На первый взгляд этот вопрос довольно простой. Мы живем на почве, ходим по ней, можем в своей памяти вызвать ее зрительный образ, но сформулировать исчерпывающий ответ на вопрос, что такое почва, весьма сложно. Уже это показывает, что почва далеко не простое образование.
Таким образом, Докучаев показал, что понятие о почве неразрывно связано с диалектическим представлением о ее генезисе (образовании) в результате взаимодействия факторов почвообразования. Поэтому учение Докучаева о почве получило название генетического почвоведения.
С задачей повышения плодородия тесно связано улучшение (мелиорация) почв. Отдельные участки и крупные площади часто непригодны для сельскохозяйственного использования в силу заболоченности, засоления и т. п. Улучшение этих почв возможно только на основе изучения процессов их образования.
Методы изучения почвы. Методы изучения почвы теснейшим образом связаны с учением В. В. Докучаева о почве. В результате взаимодействия факторов почвообразования почва приобретает определенные свойства, с изменением факторов почвообразования эти свойства будут закономерно меняться. «Малейшее изменение в одном из почвообразователей, — указывал В. В. Докучаев, — ведет за собой изменение в характере почвы»1. Отсюда следуют важные выводы: а) если факторы почвообразования в различных местах одинаковы, то и почва будет одинаковой; б) изучив факторы, можно предсказать, какая будет почва2.
Значение докучаевского почвоведения для физической географии. Закономерное распределение почв в связи с изменением факторов почвообразования — один из основных выводов генетического почвоведения. Этот вывод имел чрезвычайно важное значение для развития физической географии.
Краткий обзор истории изучения почвы. С момента систематического занятия земледелием человечество вначале эмпирически, а потом с помощью научных методов изучало почву. Наиболее древние попытки оценить различные почвы известны в Китае (III тыс. до н. э.) и Древнем Египте. В Древней Греции представление о почве сложилось в процессе развития античного натурфилософского естествознания. В римский период было накоплено большое количество эмпирических наблюдений над свойствами почвы и разработаны определенные агрономические приемы ее обработки.
Почва формируется на продуктах выветривания горных пород. Минеральный субстрат, на котором развивается почва, называется почвообразующей (материнской) породой. Особенности состава материнских пород определяют минеральный и оказывают существенное влияние на химический состав почвы; строение и структура пород обусловливают многие механические, водно-физические и другие свойства почвы.
Горные породы, попадая на дневную поверхность, оказываются в условиях, резко отличающихся от условий, при которых формируются изверженные и метаморфические породы. Поэтому они теряют свою устойчивость и подвергаются процессам преобразования. Сумма процессов преобразования горных пород на поверхности Земли называется выветриванием. Термин «выветривание», будучи не совсем удачным переводом немецкого слова Verwitterung, часто ассоциируется с деятельностью ветра. Поэтому для обозначения процессов преобразования горных пород на поверхности более правильным следует считать термин «гипергенез»1, предложенный в 1922 г. А. Е. Ферсманом.
Поведение различных горных пород при выветривании неодинаково. Так, например, изверженные породы ультраосновного состава в зоне гипергенеза менее стойки, чем изверженные породы кислого состава. Устойчивость горных пород к выветриванию (при прочих равных условиях) определяется минеральным составом пород, точнее, устойчивостью слагающих их минералов.
Как показано выше, выветривание — это не просто разрушение минералов, а сложный процесс, при котором часть первичных минералов полностью разрушается, часть испытывает определенное преобразование, сопровождающееся возникновением новых, вторичных (гипергенных) минералов. Некоторые из них образуются синтетически за счет продуктов разрушения первичных минералов.
Элювиальные коры выветривания в весьма редких случаях служат материнской породой почв. Современные почвы обычно развиваются на сложных продуктах гипергенеза, покрывающих поверхность суши.Наиболее распространенными почвообразующими породами являются рыхлые отложения плейстоценового возраста. Они покрывают 90% территории внетропической части северного полушария. Есть основания полагать, что аналогичное положение имеет место и в южном полушарии. Эти отложения сформированы за счет денудации и переотложения поверхностных и выветренных горизонтов горных пород. В процессе переотложения гипергенные минералы перемешивались с обломками исходных горных пород и минералов. После отложения эта смешанная масса вновь подверглась процессам выветривания. В итоге континентальные отложения — весьма сложные гипергенные образования, включающие в себя компоненты различной степени выветривания.
Условия образования отложений в значительной мере определяют их гранулометрический1 состав. Под гранулометрическим составом почв и почвообразующих пород подразумевают относительное содержание частиц различного размера. Это содержание обычно выражают в процентах по массе высушенной при 105°С почвы. Результаты гранулометрического анализа изображают в виде графика, где по горизонтальной оси откладывают размер частиц, а по вертикальной — их содержание в процентах (рис. 5).
Частицы разного размера, слагающие плейстоценовые отложения, имеют различный минералогический состав. Грубообломочные частицы — это в основном обломки горных пород. Мелкообломочные частицы представлены минералами, относительно устойчивыми к процессам выветривания. Среди них часто преобладает наиболее устойчивый — кварц. Высокодисперсные частицы преимущественно сложены глинистыми минералами.
Объемная масса характеризует массу почвы, находящуюся в естественном сложении и сухом состоянии в единице объема. Так как почва — рыхлое тело, то ее объемная масса значительно отличается от ее плотности. В верхних горизонтах почвы объемная масса равна обычно 0,8—1,2 г/см3, а в нижних увеличивается до 1,3—1,6 г/см3.
Из табл. 1 следует, что в ледниковых отложениях по сравнению с исходными горными породами несколько увеличивается содержание кремния, резко возрастает содержание предельно окисленного железа, слабо уменьшается содержание алюминия, магния и калия и сильно уменьшается содержание кальция и натрия.
В горных породах, послуживших исходным материалом для формирования плейстоценовых отложений, содержание рассеянных химических элементов неодинаково, поэтому имеются отличия в содержании этих элементов в однотипных отложениях различных районов. Так, например, в покровных суглинках центральных районов Русской равнины отмечается повышенное количество циркония; покровные суглинки Приуралья обогащены медью, никелем, хромом и ванадием; лёссовидные суглинки Северного Казахстана — титаном, молибденом, медью и др. Для каждой минералогической провинции почвообразующих пород характерны особенности содержания редких и рассеянных химических элементов, поэтому эти провинции можно называть минералого-геохимическими.
Минеральный, химический и механический составы почвообразующих пород оказывают значительное влияние на географию почв. Это влияние может проявляться непосредственно или косвенно путем воздействия на другие факторы почвообразования. Примером непосредственного влияния минерального и химического составов может служить формирование перегнойно-карбонатных почв в областях лесной зоны, где сплошь распространены кислые, сильно промытые почвы. Это объясняется тем, что в почвообразующих породах — ледниковых суглинках — в изобилии присутствуют валуны и мелкие обломки осадочных известняков. Наличие крупных масс кальцита нейтрализует кислые почвенные растворы, промывающие почву, препятствует выносу элементов питания и обеспечивает растения необходимым количеством такого физиологически важного химического элемента, как кальций. В результате на участках, обогащенных обломками известняков, формируются темные, невыщелоченные почвы, резко отличающиеся от светлых, сильно выщелоченных почв, развивающихся на ледниковых наносах, в минеральном составе которых почти исключительно присутствуют кварц и силикаты.
Для почвы характерна высокая биогенность. Именно благодаря воздействию процессов жизни на продукты выветривания происходит возникновение почвы.Появление живых организмов на Земле повлекло за собой глубокое изменение состава наружных оболочек планеты. Развиваясь около 3,5 млрд лет в океане, живые организмы около 500 млн лет назад начали осваивать сушу. В настоящее время живое вещество суши можно оценить значением около 2,5-1012 т (в расчете на сухое органическое вещество). В результате жизнедеятельности организмов осуществляется обмен газов и воды в системе почва — атмосфера — гидросфера.
Основную часть живого вещества суши составляют высшие растения, среди которых древесная растительность имеет массу сухого органического вещества 1011—1012 т; масса травянистой растительности примерно в 10 раз меньше.
По подсчетам И. В. Якушевской и В. А. Ковды (1967), зоомасса составляет (% от фитомассы); в тундре — 0,04, тайге — 0,1, широколиственных лесах — 0,28, черноземных степях — 5,8 и пустынях Средней Азии — около 4. В среднем для суши зоомасса составляет около 1% от массы фитомассы. Количественная характеристика зоомассы, приходящейся на единицу площади, колеблется от единиц до сотен и даже тысяч килограммов на 1 га.
Для нормальной деятельности растительных и животных организмов необходимы помимо упомянутых в разделе 2.1 химических элементов также другие, содержание которых часто столь незначительно, что измеряется тысячными и десятитысячными долями процента от массы золы. Некоторые из таких элементов — микропримеси — входят в состав особых соединений (витаминов, ферментов, гормонов), участвующих в регулировании жизненно важных биохимических процессов. 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).
Бактерии — это одноклеточные организмы размером в несколько микрометров1. По форме различают шаровидные (кокки), цилиндрические и извитые, а также переходные между ними. Цилиндрические бактерии, образующие внутри клетки споры, называются бациллами; не образующие спор — соб-чтвенно бактериями. Среди извитых бактерий различают вибрионы, спириллы и спирохеты (рис. 9). Есть более сложные формы бактерий — нитчатые, миксобактерии.
Огромная масса мертвого органического вещества ежегодно поступает в почву. Различное количество и состав поступающих остатков, неодинаковая направленность и интенсивность микробиологической деятельности, разнообразные водно-тепловые условия — все это способствует формированию сложного комплекса органических соединений, называемого гумусом почв. Почвенный гумус непрерывно обновляется в результате разложения и синтезирования входящих в его состав органических соединений.
Живые организмы суши, обеспечивая циклическую миграцию химических элементов в системах почва — растения, почва — атмосфера, почва — природные воды, вместе с тем трансформируют и аккумулируют радиационную энергию Солнца. Почвенный гумус, будучи наиболее важным результатом почвообразования, представляет собой один из наиболее мощных концентраторов солнечной энергии. Согласно расчетам В. А. Ковды, суммарные запасы энергии, связанные в почвенном гумусе всей суши, равны 42 -1023 Дж и превышают запасы энергии, накопленной надземной частью растительности. Так как количество энергии, поступающей от Солнца, в различных местах неодинаково, то ученые пытались выяснить зависимость межцу содержанием органического вещества почвы и географическими условиями.
Почва — чрезвычайно сложное образование, в состав которого входит твердое, жидкое и газообразное вещество. В свою очередь, каждая из этих главнейших составных частей почвы представлена различными формами. По степени дисперсности1 выделяются две формы твердого вещества почвы. Первую группу образуют сравнительно крупные частицы, размер которых превышает 0,001 мм. Это крупнодисперсная масса почвы, сложена она следующими компонентами: 1) обломками горных пород и слагающих их минералов, сравнительно устойчивых к почвообразовательному процессу; 2) минеральными новообразованиями, порожденными процессом почвообразования; 3) малоизме-ненными органическими остатками.
Дисперсные вещества образуют дисперсные системы, в которых различают дисперсную фазу и дисперсионную среду. Частицы дисперсной фазы как бы растворены в дисперсионной среде. Среди дисперсных систем выделяются грубодисперсные системы с частицами дисперсной фазы крупнее 0,1 мк и коллоидно-дисперсные системы (дисперсоиды) с частицами о,т 0,1 мк до 1 нм. Более мелкие дисперсные частицы обычно представляют собой крупные молекулы, которые образуют молекулярнодисперсные системы. Таким образом, коллоидное состояние характеризуется определенными размерами частиц.
Коллоидные свойства у почвенных частиц начинают проявляться при несколько более их крупных размерах, чем это предусматривает теория коллоидно-дисперсных систем. Ясно выраженными коллоидными свойствами обладают частицы размером от 0,001 мм и менее.
Свойство почвы задерживать, поглощать твердые, жидкие и газообразные вещества, находящиеся в соприкосновении с твердой фазой почв, носит название поглотительной способности.Поглотительная способность почв определяется различными причинами. В зависимости от причин, определяющих явление поглощения, К. К. Гедройц выделил следующие типы поглотительной способности почв.
Высокодисперсная часть почвы играет чрезвычайно важную роль в режиме почвообразования. От содержания частиц менее 0,001 мм зависит ряд физических, физико-химических и воднофизических свойств почвы. Особенно большое значение имеют высокодисперсные частицы для создания благоприятной почвенной структуры.
Наряду с твердым веществом важными составными частями почвы являются почвенный воздух и почвенный раствор. Суммарный объем почвенных пор (порозность) составляет от 25 до 60% объема почвы. Соотношение между почвенным воздухом и водой определяется степенью увлажнения почвы.
Основные химические и биологические процессы в почве могут совершаться только при наличии свободной воды. Почвенная вода является той средой, в которой осуществляется миграция и дифференциация химических элементов в процессе почвообразования. Многие вещества содержатся в свободной воде в виде истинных или коллоидных растворов, поэтому свободную почвенную воду правильнее называть почвенным раствором. Почвенный раствор играет настолько важную роль в почвообразовании и питании растений, что Г. Н. Высоцкий образно называл его кровью почвы.
Климат — один из важнейших факторов почвообразования. С этим фактором связано обеспечение почвы теплотой и в значительной мере влагой. Климатические условия определяют основную закономерность географии почв — их горизонтальную зональность.
Известно, что распространенные минералы заметно отличаются коэффициентами объемного расширения. Эта величина, например, у полевых шпатов в 2 раза меньше, чем у кварца, поэтому при периодическом нагревании и охлаждении в минералах и породах образуются многочисленные трещины. Капиллярное давление в тонких трещинах и давление замерзающей воды в более крупных способствуют механическому разрушению минералов.
Наличие воды является одним из основных условий химических, физико-химических и биологических процессов, совершающихся в почве. Для большей части почв основным источником почвенной влаги служат атмосферные осадки.
Основным источником почвенной воды, как уже известно, являются атмосферные осадки. Некоторое количество воды поступает в почву в результате конденсации пара из воздуха. Следует отметить, что более или менее значительное выражение этот процесс имеет лишь в грубозернистых и щебенистых почвах, в которые водяные пары могут проникать в относительно значительном количестве и, конденсируясь, превращаться в жидкую воду. В обычных почвах конденсация происходит в поверхностном слое толщиной 10—15 мм и поэтому вода, сконденсированная ночью, днем снова полностью испаряется. Третьим источником почвенных вод могут быть фунтовые воды при наличии капиллярной связи их с почвой.
В дальнейшем были предложены некоторые другие коэффициенты, связывающие тепловую характеристику и количество атмосферных осадков. Таковы «дождевой фактор», введенный немецким ученым Л. Лангом и представляющий отношение среднегодовой суммы осадков к среднегодовой температуре. В североамериканской литературе широко использовался «фактор влажности» Майера, равный отношению годовой суммы осадков к абсолютному дефициту насыщения воздуха влагой.
Ветер также способствует выдуванию мелких частиц почвы, переносу и осаждению их на значительном расстоянии. Ветровая миграция твердых частиц почвы имеет весьма крупные масштабы.В реально существующих почвах ветровому захвату частиц сильно препятствует их связанность. Поэтому в гранулометрическом составе атмосферной пыли преобладают частицы более мелкие, чем здесь указано. Так, например, при массовом выпадении пыли на юго-западе США более половины ее составляли частицы от 0,005 мм и меньше, а частицы крупнее 0,025 мм содержались в количестве менее 5% от общей массы пыли.
Развевание почвенного покрова в значительной мере порождено уничтожением растительности на территории с недостаточной атмосферной увлажненностью. Пустыни и полупустыни Центральной и Передней Азии, Северной Африки своим образованием обязаны скотоводческим племенам и народам. То, что не могло быть съедено бесчисленными стадами овец, верблюдов, лошадей, было вырублено и сожжено скотоводами. Незащищенная после уничтожения растительности почва подверглась распылению, выдуванию и опустыниванию.
Значение рельефа как фактора почвообразования весьма своеобразно. Рельеф района в значительной мере определяет конкретное проявление воздействия других факторов при почвообразовании. Контролируя распределение и взаимоотношение факторов почвообразования, рельеф оказывает весьма сильное влияние на географию почв. При этом роль и значение форм мега- и макрорельефа, с одной стороны, и мезо- и микрорельефа, с другой, заметно отличаются.
Влияние форм мезо- и микрорельефа на почвообразование проявляется на ограниченной площади в перераспределении солнечной энергии и выпавших атмосферных осадков.Перераспределение солнечной энергии на поверхности зависит от расчлененности толщи, крутизны склонов и их экспозиции.
Изменение биоклиматических факторов на поверхности континентов влечет за собой образование обширных почвенных зон и подзон. Вместе с этим на небольших участках внутри зон может происходить быстрая смена почв. Ведущим фактором такого явления, как было показано ранее, являются формы мезо-и микрорельефа. Это обстоятельство, отмеченное еще В. В. Докучаевым, было положено в основу методики почвенного картирования.
Как всякое природное тело, почва обладает суммой внешних признаков, определенной морфологией. Хотя морфологические признаки и доступны для непосредственного наблюдения, однако визуальные наблюдения часто недостаточны; для точного определения морфологических признаков используются как простые приспособления (например, лента с сантиметровыми делениями для определения мощности почвы), так и достаточно сложные приборы (например, поляризационные микроскопы, применяемые для изучения микроскопических морфологических признаков).
В качестве основных морфологических признаков почвы выделяют: 1) почвенный профиль: 2) новообразования: 3) почвенную структуру: 4) цвет (окраску) почвы: 5) включения.В различных типах почв генетические горизонты будут существенно отличаться, однако в самом первом приближении можно выделить следующие два типа строения почвенного профиля.
В процессе почвообразования происходит закономерное перераспределение химических элементов по почвенноу профилю. При этом часть элементов распределяется сравнительно равномерно в почвенной массе каждого генетического горизонта; другая часть образует соединения, имеющие тенденцию к обособлению. Морфологически хорошо сформированные, четко обособленные от почвенной массы скопления минералов, возникших в процессе гипергенеза и почвообразования, носят название новообразований.
Под структурностью подразумевается способность почвы распадаться на отдельности, имеющие определенный размер и форму.Форма структурных отдельностей, их размер и прочность четко отражают характер процессов, протекающих в почве. Генетические горизонты различных типов почв различаются морфологией отдельностей. Их погоризонтное изучение в почвенном профиле дает важные сведения о генезисе исследуемой почвы.
Окраска почв довольно разнообразна и зависит от состава почвообразующих пород и типа почвообразования. По цвету многие почвенные типы получили свое название: черноземы, красноземы, сероземы и т. д.Темная окраска верхнего горизонта почвы обусловлена преимущественно гумусовыми соединениями. Красновато-ржавый цвет указывает на присутствие значительного количества оксидного железа. Сизые тона свидетельствуют об отсутствии свободных оксидов железа. Черные пятна и прослойки на красноватобуром фоне связаны с гидроксидами марганца. Белесая окраска обычно бывает при относительном накоплении тонкодисперсных кварцевых зерен. Белый цвет, как правило, обязан скоплениям карбонатов и сульфатов. Цвет нижних горизонтов почвенного профиля в основном определяется окраской почвообразующих пород, их составом и степенью выветривания. Особенно характерны различные оттенки коричнево-бурого цвета, обусловленные окраской плейстоценовых отложений — наиболее распространенных почвообразующих пород.
Включения представляют собой ясно выделяющиеся элементы почвенной массы, генетически не связанные с процессом почвообразования. К ним относятся единичные валуны или гальки, находящиеся в составе почвообразующих пород, остатки животных (кости, раковины), захороненные стволы деревьев, а также археологические остатки — следы исчезнувших культур.
Характерная особенность почвы — ее положение на поверхности суши, где наружная часть литосферы, атмосфера и гидросфера тесно связаны процессами обмена вещества. В почве активно накапливаются химические элементы, поступающие из атмосферы, и, в свою очередь, из почвы в атмосферу выделяются вещества в виде газов и паров, а также твердые частицы, образующие аэрозоли. Из почвы поверхностные и фунтовые воды выносят растворимые соли, которые затем с континентальным стоком поступают в Мировой океан. Из океана 10% этих солей вновь возвращается на сушу с воздушными массами морского происхождения. Таким образом, процессы массообмена между педосферой (почвенным покровом мира), атмосферой и Мировым океаном имеют круговой, вернее циклический характер.
Почва — основная арена взаимодействия между живым веществом и неживой природой (горными породами, водами, воздухом). В ней протекают разнообразные геохимические и биологические процессы. С одной стороны, почва наследует те химические элементы, которые содержатся в почвообразующих породах в итоге геологического развития данного района.
Среди факторов почвообразования, установленных В. В. Докучаевым, особое значение имеет время. Время является необходимым условием всякого природного процесса, в том числе почвообразования. Определенное время требуется для образования полностью сформированной почвы, находящейся в подвижном равновесии с факторами почвообразования. Дальнейшее развитие почв в связи с эволюцией факторов почвообразования также совершается во времени.
Научная классификация отражает состояние науки. Так как наука все время развивается, то соответственно совершенствуется и классификация, поэтому история развития классификации почв представляет большой интерес.
Плодородие целинных, невозделанных почв определяется продуктивностью естественной растительности. Продуктивность в виде годового прироста на единицу площади в разных ландшафтах мира колеблется от 10 до 300 ц/га и более сухой фитомассы. Плодородие обрабатываемых почв можно оценить фитомассой культурных растений. По данным Ф. М. Левина (1972), общая фитомасса культурных растений на территории европейской части России составляет от 50 до 180 ц/га сухого вещества. Карта продуктивности культурных (сельскохозяйственных) ландшафтов показана на рис. 43.
Воздействие человеческого общества на почву представляет собой одну из сторон общего влияния человека на окружающую среду в целом. При этом почва, будучи важнейшим условием существования человека, имела для него особое значение.
На территории России распространение земледелия зависит от природных условий. В тундровой зоне земледелие представлено редкими очагами.Очаговое земледелие в сочетании с лесным хозяйством и охотничьим промыслом развито на севере таежно-лесной зоны европейской части России и на большей части этой зоны в азиатской части. С продвижением на юг земледелие играет все большую роль в хозяйственной деятельности человека (особенно в европейской части), значительно увеличивается распаханность почв. Наиболее широко распространено земледелие в лесостепных и степных ландшафтах. В сухих степях и пустынях значение его вновь сильно уменьшается. Здесь развито выборочное земледелие в сочетании с пастбищным животноводством.
Почва и здравоохранение населения. Почва имеет важное санитарно-гигиеническое и медицинское значение. Это хорошо понимал В. В. Докучаев, который был основным организатором первой попытки комплексного физико-географического изучения района Петербурга не только для целей сельского хозяйства, но и в санитарно-гигиеническом отношении.
Условия почвообразования в Арктике весьма специфичны.Циркумполярное расположение арктической зоны определяет ее весьма суровые климатические условия, короткое холодное лето, длительный зимний период с низкой температурой воздуха. Повсеместно развита многолетняя мерзлота, почва оттаивает лишь на глубину 15—20 см. Арктическая суша представлена исключительно островами и узкими участками материковых побережий Азии и Северной Америки.
В аркто-тундровых почвах благодаря избыточному атмосферному увлажнению и высоко расположенной поверхности постоянной мерзлоты на протяжении короткого сезона положительных температур все время поддерживается высокая влажность. При этом происходит разложение отмерших растительных тканей с образованием слабо сконденсированных гумусовых кислот. Такие почвы имеют слабую кислую или нейтральную реакцию (pH = от 5,5 до 6,6) и содержат 2,5—3% гумуса. На сравнительно быстро просыхающих участках с большим количеством цветковых растений образуются почвы с нейтральной реакцией и повышенным содержанием гумуса 4—6%.
Климатические условия тундр характеризуются отрицательной среднегодовой температурой от —2 в европейской до — 12°С в азиатской части России. Средняя температура июля, как правило, не поднимается выше +10°С, а средняя температура января опускается очень низко до -30 — —4°С в Индигирско-Ко-лымской тундре. Безморозный период невелик, обычно около трех месяцев. Количество осадков на востоке около 150—250 мм в год, в европейской части России больше: 450 мм — в тундрах Кольского полуострова, 360 мм — в районе Воркуты. Для летнего времени характерны высокая относительная влажность воздуха (80—90%) и непрерывное солнечное освещение.
Кислые бурые тундровые почвы формируются в условиях хорошего промывания профиля и достаточного доступа кислорода, поэтому в этих почвах отсутствуют признаки анаэробности и застоя почвенных вод. Распространение кислых бурых почв в значительной мере определяется особенностями почвообразующих пород и рельефа, благодаря которым обеспечивается хороший дренаж почвенной толщи. Этим объясняется то, что кислые бурые почвы приурочены в зоне тундр к горным районам и расчлененным высоким денудационным равнинам с чехлом хорошо проницаемых рыхлых отложений.
Важную роль в опыте по продвижению сельскохозяйственных культур за полярный круг сыграли исследования сотрудников Полярного ботанического сада Российской Академии наук и Полярной опытной станции Всесоюзного института растениеводства в Хибинах, а также сельскохозяйственная опытная станция в Нарьян-Маре.
Климатические условия таежной зоны России закономерно меняются не только с севера на юг в связи с возрастанием радиационного баланса, но и с запада на восток. В этом направлении нарастает степень континентальное™ климата. В карельской тайге средняя температура января —10°С, июля +15°С, количество атмосферных осадков около 500 мм в год. На той же широте восточнее Енисея климат резко континентальный: средняя температура января -30°С и ниже, амплитуда среднемесячных температур составляет 50—60°С, количество атмосферных осадков уменьшается до 150—200 мм в год. В таежных районах Сибири развита многолетняя мерзлота, но почво-грун-товая масса летом оттаивает на 50—100 см (до 250 см на песках), поэтому мерзлота не препятствует росту деревьев, обладающих неглубокой корневой системой.
Подзолы образуются на песчаных и супесчаных почвообразующих породах. В процессе формирования почвенного профиля существенного перераспределения минеральных зерен не происходит, так как высокодисперсные частицы отсутствуют или имеются в очень небольшом количестве, а более крупные частицы не могут перемещаться по межзерновым порам. В результате этого содержание главных химических элементов слабо меняется по минеральным генетическим горизонтам подзолов (табл. 23). При более внимательном рассмотрении данных химического анализа можно заметить, что в подзолистом горизонте А2 содержание оксида Бе (III) уменьшается, а в иллювиальном горизонте В увеличивается. Абсолютно это количество очень небольшое, но относительно горизонта А2 содержание оксида Ре (III) увеличивается вдвое.
Условия почвообразования к востоку от Енисея существенно отличаются от условий Западно-Сибирской низменности и Русской равнины. Центральная и Восточная Сибирь характеризуются резко выраженным экстраконтинентальным климатом, сплошным распространением многолетней мерзлоты, особенностями растительного покрова. Почвообразующие породы представлены не мощными ледниковыми накоплениями дальнеприносного материала, а рыхлыми отложениями, как правило, небольшой мощности, в значительной мере состоящими из обломков местных пород. Различие условий почвообразования не могло не отразиться на составе почвенного покрова Сибири.
Огромный пояс таежных лесов распадается на несколько крупных почвенных областей. В пределах России по схеме почвенно-географического районирования таежно-лесной пояс по биоклиматическим особенностям разделяют на следующие три области: 1) Европейско-Западно-Сибирскую таежно-лесную, объединяющую восточно-европейскую и западно-сибирскую тайгу; 2) Восточно-Сибирскую мерзлотно-таежную, расположенную к востоку от Енисея; 3) Дальневосточную таежно-луго-во-лесную, охватывающую Камчатку, Сахалин и район нижнего течения Амура.
Для эффективного использования почв таежных ландшафтов требуются внесение больших доз минеральных и органических удобрений, мероприятия по нейтрализации высокой кислотности, местами, — удаление валунов. При освоении луговостепных почв Якутии необходимы меры по предотвращению вторичного засоления.
К югу от зоны таежных лесов располагаются леса смешанного хвойно-лиственного состава. Эти леса особенно широко распространены на территории Восточно-Европейской равнины, где они образуют широкую зону. За Уралом они продолжаются далеко на восток, вплоть до Приамурья, хотя и не образуют сплошной зоны. Наиболее типично почвы этих ландшафтов представлены в европейской части России. Поэтому характеристика этих почв приводится применительно к указанной территории.
Климат зоны смешанных лесов европейской части России характеризуется более теплым и продолжительным летом по сравнению с зоной таежных лесов. Годовое количество атмосферных осадков около 500—600 мм. По направлению на запад эта величина возрастает, в азиатской части России климатические условия более континентальные, но везде количество осадков превышает испарение.
Наиболее характерным типом автоморфных почв подтаежных лесов Восточно-Европейской равнины являются почвы, получившие название дерново-подзолистых. Они формируются только на суглинистых почвообразующих породах. Наиболее типично строение этих почв выражено в том случае, когда они образованы на покровных суглинках (рис. 49, а).
Автоморфные почвы смешанных лесов развиваются в условиях хорошо выраженного промывного режима. Атмосферные осадки, поступая в почву и обогащаясь растворимыми гумусовыми соединениями, ежегодно промывают почвенно-грунтовую толщу на большую глубину. Гумусовые соединения в основном образуются за счет разрушения напочвенного мертвого органического вещества. Благодаря более интенсивной микробиологической деятельности опад в смешанных лесах перерабатывается быстрее, чем в тайге, и подстилка смешанных лесов более разложена. Количество подстилки связано с составом леса. С увеличением относительного содержания хвойных деревьев возрастает масса мертвого органического вещества. Например, в Белоруссии в ельниках запас подстилки превышает 500 ц/га, а в хвойно-широколиственных лесах составляет около 200 ц/га. Это обусловлено неодинаковым составом и различной устойчивостью хвои и листьев.
Благодаря промывному типу водного режима значительная часть химических элементов, вымываемых из автоморфных почв таежно-лесных ландшафтов, поступает в фунтовые воды.Мигрируя с грунтовыми водами от водораздела к понижениям, химические элементы погрессивно аккумулируются в почвах пониженных участков. Поясним это на следующем примере (рис. 52).
В некоторых районах развиты почвы, образование которых определено составом почвообразующих пород. Так, для Эстонии типичны дерново-карбонатные почвы. Их образование обусловлено влиянием коренных карбонатных пород и большим количеством обломков этих пород в почвообразующих ледниковых отложениях. Для территории, расположенной за границей валдайского оледенения, весьма характерны сочетания песчаных низменностей и невысоких пологих возвышенностей, покрытых лессовидными суглинками. На них развиты наиболее плодородные почвы зоны — темноцветные. Возвышенные местности с темноцветными почвами, являющиеся районами многовековой культуры земледелия, получили народное название ополий.
Наиболее благоприятны для сельскохозяйственного использования суглинистые почвы смешанных лесов. Но кислая реакция этих почв, сильная выщелоченность, местами заболоченность затрудняют их использование для земледелия. На площади распространения последнего оледенения обработке почв мешает сильная завалуненность. Степень земледельческого использования почв южных районов зоны смешанных лесов европейской части России: 30—45%, к северу значительно меньше.
Серые лесные почвы не образуют сплошной зоны. Прерывистая полоса серых лесных почв протягивается от западных границ Белоруссии до Забайкалья.Серые лесные почвы развиваются в континентальных климатических условиях. Суровость и континентальность климата нарастают с запада на восток (рис. 54). Средняя годовая температура воздуха на западе составляет +7°С, среднеянварская около —6°С, а длительность безморозного периода примерно 250 дней, на востоке средняя годовая температура -4,5°С, среднеянварская снижается до —28°С, безморозный период сокращается до 180 дней. К западу от Урала в области формирования серых лесных почв за год выпадает 500—600 мм осадков, а к востоку от Байкала — около 300 мм. Условия лета сравнительно одинаковые, средняя температура июля колеблется от 19 до 20°С.
Ад — лесная подстилка, состоящая из опада деревьев и трав, обычно с незначительной мощностью — 1—2 см.А1 — гумусовый горизонт серого или темно-серого цвета, содержит большое количество корней трав, обладает непрочной мелко- или среднекомковатой структурой В нижней части горизонта часто присутствует налет кремнеземистой присыпки. Мощность гумусового горизонта составляет около 20—30 см.
Ясная дифференцированность почвенного профиля серых лесных почв обусловлена интенсивными процессами лессиважа.В, образуя характерные скопления в горах. Темно-коричневые пленки на поверхности структурных отдельностей образованы вынесенными из верхней части профиля высокодисперсными частицами. В верхней части горизонта В (и в нижней части горизонта А2) скопления высокодисперсных частиц часто содержат примесь темных гумусовых соединений. По направлению книзу пленки быстро освобождаются от примесей гумуса.
Образование подтипов серых лесных почв обусловлено био-климатическими условиями. Поэтому светло-серые лесные почвы тяготеют к северным районам полосы серых почв, серые — к срединным, а темно-серые — к южным. Одновременно существуют провинциальные особенности серых лесных почв. В настоящее время выделяют Украинскую, Среднерусскую, Прикамскую, Западно-Сибирскую и Приалтайскую провинции полосы серых лесных почв.
В Северной Америке бурые почвы широколиственных лесов распространены в приатлантической части континента. Они занимают промежуточное положение между дерново-подзолисты-ми почвами на севере и субтропическими красно-бурыми лесными почвами и красноземами на юге.
Несмотря на значительное годовое количество атмосферных осадков (600—650 мм), профиль этих почв промывается слабо, так как большая часть осадков выпадает летом и промывной режим действует на протяжении коротких промежутков времени. В то же время мягкие климатические условия и значительное атмосферное увлажнение активизируют процессы преобразования органического вещества. Значительную массу опада, поступающую на поверхность бурых лесных почв, энергично перерабатывают и перемешивают многочисленные беспозвоночные, образуя муллевый гумусовый горизонт. Дальнейшие процессы гумификации приводят к возникновению относительно подвижных соединений бурых гуминовых кислот при подчиненном содержании фульвокислот, дающих комплексы с железом. Эти соединения превращаются в слабополимеризованные и выпадают, образуя с тонкодисперсным глинистым веществом сгустки и пленки. В результате формируется непрочная орехо-ватая структура.
Автоморфные почвы ландшафтов луговых и лугово-разнотравных степей получили название черноземов. Черноземы простираются сплошной полосой через Восточно-Европейскую равнину, Южный Урал и Западную Сибирь до Алтая: восточнее они образуют отдельные массивы. Их наиболее восточный массив находится в Забайкалье. Изучение черноземов России имело особое значение для развития почвоведения. Эти почвы исследовались особенно настойчиво в силу их высокого плодородия и важного экономического значения. В. В. Докучаев называл чернозем «царем почв»1.
Климатические условия зоны распространения черноземов характеризуются нарастанием континентальное™ с запада на восток. На юго-западе Восточно-Европейской равнины среднегодовая температура составляет 8—10°С, за Уралом понижается до -2—3°С. Зима в западных районах зоны сравнительно теплая и мягкая, в восточных областях — суровая и малоснежная. Средняя температура января в Молдавии от —2 до —4°С, а в Забайкалье опускается до —25—28°С. С запада на восток уменьшается количество безморозных дней (от 300 до 110) и годовое количество осадков (от 500—600 мм на западе до 250—350 мм на востоке). Сопоставление климатических показателей различных районов распространения черноземов приведено на рис. 58.
Наиболее характерной морфологической особенностью этих почв, обусловившей их название, является хорошо развитый перегнойно-аккумулятивный горизонт, обладающий интенсивно-черным цветом.На территории Восточно-Европейской равнины северную часть черноземной зоны занимают типичные и выщелоченные черноземы.
Если рассмотреть результаты химических анализов генетических горизонтов типичного чернозема, пересчитанных на 100% высушенной при 105°С почвы, то можно увидеть, что содержание различных компонентов не остается постоянным в различных генетических горизонтах, а изменяется по профилю почвы (табл. 32). Можно считать, что по профилю чернозема происходит перераспределение всех элементов, подобно тому как это имеет место в лессивированных почвах. Чтобы разобраться в этом, рассмотрим содержание основных составных частей в генетических горизонтах.
Полоса черноземных почв, простираясь на значительное расстояние во внутриконтинентальной части Евразии, не выходит к приокеаническим районам. Хотя черноземы образуются в умеренном климате, биоклиматические условия отдельных областей этой обширной территории неодинаковы.
Черноземы славятся своим плодородием, районы их распространения — основная база производства многих зерновых, в первую очередь пшеницы, а также ряда ценнейших технических культур (сахарная свекла, подсолнечник, кукуруза). Урожай на черноземах главным образом зависит от содержания воды в доступной для растений форме. В нашей стране для черноземных областей были характерны неурожаи, вызванные засухами.
В засушливых и экстраконтинентальных условиях сухих и пустынных степей формируются каштановые и бурые пустынно-степные почвы. Наиболее широко они распространены на территории Азии.Каштановые почвы узкой полосой располагаются по побережью Черного и Азовского морей. На юго-востоке европейской части России площадь этих почв увеличивается (Нижнее Поволжье, Западный Прикаспий). Исключительно широко распространены почвы сухих степей на территории Казахстана. В Центральной и Восточной Сибири каштановые почвы встречаются изолированными районами. Самый восточный район распространения каштановых почв — степи Юго-Восточного Забайкалья. Распространение бурых пустынно-степных почв более ограничено — они преимущественно приурочены к полупустынным районам Казахстана.
Климат сухих и пустынных степей резко континентальный.Для климата сухих и пустынных степей характерно равномерное распределение осадков на протяжении года. На рис. 62 видно, что как в Поволжье, так и в Восточном Казахстане нет ясно выраженных максимумов в распределении количества осадков по месяцам. Этим сухие степи отличаются от черноземных, где значительная часть осадков приходится на теплое время. Так, например, в Северном Казахстане в черноземных степях зимой выпадает около 10% осадков, весной и осенью — 20%, летом — 50%. В Центральном Казахстане, в условиях сухих степей, зимой и весной выпадает около 20%, летом и осенью — по 30%.
Горизонт А — серовато-каштанового цвета, насыщен корнями растений. В верхней части намечается слоеватость, иногда на самой поверхности заметна тонкая листоватая корочка. Структура комковатая. Мощность 15—25 см.
Как следует из данных химических анализов генетических горизонтов каштановых почв, состав прокаленной безгумусной и бескарбонатной массы по профилю почв существенно не меняется. Отдельные минералогические анализы показывают, что перераспределение основных минеральных компонентов по профилю темно-каштановых и каштановых почв не происходит. В ряде случаев констатируют увеличение содержания высокодисперсных минералов снизу вверх, однако это явление обычно унаследовано от почвообразующих пород и связано с изменением режима их формирования.
Характерная особенность почвенного покрова сухих степей — чрезвычайная его пестрота. Это связано с перераспределением по формам мезо- и микрорельефа теплоты и особенно влаги, а вместе с ней и водорастворимых соединений. Изменение гидротермических условий и концентрации некоторых химических элементов по формам рельефа отражается на комплексности растительности. Недостаток влаги обусловливает очень чувствительную реакцию растительности и почвообразования даже на слабое изменение увлажнения.
Резкое различие почвообразования в автономных ландшафтно-геохимических условиях лесного и степного поясов отражается в не менее резком различии почвообразования в подчиненных ландшафтах. В лесной зоне почвообразование, совершающееся на водоразделах, сопровождается энергичным выносом водорастворимых органических соединений и связанных с ними химических элементов, в том числе таких трудноподвижных, как железо, марганец, фосфор. Соответственно в профиле гидроморфных почв из грунтовых вод накапливаются преимущественно эти элементы. Более подвижные элементы вымываются из надводной части почвенного профиля нисходящим током кислых почвенных вод.
Наиболее своеобразны из этих почв солонцы и солоди, причем солоди более тяготеют к лесостепным и северо-степным ландшафтам, а солонцы — к южно-степным и полупустынным. Строение профиля рассматриваемых почв показано на рис. 66 (стр. 277).
Солонцы. При рассмотрении результатов химического анализа солонцов обращает на себя внимание повышенное содержание кремнезема в верхней части почвенного профиля и полуторных оксидов в горизонте вмывания (табл. 40).
Почвенный покров речных долин степной зоны весьма сложен и недостаточно полно изучен. В пределах поймы крупных рек различают почвы прирусловой, центральной и притеррасной частей. В прирусловой части поймы на прирусловых валах под ивняками образуются слабо сформированные рыхлопесчаные дерновые почвы. В более хорошо увлажняемых ложбинах, разделяющих прирусловые валы, под травянистой растительностью располагаются более мощные дерновые почвы.
Почвы пустынь расположены во внутриконтинентальной части Евразии, на обширных равнинах Казахстана, Средней и Центральной Азии.Изучение почв пустынь, начавшееся в России почвенными экспедициями переселенческого управления, проводились многими исследователями. Особенно крупный вклад в изучение пустынных почв внесли С. С. Неуструев, Н. А. Димо, Л. И. Прасолов, В. В. Никитин, И. П. Герасимов, А. Н. Розанов и др. Современное представление о серо-бурых почвах как об автоморфных почвах пустынной зоны было сформулировано Е. В. Лобовой (1966).
Климат пустынь отличается жарким летом и холодными зимами. Среднегодовая температура меняется от +16°С в северной части до +20°С на юге зоны. Летние температуры в западной и восточной частях существенно не различаются, составляют 26—30°С.
Серо-бурые почвы с полиоразвитым профилем формируются на возвышенных равнинных участках рельефа. Характерные черты профиля серо-бурых почв — наличие поверхностной пористой корки, очень слабо выраженный гумусовый горизонт, постепенно переходящий в рыхлый рассыпающийся горизонт, который, в свою очередь, сменяется уплотненным горизонтом, содержащим дисперсные или очень плохо выраженные рыхлые стяжения карбонатов.
При химических анализах серо-бурых почв обнаруживается неодинаковый состав генетических горизонтов. Поверхностная корка часто (хотя и не всегда) содержит повышенное количество кремнезема, которое несколько понижается в уплотненном горизонте. В последнем иногда слабо увеличивается содержание алюминия, железа, магния и калия. Однако в целом изменение валового химического состава по профилю серо-бурых почв незначительно (табл. 44).
Образование солончаков является одной из форм накопления солей в зоне гипергенеза.Необходимое условие образования солончаков — близкое расположение грунтовых вод и наличие выпотного типа водного режима.
Повышенное содержание некоторых рассеянных химических элементов (фтора, стронция, бора) в почвах отдельных районов может обусловливать эндемические заболевания, например, разрушение зубов в результате воздействия высоких концентраций фтора.
Эти почвы широко развиты в субтропической части Восточной Азии (Китай и Япония) и на юго-востоке США (Флорида и соседние южные штаты). Почвы влажных субтропических лесов встречаются на Кавказе — на побережье Черного моря (Аджария) и побережье Каспийского моря (Ленкорань).
Почвы, сформированные под сухими лесами и кустарниками, широко распространены в южной Европе, Северной Африке, на Ближнем Востоке, в ряде районов Центральной Азии. В Северной Америке почвы этого типа развиты в Мексике и на юго-западе США, под сухими эвкалиптовыми лесами и кустарниками они известны в Австралии. Такие почвы встречаются в теплых и относительно сухих местах Кавказа, на Южном берегу Крыма, в горах Тянь-Шаня. Особенно характерны эти почвы для ландшафтов Средиземноморья.
В аридных ландшафтах субтропического пояса формируются сероземы. Они широко представлены в предгорьях хребтов Средней Азии. Установлению этих почв и выявлению генезиса способствовали исследования многих почвоведов, работавших в Средней Азии. Особенно важный вклад в изучение сероземов внес А. Н. Розанов (1951).
Тропические почвы занимают более поверхности мировой суши. Условия почвообразования в тропиках и странах высоких широт резко различны. Некоторые отличительные особенности природы тропических ландшафтов выражены настолько резко, что сразу обратили на себя внимание первых исследователей. Таковы климат, растительный и животный мир. Но этим упомянутые выше отличия не ограничиваются. Большая часть тропической территории (Южная Америка, Африка, полуостров Индостан, Австралия) представляет собой остатки древнейшей суши, где процессы выветривания развивались на протяжении весьма длительного времени — начиная с нижнего палеозоя, а местами даже с докембрия. Поэтому некоторые важные свойства современных тропических почв унаследованы от древних продуктов выветривания, а отдельные процессы современного почвообразования находятся в сложной связи с процессами древних этапов гипергенеза. В силу указанных причин при изучении почв тропических стран вопросы истории развития почвенного профиля и зоны гипергенеза в целом приобретают особое значение.
Профиль древних кор на гранитах и гнейсах имеет следующее строение. Внизу располагается горизонт, в котором зафиксированы начальные стадии изменения исходных кристаллических пород. Структура пород сохраняется, хотя масса становится рыхлой и легко рассыпается. Под микроскопом видно, что породообразующие минералы замещаются гипергенными силикатами: полевые шпаты — тонкочешуйчатыми гидрослюдами, темноцветные минералы (биотит, амфиболы, пироксены) — гидрохлоритом, оксидами железа. Цвет породы пестрый, в некоторых случаях светло-фиолетовый, красноватый, желтый в зависимости от состава и количества гипергенных минералов. Мощность горизонта может быть очень большая — до 20—30 м.
Условия тропического почвообразования в целом очень своеобразны. Они определяются, во-первых, общими чертами развития процессов выветривания на преобладающей части тропической суши и, как следствие этого, однотипными почвообразующими субстратами, во-вторых, характерными особенностями климата и растительности современного тропического пояса.
Эти почвы образуются под покровом наиболее продуктивной формации суши — постоянно влажных тропических лесов. Они распространены на большой территории в Южной Америке, Африке, на Мадагаскаре, в Юго-Восточной Азии, Индонезии, на Филиппинах, в Новой Гвинее и Австралии.
В пределах тропической суши наибольшую территорию занимают не постоянно влажные леса, а разнообразные ландшафты, атмосферное увлажнение которых на протяжении года осуществляется неравномерно. Чередование дождевых и сухих сезонов происходит под влиянием экваториальных муссонов. Температурные условия этих ландшафтов отвечают тропической зоне: среднемесячная температура близка к 20°С и незначительно меняется на протяжении года.
Для тропического почвообразования, развивающегося в условиях смены сухих сезонов года периодами обильных дождей, характерен режим периодического высокого стояния грунтовых вод или верховодки. Это особенно типично для относительных понижений рельефа. Вместе с тем, в понижениях рельефа аккумулируются продукты плоскостного смыва почв с окружающей территории. При этом создаются весьма своеобразные условия, отчасти напоминающие условия почвообразования в поймах рек.
Почвы постоянного грунтового увлажнения преимущественно приурочены к поймам рек, низинным озерным побережьям, постоянным болотам плохо дренируемых междуречий. Типичный пример — мощные торфяные почвы, формирующиеся под зарослями тростника и папируса в гумидных районах Африки. Верхний горизонт этих почв представляет собой слабо измененные растительные остатки, переплетенные густой сетью корней. Ниже располагаются горизонты торфа, находящегося в различной стадии разложения. Мощность этой толщи достигает нескольких метров. В почвах, формирующихся в пойме крупных рек (например, Нила), содержится различное количество минеральных иловатых частиц. Торфяные почвы приурочены преимущественно к участкам затопленной поймы (рис. 84). На береговых валах под галерейным лесом образуются кислые выщелоченные почвы. Тропические торфяные почвы широко развиты в Южной Америке (в Венесуэле, Гайане и др.). В условиях болот и мелких озер в гумидных областях происходит аккумуляция оксида железа. Плохо изученные тропические глее-вые почвы связаны переходами с черными оглеенными почвами, рассмотренными в предыдущем разделе.
Своеобразные почвы образуются в дельтах рек и в приливно-отливной полосе океанических побережий. В некоторых местах в толще иловатых дельтовых наносов, богатых соединениями железа, образуются сульфиды (гидротроилит). Последующее окисление приводит к образованию серной кислоты, а затем — квасцов. В результате возникают ультракислые почвы с pH до 2—3. Особую группу образуют почвы океанических островов тропического пояса Мирового океана. Среди них наиболее своеобразны почвы коралловых островов — атоллов. Почвообразующей породой служат белоснежные коралловые пески и рифовые известняки. Растительность представлена зарослями кустарников и вторичными лесами кокосовой пальмы с прерывистым покровом из низких злаков. Элементы минерального питания растений поступают в почву с атмосферными осадками. Наиболее распространены атолловые гумус-карбонатные песчаные почвы с маломощным горизонтом А,(5—10 см), характеризующимся содержанием гумуса 1—2% и pH около 7,5.
Горные почвы широко распространены ра земном шаре, занимая больше 20% всей поверхности суши.В горных странах в основных чертах повторяется та же комбинация факторов почвообразования, что и на равнинах, поэтому в горах распространены многие почвы типа автоморфных почв равнинных территорий: подзолистых, черноземов и др. Вместе с тем, формирование почв в условиях горных и равнинных областей имеет определенные отличия. В результате однотипные почвы, образованные в равнинных и горных областях, явно различаются. Выделяют горно-подзолистые, горные серьге лесные почвы, горные черноземы и т.д. Кроме того, в горных областях складываются такие условия, в которых формируются особые, специфические горные почвы, не встречающиеся на равнинах (например, горно-луговые).
Для почвенного покрова горных стран типична закономерная смена почв с изменением высоты — вертикальная зональность (поясность). Это явление обусловлено закономерным изменением гидротермических условий и состава растительности.
Формирование профиля фрагментарных горных почв происходит в условиях энергично протекающих противоположно направленных процессов смыва и аккумуляции мелкоземного материала. Степень фрагментарности почв в значительной мере обусловлена крутизной склона. Определенное значение для перераспределения мелких частиц имеет ветровое развевание, особенно характерное для платообразных горных поверхностей.
Среди специфических горных почв в первую очередь необходимо отметить горно-луговые. Они образуются в условиях холодного и влажного климата высокогорий и большой солнечной радиации. Пышная растительность альпийских и субальпийских лугов обусловливает значительное количество растительных остатков, как надземных, так и корневых. Вегетационный период непродолжителен (2—3 мес.), количество осадков значительное (от 800 до 1200—1500 мм). Вследствие малой продолжительности теплого сезона и высокой влажности почв, подавляющей микробиологические процессы, полного разложения органических остатков не происходит. В результате в верхней части профиля горно-луговых почв формируется дерновый гумусовый горизонт, богатый грубым гумусом. Почвы альпийских лугов часто имеют небольшой торфянистый горизонт.
Почвенный покров мировой суши является весьма важным звеном биосферы, поддерживающим и регулирующим ее стационарное состояние. По этой причине изучение закономерностей пространственного распространения разных типов и групп почв, выяснение строения почвенного профиля покрова Мира, отдельных континентов и регионов представляет фундаментальную проблему современного естествознания и наук о Земле.
Выявление указанных закономерностей, сама постановка задачи стали возможны лишь на основе концепции В. В. Докучаева о почве как результате взаимодействия факторов почвообразования. Поэтому именно с позиции генетического почвоведения мы рассмотрим основные закономерности географии почв.
Быстрый рост населения земного шара и ограниченность площади для земледелия в развитых странах вьщвинули на первый план задачу выяснения основных черт строения почвенного покрова мира и закономерностей географии почв. Производство продуктов питания, всегда имевшее интернациональный аспект благодаря межрегиональным и межгосударственным связям, в настоящее время является одной из основных общемировых проблем. Для оценки перспектив и выбора путей решения этой проблемы требуется инвентаризация почвенных ресурсов всей планеты. Это возможно осуществить на основе мировой почвенной карты.
Почвенный покров служит основой для промышленного, транспортного, городского и сельского строительства. В последнее время значительные площади почв используются в рекреационных целях, для создания заповедных и охраняемых территорий. Все это способствует сокращению площади земледелия.
Проблема рационального использования почв неразрывно связана с другой не менее актуальной проблемой — их охраны. Охрана почв как часть еще более широкой проблемы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов приобрела особую остроту во второй половине XX в. по следующим причинам.
Многообразные проявления разрушения почв и рыхлых почвообразующих пород поверхностными водами и ветром называются эрозией почв. В главе 4 приведены сведения о физической природе процессов водной и ветровой эрозии. В настоящем разделе основное внимание обращено на степень разрушительной деятельности этих процессов. Частичному или полному разрушению почвенного покрова способствует сведение лесов, непродуманная система обработки земли и бесконтрольный выпас скота. Эрозионные процессы также усиливаются при строительных работах, когда искусственно нарушается почвенный и растительный покров. Например, гидротехническое строительство сопровождается усиленной плоскостной эрозией (поверхностным смывом почвы), заиливанием рек и водохранилищ, дорожное строительство — усилением линейной эрозией и образованием оврагов. За всю историю человечества от эрозии погибло около 4,0—4,5 млн км2 плодородных земель.
Более 75% всей продукции горнодобывающей промышленности в настоящее время извлекается открытым способом. Увеличение таких разработок продолжается. В США открытые разработки занимали в 1964 г. 60 тыс. га, а в 1980 г. — 113 тыс. га. Их площадь в Англии более 60 тыс. га, в ФРГ и Польше — около 30 тыс. га в каждой. В границах бывшего СССР суммарная площадь только карьеров для извлечения дорожного и строительного материала составляла 180 тыс. га.
Продукция сельскохозяйственных культур на территориях с недостаточным атмосферным увлажнением сдерживается небольшим количеством влаги. Для восполнения ее недостатка с давних пор применяется искусственное орошение. По подсчетам Г. В. Добровольского и Л. А. Гришиной (1985), во всем мире почвы орошаются на площади свыше 260 млн га. При правильной технологии на орошаемых землях урожаи зерновых культур достигают 80—100 ц/га, поэтому проводится большая работа по строительству иррагационно-мелиоративных систем и расширению орошаемых площадей.
Как показано в главе 2, гумус — один из главных источников элементов питания растений, важный фактор плодородия почв. Гумусовые вещества также способствуют оструктурива-нию почвенной массы, созданию благоприятного водно-воздушного режима. Но в процессе обработки почв происходит дегумификация — уменьшение содержания гумуса в пахотном горизонте. Это осуществляется, во-первых, за счет перемешивания верхнего слоя, богатого органическими остатками, с ниже расположенными, содержащими меньше гумуса, и, во-вторых, в результате разрушения гумуса целинных почв в процессе их эксплуатации. Например, содержание гумуса в дерново-подзолистых почвах при обработке без внесения органических удобрений снизилось за 40 лет примерно на !/з- Уменьшение содержания гумуса не только снижает урожай данного года, но вызывает разрушение структуры почвы и ухудшает водопроницаемость, что влечет за собой усиленную водную эрозию почв и способствует дальнейшему снижению плодородия в последующие годы.