованиях и условиях, в том числе в океане, реках, атмосфере, то есть во всех биокосных «телах». Всюду, где косная материя контактирует с живой, будут идти перечисленные процессы.