Почва состоит из твёрдой, жидкой, газообразной и живой частей. Соотношение их не одинаково не только в разных почвах, но и в различных горизонтах одной и той же почвы. Закономерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов от верхних горизонтов почвы к нижним и увеличение интенсивности преобразования компонентов материнской породы от нижних горизонтов к верхним. В твёрдой части преобладают минеральные вещества
 ГОРИЗОНТЫ ПОЧВЫ |
Почвы состоят из частиц различного размера, начиная от крупных валунов и заканчивая мелким грунтом и коллоидными частицами. Обычно частицы, составляющие почву, делят на глину, ил, песок и гравий. Механическая структура почвы имеет очень важное значение для сельского хозяйства, определяет усилия, требуемые для обработки почвы, необходимое количество поливов. Хорошие почвы содержат примерно одинаковое количество песка и глины; они называются суглинками. Преобладание песка делает почву более рассыпчатой и лёгкой для обработки; с другой стороны, в ней хуже удерживается вода и питательные вещества
Твёрдые частицы в естественном залегании заполняют не весь объём почвенной массы , а лишь некоторую его часть; остальную часть составляют поры — промежутки различного размера и формы между частицами и их агрегатами. В порах находятся почвенный раствор и почвенный воздух, а также обитают почвенные микроорганизмы
В состав твёрдой части почвы входит органическое вещество, основная (80—90%) часть которого представлена сложным комплексом из гумусовых веществ, или гумус. Органическое вещество состоит также из соединений растительного, животного и микробного происхождения, содержащих клетчатку, лигнин, белки, сахара, смолы, жиры, дубильные вещества и промежуточные продукты их разложения
Жидкая часть, т. е. почвенный раствор, — активный компонент почвы, осуществляющий перенос веществ внутри неё, вынос из почвы и снабжение растений водой и растворёнными элементами питания
Газообразная часть, или почвенный воздух, заполняет поры, не занятые водой. Количество и состав почвенного воздуха, в который входят азот, кислород, углекислый газ, летучие органические соединения не постоянны
 |
Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы, водоросли) и представителей многих групп беспозвоночных животных — простейших, червей, моллюсков, насекомых и их личинок, роющих позвоночных. Органические вещества в почве образуются из остатков растений и животных. Важную роль в процессе разложения играют сапрофиты. В результате деятельности живых существ образуется аморфная масса – гумус, тёмно-коричневого или чёрного цвета
Некоторые химические элементы (азот, фосфор, сера) в процессе разложения переходят из органических соединений в неорганические. Происходит так называемый процесс минерализации вещества. Воздух и вода удерживаются в почве в промежутках между её частицами
В почве частицы гумуса прилипают к глине. Гумус улучшает свойства почвы, повышая ее способность удерживать влагу и растворённые минеральные вещества. В болотистых почвах образование гумуса идёт очень медленно. Органические остатки спрессовываются здесь в торф.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ, СОСТАВ И СВОЙСТВА ОРГАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ПОЧВ
Органическое вещество является характерной особенностью вещественного состава почв, этим почва отличается от минеральной породы. Органических веществ в почвах содержится значительно меньше, чем минеральных. В верхних горизонтах минеральных почв может содержаться от 1 до 15% гумусовых соединений. Вместе с тем роль органического вещества почв в их развитии и, особенно, в создании плодородия огромна. Поэтому В.Р. Вильямc сущность почвообразования определял как синтез и разрушение органического вещества и взаимодействие его с минеральной частью почв. Количественный и качественный состав органического вещества и его распределение по профилю почвы являются важным диагностическим признаком при выделении типов почв, подтипов и более дробном делении, например, типы почв — подзолистые, серые лесные, черноземы, каштановые или подтипы — темно-каштановые, каштановые и светло-каштановые.
Читайте также: Почвы сахары в африке
Огромное значение органическое вещество имеет в образовании и формировании плодородия, что обусловливает важность изучения состава и свойств органического вещества. Сохранение гумуса в пахотном слое, создание бездефицитного баланса углерода являются проблемой номер один для всех типов почв.
Почва представляет ту часть биосферы, которая характеризуется своеобразным сочетанием различных составных геологической оболочки земли. При этом происходит взаимное проникновение друг в друга оболочек литосферы, атмосферы и гидросферы на фоне максимальной плотности живого вещества.
Биосфера — наружная область твердой оболочки шара, в которой развилась жизнь в форме организмов, населяющих поверхность суши, почву, нижние слои атмосферы и гидросферу.Биосфера по составу и свойствам является продуктом взаимодействия живой и неживой материи Земли.
Почва представляет собой биокосное тело природы и является составной частью биосферы. В составе почвы можно выделить 4 различных, но активно взаимодействующих между собой части:
1 — живое вещество, или биофаза почвы, — совокупность живых организмов. Это низшие и высшие растения, животные и микроорганизмы;
2 — биогенное вещество, или продукты жизнедеятельности живых организмов, — органические остатки разной степени разложения, гумусовые вещества и некоторые каустобиолиты;
3 — костное вещество, или минеральная (неорганическая) часть почвы. Это горные породы и минералы, которые образовались без воздействия живых организмов;
4 — биокостное вещество, или органо-минеральные соединения, которые образовались и образуются процессами одновременного воздействия костной материи и живых организмов. Это, например, простые и комплексные соли гумусовых кислот, продукты взаимодействия минералов с органическими веществами.
Благодаря чрезвычайной активности повсеместного распространения и качественного своеобразия биофаза почвы играет важную роль в биосфере и выполняет следующие функции:
1. Космическая функция биосферы почвы и космическая особенность Земли в целом состоят в создании и накоплении живого вещества благодаря жизнедеятельности земных растений. Почва играет ведущую роль в этой энергетической функции. Гумусовые вещества почвы представляют солидный запас химической энергии.
2. Концентрационная функция заключается в накоплении из рассеянного состояния и выделении химических соединений и отдельных элементов в биогенных осадочных толщах. В почве происходит избирательное накопление определенных видов веществ, например, используемых для построения тела организма или удаляемых при метаболизме. Эти продукты вовлекаются в биологический круговорот веществ и энергии.
3. Деструктивная функция — синтез и разрушение органических, минеральных и органо-минеральных соединений. Ежегодно в почву поступает с опадом от 10 до 250 ц/га органических веществ, основная масса которых разлагается, минерализуется, а часть гумифицируется.
4. Средообразующая функция — преобразование физических и физико-химических параметров почвы:
а) газовая среда создается в результате процессов фотосинтеза, дыхания и обмена, происходящих в почве, и обеспечивает выделение и поглощение О2, СО2, паров воды и других газов. Существуют теории, доказывающие, что атмосфера Земли образовалась в результате жизнедеятельности организмов;
б) окислительная функция заключается в том, что зеленые растения благодаря фотосинтезу создали кислородную атмосферу Земли. Процессы образования вторичных минералов, окисление, горение, разложение органических веществ происходят за счет кислорода воздуха;
в) восстановительная функция почвы осуществляется, в частности, анаэробными организмами в почвах и отдельных горизонтах без доступа кислорода.
5. Транспортная функция выражается в переносе веществ против силы тяжести и в горизонтальном направлении. В результате биологического круговорота за счет жизнедеятельности, например, зеленых растений происходит перенос химических элементов на значительное расстояние. Максимальные значения длины корней составляют десятки метров, т.е. происходит перемещение как минимум на это расстояние.
Источники органических веществ почвы. Органическое вещество почвы создается в результате жизнедеятельности высших, низших и микроскопических растений, а также животных. Масштабы поступлений органических веществ огромны. Так, в настоящее время общая биомасса Земли достигает 2,4∙1012 т сухого вещества, что составляет 1∙10-5% массы земной коры. В настоящее время ежегодно продуктивность живых организмов достигает 23∙1011 т сухого вещества, т.е. 1/10 части уже имеющейся биомассы. Количество поступивших в почву органических веществ зависит от общих запасов биомассы и продуктивности организмов. При этом вклад групп и отдельных организмов также неодинаков. Наибольшее значение в поступлении углерода в почву имеет фитомасса, что обусловлено большим количеством растений и более высокой их продуктивностью в сравнении с животными.
Читайте также: Прекрасный растворитель входит в состав почвы 4 буквы последняя а
На примере биоценоза дубово-букового леса, расположенного в Центральной Европе, рассмотрим состав живых организмов.
Как видно из табл. 3, биомасса наземных животных обычно меньше биомассы растений, причем 90-95% зоомассы составляют беспозвоночные животные.
Биомасса дубово-букового леса (120 лет)
Крупные млекопитающие (кабан, олень, косуля)
Мелкие млекопитающие (грызуны, хищники, насекомоядные)
В том числе дождевые черви
Главным источником органических веществ в почве являются земные растения. В результате жизнедеятельности и при отмирании земных растений значительные количества органических веществ поступают в почву. Источниками органических веществ могут быть как все высшие сосудистые растения (например, древесные — береза, ель, дуб, сосна, осина), так и низшие (например, мхи, лишайники), и многочисленные микроорганизмы растительного происхождения.
Под лесом основным источником органического вещества является лесная подстилка. Корневые системы древесных растений также образуют значительную массу органических веществ, но меньшую по сравнению с подземной массой.
Количества растительных остатков, ежегодно поступающих в почвы и на их поверхность, составляют для большинства типов растительности десятки центнеров на гектар (табл. 4). Так, под еловым лесом ежегодно в виде опада поступает 4-7 т/га органических веществ на поверхность почвы. Общие запасы подстилки при этом могут достигать 50 т/га.
Количество органического вещества, поступающего с опадом, и запасы неразложившихся растительных остатков на поверхности почв (ц/га сухого вещества) по данным Л.Е. Родина и Н.И. Базилевич, 1965 г.
Лесная подстилка или травянистый
Арктические и субарктические ценозы
Влажные субтропические леса
Древесные растения являются многолетними. Общее для них то, что у них ежегодно отмирает лишь часть органического вещества, которая синтезируется растениями. При этом 80-90% органического вещества поступает на поверхность почвы в виде наземного опада. Травянистые растения являются однолетними и многолетними, они откладывают мертвые органические остатки как на поверхности почвы, так и внутри ее за счет отмирания корневых систем. При этом 60-80% органического вещества может поступать не на поверхность, а непосредственно в почвенный профиль. Кроме этого, важным источником органических веществ в почве являются разнообразные микроскопические растения (бактерии, грибы, водоросли).
Бактерии. Содержание этих микроорганизмов в почве может достигать нескольких миллиардов на 1 г почвы. Так, при содержании 5 млрд на 1 г дерново-подзолистой почвы, а это вполне реальная цифра, общая биомасса бактерий в слое 25 мм составляет 3 т/га (они усваивают углерод готовых органических соединений).
Автотрофные бактерии усваивают углерод из углекислого газа. Для превращения углерода СО2 в органические соединения они используют энергию солнца (фотосинтез) или химическую энергию окисления некоторых веществ (хемосинтез).
Гетеротрофы (сапрофиты) разлагают органическое вещество почв, и в этом выражается особое значение бактерий.
По типу дыхания бактерии делятся на аэробные, требующие свободного кислорода атмосферы для своей жизнедеятельности, и анаэробные, не нуждающиеся в нем.
Бактерии представляют собой биологически активные живые организмы. Они интенсивно потребляют для своего питания органическое вещество. В жаркий день при оптимальных условиях бактерии на площади 1 га сжигают (окисляют) углерод со скоростью, эквивалентной 1-8 кг каменного угля в час, и могут производить энергетические затраты до 2 лошадиных сил в час.
Автотрофные бактерии осуществляют в почве важные процессы нитрификации, сульфофикации, т.е. переход одних форм химических соединений в другие.
Нитрификация заключается в окислении азота аммиака, вначале в азотистую кислоту
2NН3 + О2 = 2НNО2 + 2Н2О + 66,5 кал,
а затем в азотную кислоту 2НNО2 + О2 = 2НN03 + 17 кал.
Гетеротрофные бактерии также выполняют важные функции в почве. Особенно велика их роль в процессах превращения органических веществ и аммонификации, т.е. разложении азотсодержащих органических веществ до аммиака, а также в процессах брожения, денитрификации и других преобразованиях. Брожение углеводов идет по уравнению
С6Н12О6 = СН3СН2СН2СООН + 2СО2 + 2Н2 + 47 кал.
Читайте также: Зональные типы почв россии 8 класс конспект урока
Денитрификация представляет собой процесс восстановления нитратов до молекулярного азота. Она происходит при участии следующих групп бактерий: Psendomonas, Micrococaus, Achromobacter и некоторых других:
5С6Н12О5 + 24КNO3 = 24КНСO3 + 6СO2 + 12N2 + 18Н2О + 420кал.
В почве имеется также группа почвенных бактерий, которая участвует в биологической фиксации азота. Это аэробные почвенные организмы семейства Аzotobacter, анаэробные бактерии семейства Сlostridium и клубеньковые бактерии (Rhizobium).
Микроскопические грибы. Их количество может достигать порядка 1∙106 шт. на 1 г почвы. В почве встречаются, как правило, грибы сапрофиты, которые представлены плесневыми грибами и актиномицетами (Aspergillus, Mucor, Ttrichoderma, Penicillium, Actinomacetes). Общая биомасса грибов в почве может достигать от 1,3 до 4 т/га. Большинство грибов имеет оптимум развития в кислой реакции среды (рН = 4,5-5,5), а актиномицеты, как правило, — в нейтральной и слабощелочной среде (рН = 7,0-7,5). Значительная масса грибов наблюдается в верхнем горизонте почв. Большая часть этих живых организмов относится к свободноживущим. Плесневые грибы могут активно образовывать микоризу вокруг корней растений и таким образом вступать в симбиоз с высшими растениями. Грибы активно участвуют в процессах превращения вещества и энергии в почвах. Они агрессивно разлагают органические остатки в почвах, причем им доступны такие устойчивые к разложению соединения, как целлюлоза, лигнин и другие вещества.
Водоросли. Они находятся в почве и могут достигать нескольких десятков и даже сотен тысяч на 1 г почвы. Это автотрофные растительные организмы, способные самостоятельно синтезировать органическое вещество. Являются дополнительным поставщиком в почву органических веществ. В почве встречаются сине-зеленые, желто-зеленые и диатомовые группы водорослей. Почвенные водоросли способствуют аэрации почвы, поскольку при их жизнедеятельности высвобождается кислород. Они могут также служить пищей другим почвенным организмам. Водоросли стимулируют развитие бактерий и являются объектом питания многих позвоночных и беспозвоночных.
Дополнительным источником получения органического вещества в почве являются населяющие ее представители животного мира. К животному миру, принимающему активное участие в жизни почвы, относят различных представителей простейших, беспозвоночных и позвоночных животных.
Простейшие (Ргоtozoa). Эти одноклеточные животные могут составлять 1,5∙106 шт. на 1 г почвы. При этом общая биомасса может достигать 200-500 кг/га. Это в основном амебы(корненожки), жгутиковые инфузории, реснитчатые инфузории. Простейшие являются, помимо источника органических веществ в почвах, также и регуляторами численности почвенных бактерий, так как они питаются преимущественно микроорганизмами, населяющими почву (бактериями, водорослями, спорами грибов). Среди беспозвоночных особенно большая роль в процессах почвообразования и создания плодородия почвы принадлежит дождевым червям. Число дождевых червей может, например, достигать 1,5·106 шт. в слое почвы 45 см на площади в 1 га. При этом их общая биологическая масса может составлять 3,4-4,5 т/га. Дождевые черви затаскивают растительный опад внутрь почвенной толщи, поедают его вместе с минеральной массой и пропускают эту смесь через пищеварительный тракт. Черви могут перерабатывать и выносить на поверхность почвы до 20 г своих выделений на площади в 1 га. Переработанная земляными червями почва обычно обладает зернисто-комковатой структурой. Кроме этого, выделения (копролиты) земляных червей содержат соответственно на 370, 650 и 1100% больше азота, фосфора и калия, чем окружающая почва, т.е. черви активно изменяют общее содержание и режим основных элементов питания растений. Таким образом, в результате деятельности червей наблюдается преобразование физических свойств, а также глубокие химические изменения состава и свойств почв и грунтов.
Необходимо сказать о насекомых, которые также оказывают существенное влияние на почвообразовательный процесс. Роющая деятельность жуков, муравьев и других, использование ими некоторых компонентов для своего питания способствуют аэрации и дренированию почвы.
Среди позвоночных, активно участвующих в почвообразовании, наибольшая роль принадлежит грызунам, которые проделывают в почвенной толще много ходов, перемешивая и выбрасывая на поверхность огромное количество почвогрунта. В степных районах землерои настолько сильно перемешивают верхние горизонты с нижними карбонатными засоленными, что это приводит к образованию своеобразного микрорельефа.
- Свежие записи
- Как избавиться от мошек в цветах комнатных растений
- Что добавить в воду чтобы цветы дольше стояли
- Какие цветы сочетаются друг с другом на клумбе
- Жмых от кофе как удобрение для комнатных цветов
- Белый липкий налет на комнатных цветах как избавиться