Да, для нас это грязь на калошах,
Да, для нас это хруст на зубах,
И мы мелим, и месим, и крошим
Тот ни в чем не замешанный прах.
Но ложимся в нее и становимся ею,
Оттого и зовем так свободно — своею.
А. Ахматова “Родная земля”
У каждой территории есть свой определенный возраст (“возраст страны”, как говорил В. В. Докучаев). Есть территории молодые, например Прикаспий, а есть и древние, такие как Восточная Сибирь, Урал. Но не всегда “возраст страны” совпадает с возрастом почвы, сформировавшейся на территории этой страны. Прикаспий, например, территория молодая, недавно освободившаяся от вод Каспийского моря (так называемая Хвалынская трансгрессия), и почвы на этой территории молодые: бурые степные, солончаки, солонцы, светло-каштановые. А на древних территориях Уральских гор, как мы видели, идет еще первичное скальное почвообразование. В первом случае эволюция территории и эволюция почв идут синхронно всего лишь 3—7 тысяч лет. На Урале возраст страны составляет десятки и сотни миллионов лет, а почвы там совсем молодые, первичное почвообразование происходит на наших глазах. Еще разительнее пример одновременности формирования территории и почв представлен в поймах рек. На современных речных аллювиальных наносах формируются современные пойменные почвы во всем многообразии их морфологии, строения, гидрологического режима и т. д.
Мы не случайно в начале этой главы заговорили о “возрасте страны” и возрасте почв, поскольку возраст — это характеристика фактора времени, выделенного В. В. Докучаевым в особый фактор почвообразования. Особый, потому что без него не происходит вообще никакого почвообразования. Почва — продукт взаимодействия почвообразующих факторов во времени. Изменялись условия, изменялся и характер взаимодействия. На каком-то этапе развития определяющими были одни факторы, на каком-то — другие, то есть менялось их соотношение во времени, причем ни один из этих факторов никогда не равнялся нулю, что особо подчеркивал В. В. Докучаев.
Неоднородность лика Земли, то есть неоднородность биосферы, определила неоднородность почвенного покрова планеты, который по мере развития сам стал важнейшей характеристикой неоднородности биосферы.
В. В. Докучаев не только создал научное почвоведение, он открыл и обосновал законы распределения почв в зависимости от рельефа местности, от состава материнских пород, от характера растительности, от климатической обстановки и т. д. Открытые им закономерности в распределении конкретных почв позволили ему увидеть и более общие закономерности в распределении почв на планете — широтная зональность на равнинах и вертикальная зональность в горах. Докучаев первый осознал, что мозаика почвенного покрова — это следствие разного происхождения почв, их генезиса, вызванного произвольным сочетанием факторов почвообразования. В этом смысле основная заслуга Докучаева состоит в открытии географо-генетического метода как основного метода почвоведения. В географии почв основной метод — картографический.Застолетие, прошедшее с момента создания генетического почвоведения, были составлены десятки тысяч различных почвенных карт от крупномасштабных (1:10000— 1:50000) карт отдельных территорий и хозяйств до мелкомасштабных карт конкретных регионов, стран и всего мира. Почвенная карта позволяет увидеть целую гамму ранее не известных закономерностей в распределении почв и дает стимул для постановки новых фундаментальных или прикладных проблем. Огромные перспективы в развитии почвенной картографии появились в связи с применением аэрофотосъемки и космической съемки. Последние знаменуют целую революцию в картографии и выводят почвенные карты из категорий статических картин в область исследования динамики почвообразования и почворазрушения за обозримые отрезки времени.
В современном почвоведении, как и в других науках биосферного класса, происходит сложный процесс поиска качественно новых подходов к исследованию почв, в основном нацеленных на разработку общих и конкретных вопросов бонитировки. Докучаевская историко-генетическая концепция изучения почв получает новый импульс развития благодаря современным методам и приборам для исследований.
Сейчас наступает время дополнить генетико-типологический подход к почвам изучением разного рода фенетико-экологических неоднородностей в составе и свойствах почв. Подчеркиваем, что речь идет о дополнительных, встречных направлениях, объединенных приоритетом докучаевского историко-генетического подхода к эволюции и генетике. Генетика была и остается доминантой над фенетикой и экологией. Точно так же и в почвах, и в почвоведении генезис почв остается доминантой над фенетико-экологическими, в том числе “молодыми”, свойствами, вызванными хозяйственной деятельностью человека. Это обусловлено не только логикой развития науки о почве, но и реальной человеческой практикой. Почвенный покров планеты, ее “кожа” (геодерма) испытывает в наши дни мощный прессинг человеческой деятельности. Мы приближаемся к такому состоянию, когда каждый клочок земли, покрытый почвой, становится не только материально производительной силой, но и моральным символом процветания человечества и плодородия почв.
Думается, что В. В. Докучаев не простил бы поколению своих учеников и последователей конца второго тысячелетия увлечения только общими вопросами о зонах природы и почв, а не научным исследованием состава и свойств почв конкретных “клочков” земли.
Почва существует самостоятельно, имеет свое особенное происхождение и свои собственные, только ей одной присущие свойства. Почву можно рассматривать как трехмерное образование, чьи свойства меняются как в пределах достаточно больших пространств, так и на сравнительно малых расстояниях, измеряемых метрами и даже сантиметрами. Еще на заре своих исследований В. В. Докучаев обратил внимание на неоднородность почвенного покрова: “... западины пестрили степь, как оспины лицо”. Однако развитие почвоведения в то время шло по пути типизации и выяснения зональности в распространении почв. Дальнейшее развитие почвоведения и смежных наук позволило комплексно подойти к анализу причин формирования почвенной неоднородности разного масштаба.
В основе строения почвы, ее морфологии, физических и химических свойств лежат различные почвенные горизонты (слои), в совокупности составляющие почвенный профиль. Выделяют три основных горизонта: поверхностный (горизонт А) — максимально измененный почвенными процессами, насыщенный корнями, обогащенный органическим веществом, богатый жизнью, и нижний, подпочвенный (горизонт С) — почвообразующая, или материнская, порода, из которой возник почвенный горизонт. Эти два основных горизонта разделяет переходный горизонт В. Иногда в почвенном профиле выделяют подгоризонты A1, а2, B1, В2, ВС и так далее.
При полевых описаниях почвенного профиля почвовед уделяет внимание влажности почвы, ее цвету, характеру структурированности, механическому составу (песок, суглинок, глина и др.), плотности, характеру перехода одного горизонта в другой, насыщенности корнями, наличию заметных инородных предметов (камни, кости), а также конкрециям — почвенным новообразованиям. В конце полевого описания почвовед обязан дать почве полевое название. Дело это нелегкое и требует хороших профессиональных знаний. Почвоведы-полевики с большим опытом чтения почвенного профиля были раньше в цене. Полевые описания и основанные на них почвенные карты были основой исследования почв для различных целей.
В почвоведении существуют два основных метода исследования почв: сравнительно-географический и стационарный.
Первый основан на изучении распределения почв по земной поверхности в зависимости от характера горных пород, рельефа (макро-, мезо- и микрорельефа), гидрологии, типа растительного покрова, экспозиции склонов и некоторых других данных. Такое широкое знание мозаики почвенного покрова позволяет сравнительно полно увидеть не только географические и топографические закономерности в распределении почв, но и дедуктивным путем понять ход их развития. Поэтому сравнительно-географический метод часто называют географо-генетическим и рассматривают как основной метод докучаевского почвоведения.
Второй, стационарный, метод исследования применяется для изучения динамики почвенных процессов во времени или для анализа статистических неоднородностей в составе и структуре почв. Освещая в основном временной аспект почвообразования (суточный, сезонный и годовой циклы), стационарный метод позволяет высказать суждение об изменении почв во времени.
Оба этих полевых метода в почвоведении взаимно дополнительны (комплементарны) и в сочетании могут служить руководством к познанию эволюции почв на конкретной территории.
В этом отношении именно экспедиционные полевые работы создали славу русскому почвоведению. Знаменитые докучаевские экспедиции (Азербайджанская, Средневолжская, Волго-Донская и др.), почвенные работы в ряде областей и регионов в годы первых пятилеток много дали и для народного хозяйства страны, и для развития научного почвоведения. Конечно, химические исследования сухих лежалых проб мало что дадут для суждения о свойствах почв и их плодородии. Почвы надо исследовать непосредственно в поле, увеличив масштаб и улучшив качество экспедиционных работ. Для этого существуют соответствующие методы и методики (ионометрия, экспрессные химические методы, дистанционные, в том числе авиационные, исследования и т. д.). Слабо используют почвоведы и аэрокосмические методы.
Гипертрофия лабораторных методов исследования почв, лишение полевых исследований их приоритетности так же вредны для науки, как и полная неисследованность почв в природе. Лабораторно-аналитические методы при всей глубине и точности — это лишь дополнительные частные исследования. Все дальше отрываясь от природы, замыкаясь в стенах лабораторий и асфальте городов, почвоведение неизбежно приходит к упадку и лишается своего престижного положения центральной дисциплины естествознания.
Упрек в увлечении приборами и в забвении описательных методов может показаться странным. Но думается, что звучит он очень своевременно. Три с половиной миллиона биологических видов на Земле, и каждый из них — совершенство и загадка. А что мы знаем о них? Порой только названия, которые сами же и дали...
А Человек — это ли не загадка? Не испорченный шумом, не отравленный вредными веществами человек тишины и красоты, раздумий и музыки — явление особое. Благодаря повышенной наблюдательности он ощущает полифонию Природы, букеты запахов, красоту форм. Об одном таком человеке, кстати, имеющем отношение к почвам, и пойдет речь.
Работал в Ростовском университете профессор с “нестандартной”, как теперь говорят, судьбой. Звали его Василько Васильевич Акимцев. В первую мировую войну он служил в русском экспедиционном корпусе во Франции. После Октябрьской революции корпус был расформирован, а его солдаты и офицеры оказались неприкаянными в чужой стране. В этой суматохе, да еще не у себя дома, повели себя люди по-разному. А тут еще ностальгия — тоска по Родине. Тяжелое это заболевание, особенно для русского человека. Заболел ею и Акимцев. В отличие от других Василько Васильевич нашел в себе силы и длинным кружным приключенческим путем через Северную Африку, Турцию и Персию отправился на родину. И в конце концов добрался до Азербайджана, где в то время работала почвенная экспедиция под руководством профессора С. Н. Тюремнова. К ней Акимцев и “приткнулся”. Шли годы, и Василько Васильевич стал крупнейшим исследователем почв Кавказа. Кавказ всегда ассоциировался с виноградарством и виноделием. Известно, что после злаковых виноград был древнейшей сельскохозяйственной культурой. Множество научных трактатов посвящено виноделию, лирика всех времен воспевает вино, но мало кто поднялся до понимания того, что в основе его сказочного букета лежит дыхание и жизнь почв, родивших виноград.
Как настоящий почвовед, Акимцев прекрасно “слышал” почву. Вот одна из его удивительных записей.
“В 1946 году нами была сделана попытка на основе современного генетического почвоведения наметить общие закономерные связи между типом и качеством вин и почвенными условиями.
В краткой формулировке они следующие.
Подзолистые почвы с кислой реакцией, малым содержанием органических веществ и слабой минерализацией почвенных растворов дают наиболее совершенные столовые вина легкого типа (имеретинские, бордоские, рейнские).
Бурые и коричневые почвы со слабой кислой реакцией, большим содержанием минеральных коллоидов и карбонатными нижними горизонтами формируют тяжелые столовые вина (кахетинские, венгерские, бургундские, североитальянские).
Переходные коричнево-подзолистые почвы характерны промежуточными типами столовых вин (во Франции “маленькие бургундские”). Они дают легкие десертные вина типа сотернских, токайских, ауслезевейнов, оригинальные вина Западной Грузии (Хванчкара) и др.
Перегнойно-карбонатные почвы (рендзины) коричнево-подзолистой зоны для виноделия представляют особый интерес. В районах этих почв созданы непревзойденные образцы игристых вин (шампанское во Франции и советские в Абрау). Они дают наиболее тонкие виноградные водки (коньяки, арманьяки, имеретинскую чачу) и разнообразные столовые вина высоких классов.
Розовые субтропические почвы (терраросса), характеризующиеся высоким содержанием полутораокисных коллоидов и карбонатов, благоприятствуют получению ароматных и гармонично сложенных десертных и ликерных вин (крымские мускаты, французские люнели, мальвазии, итальянские лакримакристи и др.). Наиболее тонкие, но малоэкстрактивные вина получаются на сильно известковых и крутых склонах. Более жаркие районы известны такими выдающимися винами, как опорто (портвейны), малага, марсала и другие.
Черноземные почвы с нейтральной реакцией и значительным содержанием перегнойных веществ характерны обильными урожаями виноградной продукции, дающей разнообразные, преимущественно простые вина. Более ценные вина получаются на легких почвах и на склонах в речных долинах (некоторые молдавские, южноукраинские, донские).
Каштановые почвы со слабощелочной реакцией, используемые обычно в условиях искусственного орошения, обеспечивают максимально возможные урожаи винограда. Они дают удовлетворительные белые столовые и сравнительно хорошие крепленые сладкие вина. Лучшими почвами являются лесостепные серо-каштановые и горно-каштановые, дающие нередко тонкие и деликатные образцы среди мухранских, шамхорских, геджухских, матрасинских, баянских, североармянских, среднеазиатских и других вин.
Сероземные почвы сухих субтропиков с щелочной реакцией, небольшим количеством перегноя и с минерализованными растворами повышенного осмотического давления являются одними из лучших для производства крепкосладких вин (ереванские, среднеазиатские, ширазские, исфаганские, алжирские, констанцские).
В сероземной и каштановой зонах Советского Союза встречаются особые сульфатные (гажевые) почвы и карбонатные белоземы. На основании устного сообщения М. А. Ховренко, изучавшего в Испании технологию хересного производства, можно прийти к заключению, что выделенные нами на Кавказе сульфатные почвы (1931) есть не что иное, как испанские барросы, а докучаевские белоземы — распространенные в окрестностях г. Хереса альбаризы.
Барросы, подобно нашим сульфатным почвам, формируются на гипсоносных толщах, носящих название в Испании хезо, а у нас — гажи. Тождественность их устанавливается и аналитическими данными. Барросы и альбаризы характеризуются белой окраской, зависящей от большого содержания, во-первых, гипса, а во-вторых,— углекислой извести (до 30 процентов и выше). Эти почвы представляют наилучшие субстраты для получения совершенно оригинальных хересных вин.
Аллювиальные почвы всех перечисленных зон, особенно луговые, дают высокие урожаи, но вина получаются посредственные или низкокачественные. Лучшие среди них скелетные и карбонатные (ламиани в Грузии, шиферные почвы р. Дуро в Португалии и др.).
Пески, часто без признаков почвообразования, пригодны для получения малоэкстрактивных, преимущественно купажных вин”.
Круг проблем, занимавших Акимцева, был очень широк. Он искал связи между химическим составом почв и раковыми заболеваниями, между качеством биопродукции и содержанием и составом микроэлементов в почвах. Составлял картограммы микроэлементов в почвах Ростовской области. К сожалению, роль этого славного ученого в развитии почвоведения еще не определена до конца.
Теперь вернемся к некоторым вопросам географического почвообразования.
В основе географического распространения почв лежат некоторые общие законы: закон горизонтальной (широтной) зональности, закон вертикальной (горной) зональности, закон фациальности (провинциальности) почв и закон о топографических комбинациях почв в природе (структура почвенного покрова).
Учение о зональности почв вытекает из общей концепции Докучаева о зонах природы, которые располагаются широтно в зависимости от распределения потока солнечной энергии. Закон зональности носит настолько общий характер, что не может быть руководством к реальной деятельности человека. На каждом конкретном участке или территории комбинация факторов почвообразования и интенсивность их проявления создают сложную картину почв. Познание генезиса такой почвенной мозаики и соответствия различий в свойствах почв, слагающих ее,— основная научная и прикладная задача почвоведения.
Докучаев первым составил схематические карты почвенных зон. Тогда же, в конце XIX века, им было отмечено, что в отличие от нашей Русской равнины, где почвенные зоны имеют широтный характер, на Американском континенте они распределяются меридионально. Это очень важное замечание Докучаева не получило дальнейшей разработки, что и привело у нас к пониманию зональности как широтного явления. Истинное положение дел гораздо сложнее. На наш взгляд, идеальная широтная зональность, в смысле распределения тепла и света, наблюдается только на входе в газовую оболочку планеты. Известно, что при передаче энергии, вещества или информации кроме передатчика должен существовать и приемник сигналов, однако наш “приемник” — биосфера Земли — настолько разнообразен по составу, формам и структуре, что от исходной идеальной зональности на входе в атмосферу не остается и следа. Перераспределение энергетических солнечных потоков необычайно велико и начинается оно с иррегуляции воздушных и водных потоков. Пожалуй, главным качеством “приемника” можно считать его теплоемкость. Две трети поверхности планеты заняты водой — уникальным природным соединением с теплоемкостью, равной 1, в то время как все остальные объекты биосферы и литосферы (пески, граниты, глины и т. д.) имеют теплоемкость 0,2—0,3. Поскольку реальные объекты биосферы, включая почвы, в той или иной степени обводнены, то поглощение тепла в значительной мере будет определяться степенью обводненности. Вторая особенность “приемника” (мы уже говорили об этом) состоит в неровностях земной поверхности и, соответственно, в разной экспозиции склонов по отношению к Солнцу. Это наблюдает реально каждый человек. Даже на обыкновенной пашне часть борозды, обращенная к югу, дает по сравнению с северной частью выигрыш в вегетации на неделю и больше. Таких примеров множество, включая разновременность таяния снега на разных склонах одного холма. Третья особенность “приемника” — в окраске пород, почв, сезонности или вечнозелености растительности и т. д. Чем темнее окраска, тем меньше отражается тепловых инфракрасных лучей и потому темные (черноземные) почвы прогреваются при прочих равных условиях сильнее, чем осветленные. Если же к этим особенностям “приемника” прибавить разнообразную динамику и миграции различных вещественно-энергетических потоков, то ни о какой зональной правильности не может идти речь. Пример тому — теплое течение Гольфстрим, зарождающееся в тропиках и заканчивающееся в Ледовитом океане. Это оно делает нам порт Мурманск незамерзающим в отличие, например, от акватории одесского порта.
В распределении осадков такая же неразбериха, ибо кроме неравномерности в выпадении дождей и снега для понимания реальных почвенных процессов большое значение имеют различные формы мезо- и микрорельефа. Поэтому не удивительно, что даже в области полупустынь и пустынь, где выпадает 200—300 миллиметров осадков в год, существуют различные бессточные западины, которые фактически получают влаги более 500 миллиметров в год. Естественно, что при таком разнообразии теплового и водного режимов отдельные участки земной поверхности отличаются неоднородностью, комплексностью почвенного покрова. Читателям, интересующимся проблемой, можно порекомендовать монографию Н. А. Димо и Б. А. Келлера “В области полупустыни”, вышедшую в 1906 году.
В анализ причин широтного распределения почвенных зон на Русской равнине, кроме планетарно-солнечной связи, входит еще одно “великое неизвестное” — распределение поверхностных наносов, оставленных ледником или его талыми водами. Ледник двигался с севера на юг и, несмотря на помехи различных тектонических структур (например, Среднерусской возвышенности), отлагал разные по гранулометрии наносы также в широтном зональном направлении. На севере остались скалы и камни, далее к югу валунные хрящеватые песчаные морены, далее тонкозернистые супесчаные и легкосуглинистые валунные отложения; примерно на широте Верхней Волги и Северного Подмосковья появляются легкосуглинистые пылеватые маломощные покровные суглинки. Еще южнее расположилась область среднесуглинистых лессовидных пород. И, наконец, в южной Украине и Причерноморье породы с тяжелым механическим составом. Конечно, эта картина схематична.
В схему зональных наносов вторгаются наносы другого состава. Например, песчаное полесье, долины рек, болота и т. д. Изменение гранулометрии наносов также ведет к изменению их обводненности — чем тоньше наносы (мельче частицы), тем больше влаги удерживается в них, тем дольше длится влажнолуговой период, так как капиллярная влага в тонких наносах поднимается намного выше, чем в грубых песчаных. А теплоемкость воды, как мы уже упоминали, равна 1.
Таким образом, на вопрос, чем же определяется широтная зональность почв на Русской равнине, мы не можем дать однозначного ответа. Ибо вектор нарастания инсоляции, то есть распределения солнечного тепла по поверхности Русской равнины, совпадает с вектором распределения состава послеледниковых наносов, на которых в дальнейшем формировались зональные почвы. Оба вектора направлены с севера на юг. Итак, мы имеем в одном уравнении два неизвестных. То ли Солнце как передатчик определяет широтную зональность, то ли гранулометрия наносов. Для решения такого уравнения нужно иметь второе уравнение с теми же неизвестными. И оно существует в распределении зональности почв на североамериканском материке. Как уже говорилось, распределение почвенных зон там имеет меридиональный, а не широтный характер. Но мы знаем, что положение Земли по отношению к Солнцу астрономически постоянно и потому распределение тепла в Северной Америке также имеет широтный характер. Так почему же почвенная зональность в Америке носит меридиональный характер? Да потому, что сток на большой части этого континента осуществляется с горных систем Кордильер и соответственно отложения наносов по гранулометрии изменялись от скально-каменистых россыпей гор до тонких по составу тяжелых суглинков бассейна Миссисипи. Конечно, и в Северной Америке ландшафтная и почвенная мозаика велики, что делает и меридиональную зональность столь же проблематичной, как и широтную на Русской равнине. Но тем не менее из ситуации на этих континентах мы можем решить систему двух уравнений с двумя неизвестными. Итак, судьба солнечного тепла на планете определяется не его количеством (энергией “передатчика” — Солнца), а составом и состоянием земной поверхности (характером наносов и их обводненности, характером снежного покрова, составом растительности и т.д.), то есть способностью “приемника” воспринимать и преобразовывать получаемую солнечную энергию.
Из сказанного следует, что все практические действия людей по управлению солнечной энергией могут носить активный характер в соответствии с конкретными условиями разных регионов, ландшафтов и угодий. В этом смысле ссылки на зональные условия как причины хозяйственных неудач научно некорректны. Ключ к активному управлению почвенными и биосферными процессами находится на Земле, а не в Космосе. Если бы широтная зональность существовала в ее “школьном” понимании, то как бы мы смогли ответить на вопрос, куда она исчезает, например, на огромных просторах Сибири (вечная мерзлота) и на других континентах. В этом смысле Русская равнина является уникальным, а не типичным объектом суши. В этом смысле не может быть зональных систем земледелия, а лишь региональные системы с ландшафтными подсистемами, исходя из вышеупомянутых законов зональности почв и закона топографических комбинаций почв.
В соответствии с разными комбинациями факторов почвообразования на планете возникают разные типы почвообразовательных процессов и соответствующие им разные типы почв со своей особой морфологией, химическим составом, водно-воздушным режимом, биологическими особенностями и т. д.
Среди основных типов почвообразования можно выделить тундровый, подзолистый, болотный, черноземный, сероземный, луговой, дерновый, латеритный, красноземный, мерзлотно-таежный, пустынный и другие. К особому типу эмбрионального почвообразования следует отнести скальное почвообразование, о котором шла речь выше.
В связи с тем, что нижняя граница почв постепенно переходит в материнскую породу, мощность профиля почв варьирует в широких пределах - от нескольких миллиметров до двух и более метров.
Иногда типы почвообразования различаются лишь по наличию или экстремальной интенсивности одного какого-либо фактора или компонента. Так, например, дерновый и луговой типы почвообразования протекают в условиях умеренного пояса на мелкоземистых почвообразующих породах под покровом травянистой растительности, но различаются своим водным режимом. Естественно, что оба эти типа почв находятся под влиянием атмосферных осадков, как правило, количественно одинаковых, однако в луговых почвах в отличие от дерновых наблюдается еще подпитка влагой из неглубоко лежащих горизонтов грунтовых вод. В этом смысле водный режим луговых почв круглогодично благоприятен для вегетации растительности, которая дает большую биомассу как надземной, так и корневой части. В дерновых почвах травы испытывают летнюю засуху, оживая от дождичка к дождичку. Кроме того, подпитывающая луговые почвы влага переносит из нижних горизонтов массу растворимых солей, которые накапливаются в профиле луговой почвы после испарения влаги в засушливый период года. Поэтому луговой процесс почвообразования отличается высокой интенсивностью почвенно-химических и биологических процессов, гумусообразования и, как следствие, более темной окраской профиля. Дерновые почвы, живущие без притока влаги и веществ из грунтовых вод, имеют ослабленную биологическую активность и соответственно ослабленное гумусообразование. Дерновые почвы легко отличить от луговых не только по цвету (они имеют сероватый оттенок), но и по другим морфологическим признакам и свойствам, включая плодородие.
Все почвенно-химические процессы совершаются в зависимости от щелочно-кислотных и окислительно-восстановительных условий в почве. Величина рН (о ней мы говорили в предыдущей главе) изменяется от 3—3,5 в кислых подзолистых и болотных почвах до 8 и более в солончаках, то есть концентрация водородных ионов в почвах земного шара изменяется в сто тысяч и более раз. Величина окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) варьирует от +700 милливольт в пустынных почвах жаркого климата до —100 и даже —200 милливольт в богатых органическим веществом болотных и затопленных почвах и илах, например, в почвах рисовников. Таким образом (об этом мы тоже говорили во второй главе), почвообразование совершается на планете в условиях с окислительно-восстановительным потенциалом в пределах 1 вольта. В отдельных точках заболоченных почв, в местах, где захоронено много свежей органики, окислительно-восстановительный потенциал может меняться быстро на большую величину, что порой приводит к самовозгоранию торфа и торфяным пожарам.
В зависимости от природных условий могут сосуществовать несколько разных процессов почвообразования. Например, так возникают дерново-луговые, дерново-подзолистые, лугово-черноземные, красноземно-подзолистые почвы и т. д.
Выделить почвы, которые можно считать эталонами, очень трудно, ибо на площади всегда доминируют различные переходные разновидности. Так, в лесной области средней и южной тайги доминируют различные подтипы дерново-подзолистых почв, а собственно подзолы или дерновые почвы встречаются редко. Отсутствие резких переходов между разными почвами всегда затрудняло выделение почвенных контуров на карте, однако опытные почвоведы с этой задачей справляются успешно.
Среди веществ, которые достигают в почвах значительных концентраций, встречаются соединения железа, выпадающие из растворов в виде буро-охристой гидроокиси железа, карбонат кальция (известь), а также легкорастворимые натриевые соли. Наличие этих соединений в растворе или в виде выпавших из раствора осадков влияет не только на свойства почв, но и на их окраску. По солевому составу почвенных растворов и их динамике в течение вегетационного периода можно судить о плодородии почв, равно как по их механическому составу и содержанию гумуса. Высокое содержание солей в растворах приводит к возникновению засоленных почв.
По цветовой гамме почвы исключительно разнообразны. Практически встречаются все цвета, за исключением, пожалуй, зеленого. Обычно наблюдаемый нами желтоватый цвет песков связан с охристо-желтой пленкой гидроокиси железа на поверхности песчинок. Если же надавить на такую песчинку, то тонкая скорлупка желтой гидроокиси отлетает, обнажая прозрачное, как сахар, кварцевое “нутро”. Вообще гидроокись железа придает почвам и породам красновато-желтоватые тона. Осветляющие оттенки объясняются присутствием карбоната кальция. Но основной красящей способностью обладает органическое вещество почвы — почвенный гумус, чья гуминовая кислота обладает максимальной красящей способностью. Именно она окрашивает почвы в черный цвет. Один грамм такой кислоты может окрасить несколько сотен литров воды в интенсивно-черный цвет. Комбинации этих основных красителей и дают почвам разную окраску. Так, темные тона черноземов, некоторых видов торфов и луговых почв объясняются наличием гумуса, бурые тона у иллювиальных горизонтов подзолов солонцов, красноватые красноземы и латериты обязаны своим цветом окисленным формам железа, светлые тона у сероземов и полупустынных и пустынных почв — солям кальция и натрия. В целом же почвы, прошедшие в своем развитии луговую стадию, имеют темную окраску. К ним можно отнести и наши черноземы, которые на ранних стадиях теплого послеледниковья тоже прошли луговой этап почвообразования. Иногда в болотных почвах встречаются голубые или синеватые горизонты, обязанные своей окраской синему минералу керчениту, возникающему при слабом окислении белого минерала вивианита.
Как уже говорилось, в процессе почвообразования в почве возникает много новых свойств и признаков, например появление поглотительной способности почв в разных формах. Почвам присущи также два уникальных планетарных процесса — гумусообразование и глинообразование. Глина и гумус — вещества, богатые химической энергией. Их структура по сложности не уступает структуре белков. Причем гумусовые макромолекулы построены на углеродной основе, как и все живое вещество, а глины — на кремниевой или алюмокремниевой основе. Синтез этих двух веществ в почве — одна из загадок функционирования живого вещества на планете. Здесь огромное поле для раздумий об энергетике биосферы. Добатайги доминируют различные подтипы дерново-подзолистых почв, а собственно подзолы или дерновые почвы встречаются редко. Отсутствие резких переходов между разными почвами всегда затрудняло выделение почвенных контуров на карте, однако опытные почвоведы с этой задачей справляются успешно.
Среди веществ, которые достигают в почвах значительных концентраций, встречаются соединения железа, выпадающие из растворов в виде буро-охристой гидроокиси железа, карбонат кальция (известь), а также легкорастворимые натриевые соли. Наличие этих соединений в растворе или в виде выпавших из раствора осадков влияет не только на свойства почв, но и на их окраску. По солевому составу почвенных растворов и их динамике в течение вегетационного периода можно судить о плодородии почв, равно как по их механическому составу и содержанию гумуса. Высокое содержание солей в растворах приводит к возникновению засоленных почв.
По цветовой гамме почвы исключительно разнообразны. Практически встречаются все цвета, за исключением, пожалуй, зеленого. Обычно наблюдаемый нами желтоватый цвет песков связан с охристо-желтой пленкой гидроокиси железа на поверхности песчинок. Если же надавить на такую песчинку, то тонкая скорлупка желтой гидроокиси отлетает, обнажая прозрачное, как сахар, кварцевое “нутро”. Вообще гидроокись железа придает почвам и породам красновато-желтоватые тона. Осветляющие оттенки объясняются присутствием карбоната кальция. Но основной красящей способностью обладает органическое вещество почвы — почвенный гумус, чья гуминовая кислота обладает максимальной красящей способностью. Именно она окрашивает почвы в черный цвет. Один грамм такой кислоты может окрасить несколько сотен литров воды в интенсивно-черный цвет. Комбинации этих основных красителей и дают почвам разную окраску. Так, темные тона черноземов, некоторых видов торфов и луговых почв объясняются наличием гумуса, бурые тона у иллювиальных горизонтов подзолов солонцов, красноватые красноземы и латериты обязаны своим цветом окисленным формам железа, светлые тона у сероземов и полупустынных и пустынных почв — солям кальция и натрия. В целом же почвы, прошедшие в своем развитии луговую стадию, имеют темную окраску. К ним можно отнести и наши черноземы, которые на ранних стадиях теплого послеледниковья тоже прошли луговой этап почвообразования. Иногда в болотных почвах встречаются голубые или синеватые горизонты, обязанные своей окраской синему минералу керчениту, возникающему при слабом окислении белого минерала вивианита.
Как уже говорилось, в процессе почвообразования в почве возникает много новых свойств и признаков, например появление поглотительной способности почв в разных формах. Почвам присущи также два уникальных планетарных процесса — гумусообразование и глинообразование. Глина и гумус — вещества, богатые химической энергией. Их структура по сложности не уступает структуре белков. Причем гумусовые макромолекулы построены на углеродной основе, как и все живое вещество, а глины — на кремниевой или алюмокремниевой основе. Синтез этих двух веществ в почве — одна из загадок функционирования живого вещества на планете. Здесь огромное поле для раздумий об энергетике биосферы. Добавим только, что глино- и гумусообразование происходят в почвах и илах не стерильно, а обязательно при участии микроорганизмов и других форм жизни.
Мы уже привыкли смотреть на почву, как на некий необходимый субстрат для получения урожая, забывая о ее биогеохимической роли в биосфере, складывающейся миллионы лет в течение всей эволюции самой биосферы. Ведь в некотором смысле можно сказать, что почва породила че