МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙФЕДЕРАЦИИ
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ ГЕОГРАФИИ ИСТРАНОВЕДЕНИЯ
Почва как экологический фактор и средаобитания
выполнила: студентка 722 группы
Рахимова Н. Р.
Тюмень — 2003
Содержание
1. Введение
2. Почва как экологический фактор
2.1. Общая характеристика почвенной среды
2.2. Механическийсостав почв
2.3. Химическаяактивность почв
2.3.1. Степенькислотности почвы
2.3.2. Содержание азотав почве
2.3.3. Содержаниепитательных веществ в почвах
2.3.4. Засоление почв
2.4. Органическоевещество почвы
2.5. Влажность иаэрация
3. Почва как связующее звено
4. Почва как среда обитания
4.1. Экологическиегруппы почвенных организмов
4.2. Отношениерастений к почве
4.3. Роль эдафическихфакторов в распределении растений и животных
5. Заключение
6. Использованная литература
1.Введение
Почва—основа природы суши. Можно добесконечности поражаться самому факту, что наша планета Земля единственная изизвестных планет, которая имеет удивительную плодородную пленку — почву. Какпроизошла почва? На этот вопрос впервые ответил великий русскийученый-энциклопедист М. В. Ломоносов в 1763 году в своем знаменитом трактате «Ослоях земли». Почва, писал он, не первозданная материя, а произошла она «отсогнития животных и растительных тел долготою времени». В. В. Докучаев(1846—1903) в классических работах о почвах России впервые стал рассматриватьпочву как динамическую, а не инертную среду. Он доказал, что почва — не мертвыйорганизм, а живой, населенный многочисленными организмами, она сложна по своемусоставу. Им было выявлено пять главных почвообразующих факторов, к которымотносятся климат, материнская порода (геологическая основа), топография(рельеф), живые организмы и время.[2]
Почва — особое природноеобразование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе;состоит из генетически связанных горизонтов (образуют почвенный профиль),возникающих в результате преобразований поверхностных слоев литосферы подсовместным воздействием воды, воздуха и организмов; характеризуетсяплодородием.[3]
2.Почва как экологический фактор
2.1. Общая характеристика почвенной среды
Очень сложные химические, физические,физико-химические и биологические процессы протекают в поверхностном слоегорных пород на пути их превращения в почву. Н. А. Качинский в своей книге«Почва, ее свойства и жизнь» (1975) дает следующее определение почвы: «Подпочвой надо понимать все поверхностные слои горных пород, переработанные иизмененные совместным воздействием климата (свет, тепло, воздух, вода),растительных и животных организмов, а на окультуренных территориях идеятельностью человека, способные давать урожай. Та минеральная порода, накоторой почва образовалась и которая как бы родила почву, называетсяматеринской породой».
По Г. Добровольскому (1979), «почвойследует называть поверхностный слой земного шара, обладающий плодородием,характеризующийся органо-минеральным составом и особым, только ему присущимпрофильным типом строения. Почва возникла и развивается в результате совокупноговоздействия на горные породы воды, воздуха, солнечной энергии, растительных иживотных организмов. Свойства почвы отражают местные особенности природныхусловий». Таким образом, свойства почвы в своей совокупности создаютопределенный экологический режим ее, основными показателями которого служатгидротермические факторы и аэрация.
В состав почвы входят четыре важныхструктурных компонента: минеральная основа (обычно 50 — 60% общего составапочвы), органическое вещество (до 10%), воздух (15 — 25%) и вода (25 — 35%).
Минеральнаяоснова (минеральныйскелет) почвы — это неорганический компонент, образовавшийся из материнскойпороды в результате ее выветривания. Минеральные фрагменты, образующие веществопочвенного скелета, различны — от валунов и камней до песчаных крупинок имельчайших частиц глины. Скелетный материал обычно произвольно разделяют намелкий грунт (частицы менее 2 мм) и более крупные фрагменты. Частицы меньше 1мкм в диаметре называют коллоидными. Механические и химические свойства почвы восновном определяются теми веществами, которые относятся к мелкому грунту.
Структура почвыопределяетсяотносительным содержанием в ней песка и глины.
Идеальная почва должна содержатьприблизительно равные количества глины и песка с частицами промежуточных размеров.В этом случае образуется пористая, крупитчатая структура, и почва называется суглинками. Они обладаютдостоинствами двух крайних типов почв и не имеют их недостатков. Средне- имелкоструктурные почвы (глины, суглинки, алевриты) обычно более пригодны дляроста растений благодаря содержанию в достаточном количестве питательныхвеществ и способности удерживать воду.
В почве, как правило, выделяют триосновных горизонта, различающиеся по морфологическим и химическим свойствам:
1. Верхний перегнойно-аккумулятивныйгоризонт (А), в котором накапливается и преобразуется органическое веществои из которого промывными водами часть соединений выносится вниз.
2. Горизонт вымывания, или иллювиальный(В), где оседают и преобразуются вымытые сверху вещества.
3. Материнскую породу, или горизонт(С), материал которой преобразуется в почву. В пределах каждого горизонтавыделяют более дробные слои, также сильно различающиеся по свойствам. [7]
2.2. Механический состав почв
Изменчивость в пространствеи во времени факторов почвообразования, а следовательно, и процессовпроисходивших в почве в прошлом и совершающихся в настоящем, обусловливаетбольшое разнообразие их в природе. Структура почвы определяется относительнымсодержанием в ней песка и глины. Существует 11 основных классов почвы:
1. Песок
2. Супесь
3. Песчанистый суглинок
4. Песчанистый алеврит
5. Пылеватый суглинок
6. Песчанистый тяжелый суглинок
7. Суглинок
8. Тяжелый пылеватый суглинок
9. Песчанистая глина
10. Алевритистая глина
11. Глина
Каждому типу почвсоответствуют определенные типы растительных сообществ. Так, сосновые боры, какправило, растут на легких песчаных почвах, а еловые леса предпочитают болеетяжелые и богатые питательными веществами суглинистые почвы.
Особую группу представляютрастения, адаптированные к сыпучим подвижным пескам, — псаммофиты. Растениясыпучих песков во всех климатических зонах имеют общие особенности морфологии ибиологии. Сыпучие пески встречаются и во влажном климате, например, песчаныедюны по берегам северных морей, пески обсыхающего речного ложа по берегамкрупных рек и т. д. Здесь растут типичные псаммофиты, такие, как волоснецпесчаный, овсяница песчаная, ива-шелюга. На увлажненных, преимущественноглинистых почвах обитают такие растения, как мать-и-мачеха, хвощ полевой, мятаполевая и др.
Растения, обитающие накамнях, скалах, каменистых осыпях, в жизни которых преобладающую роль играютфизические свойства субстрата, относятся к литофитам. К этой группе принадлежат,прежде всего, первые после микроорганизмов поселенцы на скальных поверхностях иразрушающихся горных породах: автотрофные водоросли, накипные лишайники, плотноприрастающие к субстрату и окрашивающие скалы в разные цвета. Со временем наповерхности и особенно в трещинах камней накапливаются в виде слоя органическиеостатки, на которых поселяются мхи. Под моховым покровом образуется примитивныйслой почвы, на который поселяются литофиты из высших растений. Их называютрастениями щелей, или хасмофитами. Среди них виды рода камнеломка, кустарники идревесные породы (можжевельник, сосна и др.) [3]
2.3. Химическая активность почв
Химизм почв частично определяется минеральным скелетом,частично органическим веществом. Большая часть минеральных компонентовпредставлена в почве кристаллическими структурами — устойчивыми продуктамивыветривания материнской породы. Песо и алеврит состоят главным образом изкварца (SiO2), называемого также кремнеземом.Кремнезем служит источником силикат-ионов (SiO44′)которые обычно соединяются с катионами особенно с катионами алюминия (А13+)и железа (Fe3+, Fe2+) и образуют электронейтральные кристаллы. Силикатыявляются преобладающими почвенными минералами.
Большую роль в удержании воды ипитательных веществ играет особенно многочисленная и важная группа илистых минералов.Большинство их встречается в виде мельчайших плоских кристаллов, частошестиугольной формы, образующих в воде коллоидную суспензию. В связи с оченьмалыми размерами час почвенные коллоиды имеют огромную суммарную поверхность —на 1 см3 почвы около 6 тыс. м2, или более половины гектара;Этим объясняется их большая способность к физической адсорбции — поглощению иудержанию воды, растворенных в ней питательных веществ на своей поверхности.Физическая адсорбция определяет поглотительнуюспособность почвы. Данная часть почвы (коллоиды и тончайшиечастицы ила) получила название почвенногопоглощающего комплекса.
Для почвы характерна биогенная аккумуляцияхимических элементов под влиянием растительности, которая отсутствую в коревыветривания. Подвижность ряда элементов фосфора, калия, кремния и др. впроцессах выветривания и биогенной аккумуляции различна.
2.3.1. Степень кислотности почв
Химизмпочвенного раствора являетсядля почвенных организмов экологическим фактором первостепенной важности. Так,на рост растений оказывает значительное влияние реакция почвенного раствора(рН), связанная с содержанием в почве кислот (угольной кислоты, фульвокислот вглеево-подзолистых почвах) или щелочей (сода в солонцах), которая сильно зависити от состава ионов, входящих в почвенный поглощающий комплекс. Обилие ионовводорода или алюминия вызывает кислую реакцию, ионов натрия — щелочную. Высокойкислотностью отличаются подзолистые и болотные почвы, щелочностью — солонцы.Черноземы имеют реакцию, близкую к нейтральной.[7]
Растения неодинаковоотносятся к кислотности почвы. Так, при различной реакции среда в горизонтахпочвы может вызвать неравномерное развитие корневой системы у клевера. Растения,предпочитающие кислые почвы, с небольшим значением pH3,5-4,5, называют ацидофилами (вереск, белоус, щавелек малый идр.), растения же щелочных почв pH7,0-7,5 (мать-и-мачеха,горчица полевая и др.) относятся к базифилами (базофилам), а растения почв снейтральной реакцией – нейтрофилам (лисохвост луговой, овсяница луговая и др.)[3]
2.3.2. Содержание азота в почвах
Содержаниеазота в почвах (N) колеблется от 0,07% до 0:5%. Почвенный азот находится восновном в недоступной для растений органической форме. На долю минеральногоазота приходится только 1-2% его общего количества. Под влияниеммикробиологических процессов органические формы азота переводятся в доступныедля растений минеральные формы.
Разные виды растений неодинаково относятся ксодержанию доступного азота в почве. Растения, особенно требовательные кповышенному содержанию азота в почве, называют нитрофилами. (Например, пастушьясумка, яснотка белая, крапива двудомная, марь белая и др.)
Обычноони поселяются там, где есть дополнительные источники органических отходов, аследовательно, и азотного питания. К нитрофилам относятся многие зонтичные,поселяющиеся на опушках леса. В массе нитрофилы поселяются там, где почвапостоянно обогащается азотом, и через эксперименты животных. Например, напастбищах, в местах скопления навоза, пятнами разрастаются нитрофильные травы(крапива, щирица и др.)[3]
2.3.3.Содержание питательных веществ в почвах
Запасы питательных веществ в почвах во много разпревышают потребность в них растений. Однако большая часть из них представленанедоступными для растений соединениями. Валовое содержание питательных веществв пахотном слое различных почв неодинаково.
Содержание фосфора (Р2О5) вомногих почвах составляет 0,03-0,25%. Около половины его находится в минеральнойформе, а половина — в форме органических соединений. В слабоокультуренныхторфяных почвах на фосфор в органической форме приходится до 70%. Некотороеколичество его содержится в поглощенном почвенными коллоидами состоянии.Значительная часть минеральных форм фосфора в кислых подзолистых почвах икрасноземах находится в труднодоступных для растений фосфатах железа иалюминия. В нейтральных почвах, например в черноземах, минеральный фосфорпредставлен более доступными для растений фосфатами кальция и магния.
На долю калия (К2О) в почве приходится0,6-3% массы почвы. Больше калия содержится в глинистых и суглинистых почвах, ав почвах легкого механического состава (песчаных и супесчаных) его значительноменьше. Количество обменного калия в пахотном слое составляет, кг/га: вподзолистых почвах — 150-300, черноземах — 400-900, сероземах — 600-1500. Вотличие от азота и фосфора калий не образует в растениях прочные органическиекомплексы. Поэтому количество его в органическом веществе почвы незначительно.
Кальция (СаО) в почвах около0,2-2% и более от их массы. Он представлен силикатами, карбонатами, гипсом,фосфатами и другими соединениями. Часть кальция находится в поглощенномсостоянии. Наиболее богаты обменным кальцием черноземы (около 40 мэкв).Наименьшее количество его встречается в подзолистых почвах (5-8 мэкв), чтосвязано с их кислотностью. Известкованием не только смещается реакция почвы, нои улучшается питание растений кальцием. [5]
Кальций — важнейший элемент,не только входит в число необходимых для минерального питания растений, но иявляется важной составной частью почвы. Растения карбонатных почв, содержащихболее 3% карбонатов и вскипающих с поверхности, называют, кальциефилами (венеринбашмачок). Из деревьев кальциефильны лиственница сибирская, бук, ясень. Растения,избегающие почв с большим содержанием извести, называют кальцефобами. Этосфагновые мхи, болотные вересковые. Среди древесных пород – березабородавчатая, каштан.[3]
Содержание магния (MgO) составляет 0,4-4% и более отмассы почвы и зависит от состава материнской породы. В почвах, образовавшихсяна суглинках и глинах, больше магния, чем в почвах, возникших на песках.
Около 90-95% магния в почве входит в составразличных минералов, главным образом силикатов и алюмосиликатов, которые труднорастворяются в воде, поэтому содержащийся в них магний не может бытьнепосредственно использован растениями. Около 5-10% магния находится впоглощенном (обменном) состоянии. Обменный магний. Как и обменный калий, играетважнейшую роль в питании растений, пополняя количество магния в почвенномрастворе по мере потребления его растениями. Незначительная часть магния впочве встречается в форме органических веществ, после разложения которых онстановится доступным для растений.
Наиболее богаты магнием черноземы, каштановые почвыи сероземы. Меньше магния в песчаных, супесчаных и некоторых торфяных почвах.
Содержание серы (SO3) колеблется от 0,1до 0,5% массы почвы. Сера в почве представлена органическими соединениями(80-90%), где она находится в восстановленной форме, и минеральнымисоединениями с кальцием, железом, калием, натрием (10-20), являющимисяисточником питания растений. Процесс окисления серы, входящей в состав гумуса иорганических остатков, происходит под влиянием аэробных бактерий(сульфофикация).
В большинстве почв количество серы достаточно длярастений, однако в малогумусных подзолистых песчаных почвах ее немного, поэтомусульфатные формы удобрений здесь более эффективны, чем хлоридные. Серу в почвувносят также с органическими удобрениями, с простым суперфосфатом.
Содержание железа (Fe2O3) в почвах колеблется от 1-11%. Влегких под механическому составу почвах его меньше, чем в тяжелых.
Железов почве находится в форме ферроалюмосиликатов, окиси и закиси железа и ихгидратов. Недостаток железа для растений чаще всего проявляется на карбонатныхили сильно известкованных почвах, гдеоно находится в труднодоступном состоянии.[3]
2.3.4.Засоление почв
Для почвенного питания растенийисключительно важен солевой режим почвы, характеризующийся содержанием и доступностьюв почвенном растворе солей элементов, необходимых для жизнедеятельностирастений (азота, калия, фосфора, кальция, серы, железа и др.). Такие элементы,как железо, алюминий, обычно содержатся в почве в достаточных количествах дляпитания растений, другие — азот, фосфор, калий — потребляются растениями внебольших дозах, часто оказываются в недостатке. Для нормального течения многихфизиологических процессов растения существенное значение имеет обеспеченностьпочвы микроэлементами — медью, бором, марганцем, цинком и другими. 25% всехпочв нашей планеты в той или иной мере засолено. Избыток солей в почвенномрастворе токсичен для большинства растений. Наиболее вредны легкорастворимыесоли, без труда проникающие в цитоплазму: NaCl, MgCl2, CaCl2. Менеетоксичны труднорастворимые соли: CaSO4, MgSO4, CaCO3.
Среди разных типов засоленных почвосновные — солончаки и солонцы, имеющие неодинаковый солевой и водный режимы.
Солончаки — это почвы, постоянно и сильно увлажненные соленымиводами вплоть до поверхности, например, вокруг горько-соленых озер.Концентрация солей в почвенном растворе достигает нескольких десятков процентов.Ионы натрия находятся не только в растворе, но и насыщают коллоиды почвенногопоглощающего комплекса. Летом с поверхности солончаки высыхают, покрываяськорочкой солей. Солонцы с поверхности не засолены, верхний слойвыщелоченный, бесструктурный. Нижние горизонты уплотнены и насыщены ионаминатрия, при высыхании растрескиваются на столбы, глыбы и т. д. Водный режимхарактеризуется резкими изменениями: весной из-за водонепроницаемости частонаблюдается поверхностное застаивание влаги, летом — сильное пересыхание. Естьряд промежуточных типов почв: солончаковатые солонцы, солонцеватые,солончаковатые и т. д.[7]
Растения, приспособившиеся кпроизрастанию с высоким содержанием солей, называют галофитами. В отличие отгалофитов, растения, произрастающие не на засоленных почвах, называютгликофитами. Галофиты имеют высокое осмотическое давление, позволяющие имиспользовать почвенные растворы, так как сосущая сила корней превосходитсосущую силу почвенного раствора. Типичными галофитами являются солерос европейский,сарсазан шишковатый и др.[1]
2.4. Органическоевещество почвы.
Животные и растения, обитающие на почве ив почве, постоянно воздействуют на субстрат, забирая у него питательные вещества.Поэтому каждый раз нарушается только что установившееся химическое равновесие впочве, происходит дальнейшее углубление процессов разложения и выветривания.
Из отмерших растений образовавшаясяорганическая субстанция попадает в виде спада листвы и хвои в почву, перерабатываетсямикроорганизмами и превращается непосредственно или через животные организмы впочвенный гумус. Таким путем она вновь вовлекается в минеральный или пищевойкруговорот и может быть в обновленном виде усвоена растениями.
Каждому типу почв соответствуетопределенный животный мир и определенная растительность. Отмирающие или ужеотмершие организмы или их части накапливаются на поверхности и внутри почвы,образуя органическое вещество. Совокупность живущих в почве организмов называютэдафоном.
Несмотря на то, что число микроорганизмовв 1 дм3 почвы измеряется миллионами, в общей массе они составляюттолько 5% суммарного количества органических соединений. Минеральная субстанцияпочвы занимает 93%. Органическое вещество почвы, состоящее из отмерших остатковрастений и животных, называют гумусом.Таким образом, процесс гумусообразования начинается разрушением иизмельчением растительной массы и мертвого животного вещества. Этот процессосуществляется позвоночными животным при обязательном участии грибов ибактерий. К таким животным относятся фитофаги,питающиеся тканями живых растений; сапрофаги, потребляющие мертвые вещества растений, некрофаги, питающиеся трупамиживотных; хищники, поедающиеживых животные копрофаги, уничтожающиеэкскременты животных. Все они составляют сложную систему, получившую название сапрофильного комплекса животных.
В круговороте веществв почве растениясинтезируют органическое вещество.
Большую роль в разрыхлении почвы,механическом перемещении органического и минерального вещества играют подвижныепочвенные животные (дождевые черви, грызуны и др.).
Животные производят механическое ибиохимическое разрушение его и тем самым подготавливают его длягумусообразования. Микроорганизмы синтезируют почвенный гумус и затем разлагаютего.
Гумус различают виду, форме и характерусоставляющих его элементов (табл.).
Таблица
Важнейшие формыгумуса (по Г.Францу, 1960)
Форма гумуса
рН
С/N
Минерализация или гумификация
Грубый гумус
Модер
Муль
3,5 – 4,5
4 – 5
5,5 – 7
30 – 40
20 – 25
10 – 20
Медленная
Средняя
Быстрая
Эти элементы могут принадлежать к группе гуминовых или негуминовых веществ. Негуминовыевещества образуются из соединений, входящих в состав живых растений и животных,например, белков и углеводов. При разложении данных веществ выделяются двуокисьуглерода, вода и аммиак. Энергия, образующаяся при этом, используетсяпочвенными организмами. Распад негуминовых веществ сопровождается полнойминерализацией элементов питания, что препятствует дальнейшему накоплению впочве устойчивого органического вещества. Напротив, гуминовые вещества врезультате жизнедеятельности микроорганизмов перерабатываются в новые, обычновысокомолекулярные соединения — гуминовые кислоты или фульвокислоты.[7]
В качестве разновидностей гумуса различаютгумус питательный и устойчивый. Питательный гумуслегко перерабатывается и служит микроорганизмам источником питания, аустойчивый гумус с трудом поддается переработке и выполняет прежде всегофизические и химические функции, контролируя баланс питательного вещества,количество воды и воздуха в почве. Таким образом, гумус служит основнымпоставщиком и резервом элементов питания растений. Темный цвет гумусаспособствует лучшему прогреванию почвы, а его высокая влагоемкость—удержаниюводы почвой. Гумус прочно склеивает минеральные частицы, образуя комочки, улучшающиеструктуру почвы. Данные свойства благоприятствуют условиям роста растений напочвах, богатых гумусом.Чрезвычайно своеобразны экологические условия для растений,произрастающих на торфе (торфяные болота), — особой разновидностью почвенногосубстрата, образовавшегося в результате неполного распада растительных остатковв условиях повышенной влажности и затрудненного доступа воздуха. Растения,произрастающие на торфяных болотах, называют оксилофитами.[3]
Важнейшим свойством почвы является ее плодородие — способностьобеспечивать растения водой, элементами питания и воздухом. Мощность гумусовогослоя и содержание гумуса в почве являются одним из важнейших показателей уровняплодородия почв. В подзолистых почвах северных районов России содержится 1—3%гумуса, в более плодородных почвах лесостепной зоны ─ 4—6%. Наиболеебогаты гумусом черноземы (обыкновенные ─ 7—8%, тучные — 8—12%).
Так, чернозем обыкновенный тучный глинистый содержит до 70%физической глины, богат карбонатами. Формирующиеся на глине обыкновенныечерноземы имеют гумусовый горизонт глубиной 60-70 см, содержание гумуса нередкопревышает 10%. Количество гумуса в метровом слое достигает 60 700 т/га, иногдадо 800 т/га. Эти черноземы имеют хорошо выраженную водопрочнуюкомковато-зернистую структуру.
Черноземобыкновенный среднегумусовый на тяжелом лессовидном суглинке широко распространен в правобережной частиСаратовской области. Мощность гумусового горизонта не превышает 50-55 см.Содержание гумуса в горизонте около 7-8%, запасы в метровом слое 400-450 т/га. Чернозем обыкновенный среднегумусовыйсреднемощный приурочен к предбалочным понижениям и малозаметнымвпадинам на плато и склонах.
В Курганской области из 3,0 млн. га пашничерноземы занимают 65,3%, в комплексе с солонцами — 8,7, серые лесные — 5,0,черноземно-луговые и лугово-черноземные — 4,2, солоди — 0,4, солонцы — 14,9,солончаки — 0,3, пойменные и прочие — 1,2%. Содержание гумуса в почвах колеблетсяот 4-6 (черноземы обыкновенные) до 1% (солоди). По механическому составу 63,8%всех почв пашни относятся к тяжело-суглинистым, глинистым и тяжелоглинистым,35,1 — к средне-легкосуглинистым, 1,1% — к песчаным и супесчаным.
Для того чтобы формировался гумус того илииного типа, необходим достаточный дренаж почвы. В условиях переувлажнения разложениеидет очень медленно, так как нехватка кислорода ограничивает рост аэробныхредуцентов. В таких условия растительные и животные остатки сохраняют своюструктуру и, постепенно спрессовываясь, образуют торф, который можетнакапливаться вплоть до больших глубин.[7]
2.5. Влажность и аэрация.
Как нами было отмечено ранее, при изученииназемно-воздушной среды жизни, по физическому со стоянию, подвижности,доступности и значению для растений почвенная вода подразделяется награвитационную, гигроскопическую и капиллярную.
Гравитационнаявода — подвижная вода,является основной разновидностью свободной воды, которая заполняет широкиепромежутки между частицами почвы и просачивается вниз сквозь почву под действиемсилы тяжести, пока не достигнет грунтовых вод.Растения легко усваивают гравитационную воду, когда он; родится в зонекорневой системы. С этой точки зрения для растений весьма важен полив почвы,смачивание ее водой.
Вода в почве удерживается также вокруготдельных коллоидных частиц в виде тонкой прочной связанной пленки. Такую водуназывают гигроскопической. Онаадсорбируется за счет водородных связей на поверхности глины и кварца или накатионах, связанных с глинистыми минералами и гумусом. Гигроскопическая водавысвобождаете только при температуре 105—110°С и физиологически практическинедоступна растениям. Количество гигроскопической воды зависнет содержания впочве коллоидных частиц. В глинистых почвах её содержится около 15%, в песчаныхоколо 5% массы почвы. Она образует так называемый мертвый запас воды в почве.
По мере того, как накапливаются слои водывокруг почвенных частиц, она начинает заполнять сначала узкие поры между этимичастицами, а затем — все более широкие поры. Гигроскопическая вода постепеннопереходит в капиллярную, удерживающуюсявокруг почвенных частиц силами поверхностного натяжения. Капиллярная вода можетподниматься по узким порам и канальцам от уровня грунтовых вод, благодарявысокому поверхностному натяжению. Растения легко поглощают капиллярную воду,играющую наибольшую роль в регулярном снабжении их водой. Капиллярная вода вотличии от гигроскопической легко испаряется. Тонкоструктурные почвы, например, глины, удерживают больше капиллярной воды, чем грубоструктурные, такие,как пески.
Помимо перечисленных форм воды в почве содержитсяпарообразная влага, занимающаявсе свободные от воды поры.
Проследим путь, который совершает вода,достигнув поверхности земли, рассмотрим значение влажности и аэрации почвы каксреды жизни.
Вода, просачивающаяся в почву, достигаетзеркала грунтовых вод или заполняет трещины и щели в плотных кристаллических исланцевых породах.
Однако часть осадков, проникающая в грунтс поверхности, ж достигает уровня грунтовых вод, а создает полезную длярастений почвенную влагу. Почвенная влага под влиянием присущих почвединамических сил, как бы подвешена над зеркалом грунтовых вод Инфильтрационнаявода в конечном итоге — в форме медленно или быстро текущего потока подземныхвод, прошедшего более далекий или более близкий путь, — может вновь перейти вповерхностный сток в виде источников или ключей, бьющих в руслах рек ручьев,днищах озерных котловин. Существует постоянный обмен поверхностных, почвенных игрунтовых вод, меняющих свою интенсивность и свое направление в зависимости отсезонов года.
Водный и воздушный режим почвы зависит отвида почвы и содержания в ней гумуса. Последние в свою очередь влияют на пористость,влагоемкость и водопроницаемость почв и тем самым — на их тепловой баланс.
В рыхлой почве пористость верхнего слоя(до 70 см) составляет 20-30%; воды мало — 10-20%, ее содержание увеличиваетсятолько на большой глубине. Обратное соотношение наблюдается у тяжелых почв.Вода заполняет в них практически все поры. Только верхний горизонт глубиной 30см. обеспечен воздухом (не более 15%). Большая примесь как глинистых, так ипесчаных частиц снижает качество почвы. Песчаные (легкие) почвы имеют малуювлагоемкость. Они слишком быстро высыхают. Глинистые (тяжелые) почвы содержатслишком мало воздуха, поэтому они плохо прогреваются и таким образом задерживаютрост растений и деятельность почвенных организмов. Наилучшие условия для ростарастений имеют пылеватые суглинки и суглинки, их водные и воздушные режимыоптимальны. Различают физическую и физиологическую сухость почвы. При физической сухости почваиспытывает недостаток влаги. Это происходит при атмосферной засухе, когдапоступление воды резко сокращается, что обычно наблюдается в местах с сухим климатом,где почва увлажняется только за счет атмосферных осадков. Физиологическая сухость почвы— явление более сложное. Она возникает в результате физиологическойнедоступности физически доступной воды. Растения при физиологической сухостистрадают даже на влажных почвах, когда низкая температура почвенного покроваили другие неблагоприятные условия препятствуют нормальному функционированиюкорневой системы. Например, на сфагновых болотах, несмотря на большоеколичество влаги, вода оказывается недоступной для многих растений из-завысокой кислотности почвы, плохой аэрации ее и наличия токсических веществ,которые нарушают нормальную физиологическую функцию корневой системы.Физиологически сухими являются и сильно засоленные почвы. Из-за высокогоосмотического давления почвенного раствора вода засоленных почв для многихрастений оказывается недоступной.
Хорошо увлажненная почва легкопрогревается и медленно остывает, на поверхности ее происходят более резкиеколебания температур, чем в глубине. При этом суточные колебания ее затрагиваютслои до глубины в 1 м. Если учесть, что зимой температура почвы с гл