Почвенный покров Воронежской области

Формирование почв

  1. Формирование почв.
  2. Свойства почвы.
  3. Почвы Воронежской области.
  4. Экологические проблемы почв. Охрана почв.
  5. Другие статьи о почвах.

Почва. Почва, или, как часто говорят, земля, – это очень сложное природное образование. Она имеет сложную структуру, а в её состав входят десятки различных веществ. Почва – это поверхностный слой суши, изменённый под влиянием внешних условий и обладающий плодородием. Почвы могут быть только на суше, в водоёмах их нет.

Человек заинтересовался почвой уже в глубокой древности, когда начал заниматься земледелием. Впервые её стали изучать древнекитайские учёные в 3-м веке до н.э. Однако, как наука почвоведение (или учение о почвах) оформилось в конце XIX в. Его основоположником считается русский учёный Василий Васильевич Докучаев.

На материках Земли в разных географических поясах формируются неодинаковые почвы, что определяется факторами почвообразованияя. Это природные объекты и процессы, совместно влияющие на образование почвы. Трудно выделить среди них главный. Все они важны для почвообразования – сложного процесса превращения горной породы в почву.

Факторы почвообразования. Существуют различные факторы почвообразования. Часть из них выделил ещё В. В. Докучаев, а другие были добавлены позднее.

1. Почвообразующая (материнская) порода. Это горная порода, на основе которой, то есть из которой, формируется почва. Горные породы имеют различный химический состав, неодинаковую плотность, водопроницаемость, по-разному растворяются водой. В результате почвообразования на разных породах возникают почвы с песчаным, супесчаным, глинистым или другим механическим составом. Этот показатель определяет соотношение частиц разных размеров в почве. От механического состава зависят некоторые свойства почвы. Например, песчаную почву вскопать гораздо легче, чем глинистую. Она быстро пропускает влагу, и в ней растения чаще нуждаются в поливе. Глинистая почва хорошо удерживает воду и более пластична. Но на таких почвах корни растений могут испытывать дефицит воздуха. Лучшими почвами считаются сформировавшиеся на суглинках и лёссах. В целом 50–60% объёма и более 90% массы почвы приходится на горную породу (минеральные вещества).

64 1

Почвообразующая порода – суглинок.

 

2. Рельеф также активно влияет на почвообразование. Склоны, имеющие разную экспозицию, то есть по-разному ориентированные относительно сторон горизонта, неодинаково прогреваются солнцем. Горные хребты влияют на перераспределение осадков, задерживая влажные воздушные массы. После дождя вода быстро стекает вниз по склону и размывает почву. Поэтому крутые склоны способствуют водной эрозии почв, и на них почва имеет меньшую толщину (мощность). В понижениях смытая почва, напротив, может накапливаться.

66 1

Почвы на склонах обычно сильно смыты и имеют небольшую мощность.

 

3. От климата зависит, сколько тепла и влаги получает территория. Климат определяет, как хорошо почва прогревается солнцем, какую часть года в ней активны организмы, влияющие на почвообразование, будет ли почва промерзать зимой и многое другое.

4. От климата зависит преобладающая растительность. Она влияет на химический состав, количество и периодичность поступления на поверхность почвы и в почву органических веществ. Растения могут поселяться непосредственно на горной породе, которая впоследствии преобразуется в почву. Из опада растений формируется органическая часть почвы (гумус), которая перемешивается с горной породой. С опадом в почву поступает накопленная растениями солнечная энергия.

Тип растительности оказывает различное влияние на почвообразование. Так, листва разлагается гораздо быстрее, чем хвоя, которую микроорганизмы перерабатывают с трудом. В тайге неразложившиеся иглы лежат на поверхности почвы по несколько лет. Трава разлагается гораздо быстрее, чем стволы и сучья деревьев. В степях или саваннах бóльшая часть растений – это травы. Их опад разлагается очень быстро. Кроме того, значительная часть степного опада – это корни однолетних трав, которые уже находятся в почве и перерабатываются в гумус быстрее всего. Чем больше опада и чем проще он разлагается, тем плодороднее почвы.

5. Почвенные животные активно перемешивают почвенную массу, рыхлят её. Питаясь растениями или их опадом, они измельчают растительную массу, перемещают её по почве, перемешивают с минеральными веществами. Особенно важны для почвообразования дождевые черви.

6. Почвенные микроорганизмы разлагают органические вещества до неорганических, участвуя в круговороте веществ в почве. Некоторые бактерии, называемые азотфиксирующими, живущие на корнях бобовых, накапливают в почве соединения азота.

7. Вода необходима для многих процессов в почвах. Минеральные вещества перемещаются в почве в виде растворов. Без воды растения и почвенные животные не смогут существовать. На почвообразование влияет и глубина залегания подземных вод. Вода, просачивающаяся в почву после дождя или снеготаяния, может вызвать вымывание гумуса вниз по почвенному профилю.

8. Хозяйственная деятельность человека со временем всё активнее преобразует природу. Во время строительных работ и добычи полезных ископаемых почвенный покров нередко уничтожается. Почва перемещается с места на место. При распашке нарушается структура почвы, а обработка полей тяжёлой техникой вызывает её переуплотнение. Почвы могут загрязняться выбросами промышленных предприятий, ядохимикатами, минеральными удобрениями. Хозяйственная деятельность человека вызывает многие экологические проблемы почв, но так бывает не всегда. В некоторых районах Земли, например, в пустынных оазисах, напротив, почвы более плодородные, чем в их окрестностях. На севере Европы, где с полей в течение сотен лет убирались камни, почвы также увеличили своё плодородие.

9. Любые процессы имеют определённую длительность. Поэтому одним из факторов почвообразования является время. Например, чернозёмы Воронежской области сформировались примерно за 10 тысяч лет.

 

Свойства почвы

Из чего состоит почва. Обобщённо почву можно разделить на две части. Первая – это частицы горной породы, на которой почва образовалась. Они в первоначальном или изменённом водой, климатом, организмами виде образуют почвенный скелет. Другое их название – минеральная основа почвы.

Вторая часть почвы – это различные органические вещества, попадающие в неё в основном с опадом растений. В почве они преобразуются в гумус, определяющий почвенное плодородие. Гумус – это не одно вещество, а группа сложных органических веществ.

Плодородием называют способность почвы обеспечить растение необходимыми веществами. Оно определяет, какой урожай можно на ней получить. Обычно, чем больше в почве гумуса, тем выше урожайность. Самыми плодородными в мире считаются чернозёмные почвы, в которых может содержаться до 12% гумуса. В степи и лесостепи, где распространены чернозёмы, процесс гумификации, то есть разложения остатков растений и животных с образованием гумуса, активно протекает весной, осенью и отчасти летом, когда почвы хорошо увлажнены. В это же время гумус может вымываться вниз по профилю, а также разлагаться микроорганизмами. В летнюю засуху и в зимние морозы, когда почва замерзает, или в ней не хватает воды, разложение и вымывание гумуса не происходит. В целом, в нашей местности в течение года гумуса формируется больше, чем разлагается. В этом причина его высокого содержания в почве.

В почве имеются вещества в трёх состояниях: твёрдом (почвообразующая порода, гумус), жидком (вода и водные растворы различных веществ) и газообразном (почвенный воздух). Основная часть массы почвы (более 90%) приходится на твёрдые вещества. Они определяют структуру почвы, размеры и количество пустот и пор в ней.

Вода, содержащаяся в почве, – сложный природный раствор. В ней присутствуют и минеральные, и органические соединения. Вода снабжает ими корни растений. Без неё не смогут существовать почвенные животные и микроорганизмы. В почву вода попадает с поверхности после дождя или таяния снега. Может она подниматься и снизу вверх, от горизонтов подземных вод.

Почвенный воздух вместе с водой заполняет пустоты и поры, на которые может приходиться более половины объёма почвы. Этим воздухом дышат почвенные животные и корни растений. Поэтому в нём наблюдается повышенное содержание углекислого газа. Если плотность почвы повышается из-за переуплотнения, её свойства ухудшаются.

Структура почвы. Частицы почвы обычно имеют определённые размеры и форму – почвенную структуру. Отдельные элементы почв скрепляют друг с другом частицы гумуса. Хорошо «склеенные» частицы хуже размываются водой – почва имеет водопрочную структуру. В этом состоит одно из преимуществ богатых гумусом земель. Отдельные частицы могут иметь ореховатую, комковатую, зернистую или иную форму, что зависит от особенностей почвообразования.

Если почва активно обрабатывается, она теряет первоначальную структуру. Гумуса в ней становится меньше, и крупные частицы распадаются на пылеватые. Ухудшаются её водные и воздушные свойства.

Почвенные горизонты. Сверху вниз почва неоднородна. Она делится на части – почвенные горизонты. Сочетание горизонтов даёт почвенный профиль. Горизонты названы латинскими буквами А, В, С. В естественном состоянии почва сверху покрыта опавшей листвой или сухой травой. Это горизонт А0 – лесная подстилка (степной войлок). Ниже горизонт А – гумусовый горизонт. В чернозёмах Воронежской области он отличается наиболее тёмной окраской. Горизонт В – переходный. Здесь почва постепенно переходит в почвообразующую породу. Горизонт С – почвообразующая порода.

69 1

Почвенные горизонты. На фотографии видно изменение цвета почвенного профиля сверху вниз.

 

В почвах, формирующихся в условиях влажного климата, вверху выделяется горизонт вымывания. Из него просачивающаяся вниз вода активно вымывает гумус. Ниже находится горизонт вмывания. Сюда вымытый гумус попадает и здесь накапливается.

Если почва обрабатывается, то лесная подстилка или степной войлок на ней отсутствует, а в верхней части горизонта А появляется пахотный горизонт Апах.

Наибольшее плодородие имеет горизонт А. Если он маломощный, то во время вспашки возможно его перемешивание с нижними горизонтами почвы и почвообразующей породой. Этого следует избегать, так как плодородие почвы при этом снизится.

Нередко структура почвенных горизонтов нарушается по естественным причинам. Это наблюдается в нижних частях склонов и на поймах рек. Сюда поступают обломочные материалы, которые перемешиваются с почвой.

Круговорот веществ при почвообразовании. Важным в почвообразовании является постоянный круговорот веществ. Растения получают из горной породы, а позднее из почвы, необходимые им минеральные вещества. Благодаря фотосинтезу, образуются органические вещества, в состав которых входят и минеральные элементы. С опадом эти вещества поступают в почву. Там они трансформируются животными и микроорганизмами в гумус, а часть соединений разлагается до минеральных веществ. Растения вновь могут потреблять их. Так и происходит круговорот веществ. Благодаря ему, почва может неопределённо долго существовать, не истощаясь. Постепенно в почве происходит накопление гумуса, и со временем её плодородие повышается.

Почва – живая и неживая. Вы легко можете назвать многие природные объекты, относящиеся к категории живых или неживых. К каким же из них относится почва? На первый взгляд, ответ ясен – к неживым. Но не спешите.


68

I тип: 1) крупнокомковатая, 2) комковатая, 3) мелкокомковатая, 4) пылеватая, 5) крупноореховатая, 6) ореховатая, 7) мелкоореховатая, 8) крупнозернистая, 9) зернистая, 10) мелкозернистая. II тип: 11) столбчатая, 12) столбовидная, 13) крупнопризматическая, 14) призматическая, 15) мелкопризматическая, 16) карандашная. III тип: 17) сланцеватая, 18) пластинчатая, 19) листоватая, 20) грубочешуйчатая, 21) мелкочешуйчатая.

 

Образуется почва в результате взаимодействия живых организмов с объектами неживой природы. Невозможно отделить от почвы корни растений, почвенных животных, микроорганизмы. Почва – наиболее населённое место на нашей планете, хотя «местные жители» в основном малы. Здесь обитают бактерии, грибки, водоросли, черви, клещи, пауки. Почвенные организмы не только живут в почве, они её активно формируют и преобразуют. Кроме того, значительная часть почвы – это органическое вещество гумус.

Если из почвы попытаться удалить всех обитателей и органику, она превратится в обычный песок или глину. Другими словами, живая часть почвы от неживой просто неотделима. Поэтому для почвы был введён особый термин – биокосное вещество. «Био» – живое, а «косное» – мертвое. Почва – особое биокосное тело, закономерная структура из живого и неживого вещества.

 

Почвы Воронежской области

Чернозёмы. В почвенном покрове Воронежской области преобладают чернозёмные почвы, встречающиеся на 80% её территории. Они формируются под травянистой растительностью. Это одно из главнейших природных богатств нашей местности. Чернозёмы, как и многие другие почвы, получили название за свой цвет. Их верхний, гумусовый горизонт чёрного цвета. Причина такой окраски в большом количестве гумуса. Василий Васильевич Докучаев назвал за это чернозём «царём почв».

Гумуса в чернозёме до 10–12%. Также почва богата минеральными веществами. Мощность профиля чернозёмных почв до 70–90 см, а иногда достигает 100–120 см. Структура чернозёмов зернистая или комковатая, отличается высокой водопрочностью.

В 1889 году на всемирной выставке в Париже была представлена почвенная карта России и коллекция почв нашей страны. Особое место в ней занимал монолит чернозёма «Монстр», отобранный с территории современного Панинского района Воронежской области. С того времени воронежские чернозёмы считаются лучшими в мире почвами.

 DSC 0260

Памятник чернозёму в р.п. Панино.

 

Чернозёмы Воронежской области могут существенно различаться между собой строением и мощностью гумусового горизонта, богатством минеральных веществ, плодородием. У нас распространены подтипы чернозёмов: оподзóленные (похожие на подзолистые почвы тайги), выщелоченные, типичные, обыкновенные и южные. Подтипы черноземных почв изменяются при движении с севера на юг.

Чернозёмы выщелоченные встречаются на севере и северо-западе Воронежской области. Образуются на тех участках, где травянистая растительность сменилась древесной. Из-за начавшегося вымывания гумуса и минеральных веществ почвы стали менее плодородными. Мощность гумусового горизонта обычно не более 60–80 см. Содержание гумуса – до 8,5%. Запасы его в метровом слое почвы 340–550 т/га. Лучшими из чернозёмов области являются типичные. Это самые богатые по запасам гумуса чернозёмы. Мощность гумусового горизонта может превышать 1 метр. Содержание гумуса в верхних слоях – в среднем 7–11%. Запасы его в метровом слое почвы – 470–650 т/га, а на нераспахиваемых участках – до 700 т/га. Эти почвы распространены преимущественно на севере и в центре области. Обыкновенные чернозёмы менее плодородны, чем типичные. Мощность гумусового горизонта – 60–70 см, гумуса 5,5–7% (500 т/га). Эти почвы распространены в основном на юге области. Чернозёмы южные образуются на участках с относительно бедной растительностью. Южные чернозёмы наименее плодородные из всех. Мощность почвы – 40–45 см, а гумуса – 4,5–6% (350 т/га). Они встречаются на юге нашей области.

Другие типы почв. На Окско-Донской низменности распространены лугово-чернозёмные почвы. Они формируются при неглубоком залегании грунтовых вод (3–5 м). По плодородию они сравнимы с типичными чернозёмами, а иногда превосходят их.

Гумуса в верхней части их профиля до 8-12%, но с глубиной его содержание, в отличие от чернозёмов, может резко уменьшаться. Запасы гумуса в метровой толще – до 700–780 т/га. Главный их недостаток в том, что они часто переувлажнены, и во влажные годы посевы на них могут вымокать.

Под лесными массивами формируются серые лесостепные почвы. В них, как и в выщелоченных чернозёмах, активно происходит вымывание веществ из горизонта А вниз. Эти почвы в верхней части профиля содержат до 6–12% гумуса, а на глубине 30 см уже 2–2,5%. Гумуса в метровой толще (260–380т/га). Мощность профиля 50–60 см. Структура почвы ореховатая. Иногда такие почвы называют «лесные чернозёмы».

В Воронежской области встречаются небольшие участки засоленных почв – в основном солоди и солонцы. Первые характерны для суффозионных блюдец под небольшими лесами. Появление солонцов связано с соленосными почвообразующими породами, палеогеновыми морскими глинами. Плодородие засоленных почв низкое. На них не растёт бóльшая часть культурных растений.

В Воронежской области встречаются и другие типы почв, изучаемые почвоведами. Свои почвы формируются на склонах и днищах балок, на речных поймах и в других местах. Изучение почв необходимо для их грамотного использования, получения высоких и устойчивых урожаев.

 

Экологические проблемы почв. Охрана почв

Экологические проблемы почв. Хозяйственная деятельность человека в последние десятилетия оказывает всё большее воздействие на природу. Изменяются все оболочки планеты и все компоненты природы, в том числе почва.

Почвы могут полностью или частично уничтожаться при строительных работах и добыче полезных ископаемых. Их снимают с территории будущей стройплощадки или карьера, нередко смешивают с почвообразующей породой или строительным мусором. Снятые почвы следует собирать и вывозить на участки, которым требуется повысить плодородие. В последние годы так в основном и поступают.

Сильно изменяются почвы под влиянием сельского хозяйства. Неправильная вспашка полей вдоль склона, а не поперёк, активизирует водную эрозию почв. На полях появляются эрозионные промоины, овраги. Ценные почвы попадают в конусы выноса, выносятся в реки, попутно их загрязняя. На полях уменьшается мощность почвенного профиля, содержание гумуса и минеральных веществ. Так ценные сельскохозяйственные угодья превращаются в бросовые эродированные земли.

С распаханных полей ветер может выдувать мелкие частицы почвы, вызывая ветровую эрозию, напоминающую по последствиям водную. Почва теряет гумус, уменьшается мощность почвенного профиля.
Обработка полей тяжёлой сельскохозяйственной техникой – тракторами, комбайнами, сеялками – вызывает переуплотнение почвы. Увеличивается её плотность, уменьшается количество пустот. Это затрудняет проникновение к корням растений воды и воздуха, негативно влияет на почвенную фауну.

74 1

Глубокая пахота и почвенная эрозия способствовали разрушению почвы и выходу на поверхность почвообразующей породы (мела).

 

Растения извлекают из почвы разнообразные вещества, необходимые для их роста. Когда с полей убирают урожай, вместе с ним выносят и эти вещества. В естественных условиях с растительным опадом минеральные вещества возвращаются в почву и вновь могут потребляться растениями. На полях этого часто не происходит, а дефицит веществ приходится ликвидировать с помощью минеральных удобрений.

В почве одновременно происходят два противоположных процесса: гумификация органических остатков с образованием гумуса и разложение гумуса до минеральных веществ. Пока мёртвая органика поступает в почву, содержание гумуса сохраняется на нормальном уровне или повышается. Но с полей почти вся растительная масса увозится с урожаем. В результате содержание гумуса в почве снижается, начинается дегумификация. Её ликвидируют внесением органических удобрений.

Если среди почвообразующих пород имеются соленосные или вредные соли есть в подземных водах, может происходить засоление земель. Усиливает его неправильно проводимое орошение, особенно в странах и регионах с засушливым климатом. Природная вода обычно содержит различные минеральные вещества. При орошении вода потребляется растениями или испаряется, а соли остаются в почве. Если орошение проводить в течение многих лет, то может начаться засоление земель.

Промышленные предприятия, тепловые электростанции (ТЭС), транспорт выбрасывают в окружающую среду много загрязняющих веществ, которые попадают на поверхность с атмосферными осадками. При сельскохозяйственном производстве на поля вносятся ядохимикаты и большое количество минеральных удобрений. Все эти вещества могут загрязнять почву, что ухудшает условия роста растений и обитания почвенных животных. Если загрязняются почвы на поле, то из них вредные вещества могут попасть в урожай, вызвать заболевания у людей.

Опасным процессом является подкисление почвы. Промышленные предприятия, тепловые электростанции, транспортные средства выбрасывают в воздух соединения серы, азота и других химических элементов. За счет реакций в атмосфере из них образуются кислоты, которые, попадая на почву, вызывают её подкисление. Основная мера борьбы с этим явлением – известкование земель, то есть внесение в них молотого известняка.

К опасным процессам относится переувлажнение земель – подъём уровня подземных вод. Вода, заполняя пустоты в почве, ухудшает снабжение почвенных животных и корней растений воздухом. Начинаются процессы оглеения, характерные для почв тундры.

Существуют и другие процессы, ухудшающие состояние почвы. Многие из них начинаются под влиянием хозяйственной деятельности человека.

Охрана почв. Несомненно, почвы нуждаются в охране. Существует много способов защиты почв и улучшения их состояния. Все мероприятия, направленные на улучшение свойств земель и повышение их плодородия, называются мелиорация.

Для защиты земель важно грамотно использовать территорию. Например, крутые склоны с высокой опасностью развития водной эрозии вообще не следует использовать под пашню или пастбище. На них лучше посадить деревья, кустарники. Пахать участки с уклоном необходимо поперёк. На крутых склонах создают искусственные террасы, снижающие размыв.

Для борьбы с засухой и водной эрозией строят пруды. Для восполнения дефицита минеральных и органических элементов в почву вносят удобрения. На полях нужно чередовать разные сельскохозяйственные культуры. Они могут выращиваться на том же участке не чаще одного раза в 4–5 лет, а некоторые и ещё реже. Чередование сельскохозяйственных культур на полях и во времени называется севооборот.

76

Принципиальная схема мелиоративных мероприятий (по В. М. Смольянинову). Мероприятия: 1-агротехнические; 2-лесомелиоративные; 3-простейшие гидротехнические противоэрозионные; 4-каскад водоудерживающих и фильтрующих водоёмов; 5-залужение склонов балок; 6-уровень подземных вод.

 

Между полями необходимо высаживать лесополосы. Они защищают почву от водной и ветровой эрозии, улучшают микроклимат. В лесополосах могут поселяться птицы и хищные насекомые, защищающие поля от вредителей.

Следует строго ограничивать хозяйственную деятельность в водоохранных зонах рек и озёр. Здесь необходимы не поля, а луга или леса, не допускается застройка и распашка.

В Воронежской области накоплен большой опыт защиты почв. С конца XIX века в области В. В. Докучаевым, его коллегами и учениками начаты исследования способов защиты земель. С 1892 г. в Каменной степи, на территории нынешнего Таловского района, организуется лесной питомник, начинается строительство прудов и высадка первых лесополос. С того времени ведутся комплексные научные исследования преобразования природы. Ставятся эксперименты с лесополосами различного видового состава и размеров, строятся пруды. В наши дни здесь находится Воронежский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-чернозёмной полосы им. В. В. Докучаева.

В послевоенные годы в Воронежской области массово высаживались лесополосы, производилось облесение подвижных песков, строились искусственные водоёмы, повсеместно внедрялись севообороты.

72 1

Лесополоса вдоль поля.

К сожалению, в 1990-х и 2000-х гг. в области резко сократились мелиоративные работы. Многие лесополосы погибли или были вырублены без последующего восстановления. Разрушились плотины многих прудов. На многих полях не поддерживаются севообороты.

В настоящее время в области действует две программы восстановления лесов. Возобновляется строительство мелиоративных объектов. Учёными Воронежского агроуниверситета разработана особая агроландшафтная система земледелия, учитывающая особенности рельефа при размещении сельхозугодий. 

Немыкин А. Я. Географическое краеведение Воронежской области. 7 класс: учебно-методическое пособие / А. Я. Немыкин. – 3-е изд., испр. – Воронеж, 2019. – 96 с.


 

Полезные ссылки:

  1. Статьи о почвообразовании и почве, как особом природном теле
  2. Строение и состав почвы.
  3. Землеустройство и рекультивация земель.
  4. Почвы Воронежской области.
  5. Практические занятия, полевая практика... по почвоведению (34 Мб). То же в худшем качестве.