Состав почвы

Почва, по которой мы ходим, которую обрабатываем и, на первый взгляд, можем посчитать однородной, однообразной, в действительности представляет сложный мир и сложную жизнь.

В ней можно выделить: твёрдые частицы, почвенную воду, воздух и живое население.

Твёрдые частицы в свою очередь неоднородны: они состоят из минеральных и органических веществ.

Минеральная часть почвы. Основную по массе часть большинства почв составляет минеральная часть. Эта часть почвы произошла от разрушения и выветривания различных горных пород, минералов, о которых мы говорили выше. В этой части содержатся кварц, окислы железа и алюминия (соединения железа и алюминия с кислородом), скопления углекислой извести, гипса и др.

Механический состав почвы. Каждый из нас в общежитии употребляет названия — глина, песок, супесь, суглинок, но не всякий знает, какой почвенный материал этими словами обозначается. А между тем важно уметь отличить глину от суглинка, песок от супеси и т. д., потому что от механического состава, от величины частиц, слагающих почву, зависят все её свойства и в том числе главнейшее свойство — плодородие. Поэтому следует внимательно всмотреться в частички почвы, узнать их качество. Почва состоит из частиц различной величины. Есть в ней камни — остатки горных пород и минералов — величиной с орех, яблоко и больше; много в ней мелких частиц, видимых невооружённым глазом. Есть частицы, которые можно видеть только в микроскоп при увеличении в тысячу и больше раз, и, наконец, есть частицы, которые невидимы даже в микроскоп.

При механическом анализе почвы, в ней различают следующие по крупности частицы, придающие ей различные свойства.

Частицы мельче 0,01 миллиметра часто называют также физической глиной, а частицы мельче 0,0001 миллиметра — коллоидальными частицами.

Все показанные в таблице частицы можно выделить при анализе почвы. Анализ производят, рассевая почву на ситах, а также промывая её в воде. (Это описано в более подробных курсах о почве, например, в книге «Практические занятия по почвоведению» проф. С. А. Захарова.)

Классификация (разделение) почвенных частиц по их крупности

Поперечник, или диаметр, частиц (в миллиметрах)	Название частиц
Крупнее 3	Каменистая часть почвы
От 3 до 1	Песок крупный
От 1 до 0,25	Песок средний
От 0,25 до 0,05	Песок мелкий
От 0,05 до 0,01	Пыль крупная (лёссовидная фракция)
От 0,01 до 0,005	Пыль средняя
От 0,005 до 0,001	Пыль мелкая
Мельче 0,001	Ил

Больше всего в почвах содержится песка и пыли или глины. Камни же в большом количестве встречаются только в почвах, образовавшихся на ледниковых отложениях или на каменистых горных породах. Песок и глина содержатся в почве также в различных соотношениях.

Классификация (разделение) почв по механическому составу

Глинистых частиц (размером мельче 0,01 миллиметра) в почве (в процентах)	Песчаных частиц (размером крупнее 0,01 миллиметра) в почве (в процентах)	Название почв по механическому составу
Больше 80	Меньше 20	Тяжело глинистые
80—50	20—50	Глинистые
50—40	50—60	Тяжелосуглинистые
40—30	60—70	Среднесуглинистые
30—20	70—80	Легкосуглинистые
20—10	80—90	Супесчаные
10—5	90—95	Песчаные
Меньше 5	Больше 95	Рыхлопесчаные

Перечисленные почвы резко различаются не только по величине почвенных частиц, но, как мы указывали ранее, и по своему составу.

Глинистые и суглинистые почвы заключают в себе много различных минералов. Мы уже называли их: это полевой шпат, слюда, кварц, монтмориллонит, различные калиевые глинные минералы, водные окисные соединения железа, алюминия, марганца и др. В этих минералах содержатся различные вещества, необходимые растению, как то: кальций, калий, фосфор, железо и др. Наиболее ценны в смысле питательности мельчайшие, коллоидальные частицы, так как в них больше содержится питательных веществ и из них легче вымываются водой необходимые для растений соединения.

Наоборот, песчаные и супесчаные почвы чаще всего в большом количестве содержат минерал кварц, который не может обеспечить питание растений.

Почвенный перегной, или гумус. Мы отмечали, что образование почв на земле началось с того времени, когда на ней появились живые существа, из которых и благодаря которым образуется перегной, или гумус. Без перегноя нет почвы. Перегной влияет на все её свойства, поэтому понятно, что каждому необходимо знать эту драгоценную часть в составе почв. Верхний слой большинства почв окрашен в серый, чёрный или коричневый цвет. Если взять кусок такой почвы и прокалить её на огне, например, на жаровне с горящими углями, то заметим, что почва примет кирпичнокрасный или жёлтый цвет. Это произошло потому, что в почве сгорел перегной, придававший ей тёмную окраску.

В различных почвах перегноя содержится разное количество. В одних — он составляет только сотую часть по весу или и того меньше, в других — количество его доходит до одной десятой и больше от веса почвы.

Перегной получается из остатков растений, животных и микроорганизмов после их глубокого разложения, а иногда и после нового соединения отдельных частей, получившихся при разложении растительных и животных организмов. Составные части перегноя получаются также из различных выделений животных, растений и микроорганизмов в процессе их жизнедеятельности.

Растительные и животные остатки, истлевая под влиянием микроорганизмов (грибов и бактерий), постепенно утрачивают отдельные составные свои части, а некоторые вещества присоединяют к себе. Они теряют свой прежний вид, темнеют и буреют.

В перегное нельзя уже узнать частей прежних растений и животных. Он тесно перемешивается и соединяется с минеральными почвенными частичками. Всегда в почве мы можем найти кусочки полуистлевших листьев, соломинок, корешков и пр., но это не есть ещё перегной. Они будут разлагаться далее и в перегной превратятся только через некоторое время.

Перегной, или гумус, состоит из различных частей. Главнейшая по значимости часть его — гуминовые вещества, придающие перегною и почве тёмный цвет. Эта часть перегноя образуется в почве в результате разложения органических веществ бактериями. Она мало растворима в воде, с трудом вымывается из почвы и потому может накапливаться в ней в больших количествах.

Гумус, в котором много тёмных гуминовых веществ, — самый ценный гумус. Его называют иногда «сладким» гумусом. Он способствует повышению плодородия почвы.

Наряду с «сладким» гумусом в почве есть другой — кислый, светлоокрашенный гумус. Он представлен в почве кислотами креновой и апокреновой. Их называют ещё фульвокислотами. Эти кислоты, как и их соединения в почве, сильно растворимы в воде, а потому легко вымываются из почвы, мало в ней задерживаются. Эти кислоты не способствуют повышению почвенного плодородия.

Необходимо отметить, что в разных, почвах и перегной (гумус) разный. Это зависит от климата и от тех растений, грибов, бактерий и животных, из которых, а также из выделений которых образуется гумус.

Например, в северной и средней полосе СССР, под хвойными и хвойно-лиственными лесами, в сырых подзолистых почвах гумус в основном кислый, светлый, состоящий из мельчайших частиц.

В нём мало тёмных гуминовых веществ и много веществ подвижных, соединяющихся с водой, растворимых в ней и легко вымывающихся из почвы, именно — кислот креновой и апокреновой. Поэтому в подзолистых почвах гумуса накапливается мало.

Южнее в степях почва суше. В ней много воздуха, заполняющего пустоты в почве (почвенные поры), часто свободные от воды. Климат здесь более тёплый. Растительность травянистая. Химический состав растительности другой, чем в лесу. Она более богата азотом и зольными веществами (золой). В почве здесь много извести. Органические остатки разлагаются больше при участии бактерий, а не грибов. В этих условиях образуется гумус, отличный от лесного гумуса. В нём много устойчивых, богатых кислородом, нейтральных (не кислых и не щелочных) гуминовых веществ. Они слабо поддаются воздействию воды, медленнее разлагаются микроорганизмами, в большом количестве накапливаются в почве, прочно в ней сохраняются, придавая ей тёмный цвет и комковато-зернистую структуру.

Наконец, в полупустынях и пустынях, с жарким (весной и летом) климатом, с малым количеством осадков, с незначительным количеством растений на поверхности почвы, перегной в значительной своей части образуется из живущих в почве микробов. Почва здесь белая или серая, потому что она суха, потому что в ней много извести и мало гумуса. Но гумус этот весьма богат необходимым для растений азотом.

Значение почвенного перегноя (гумуса). При своей жизни растения берут из почвы вместе с водой необходимые им для питания вещества, как то: азот, калий, фосфор, кальций, серу, железо, медь, магний, кислород, водород, марганец, кремний, алюминий, бор. Все эти вещества необходимы растению, и ни одно из них не может быть заменено другим. Однако такие вещества, как, например, железо, алюминий, сера и др., обычно имеются в почве в таком количестве, что их достаточно для питания растений. А вот азот, калий и фосфор часто бывают в недостатке, и о пополнении их приходится заботиться. Весьма значительным источником этих веществ является перегной. Ведь все забранные из земли вещества остаются в растении. Когда растение умирает и остатки его истлевают, соли опять возвращаются в землю и идут на питание новых растений. Кроме того, при разложении растений выделяется угольная кислота и другие кислоты, о которых мы говорили выше. Эти кислоты растворяют питательные соли, находящиеся в минеральной части почвы, тогда как простая вода не могла бы их растворить столь быстро.

Значит чем больше в почве перегноя, тем почва питательнее, богаче. Правда, это можно сказать про большинство, но не про все почвы. На севере СССР, например, много болотных почв, они весьма богаты перегноем, но вследствие избытка и застоя воды на поверхности почвы и в почве, перегной здесь сырой, кислый, мало питательный. В почвах этих мало воздуха, и все другие их свойства неблагоприятны для растений. Без предварительного улучшения они мало пригодны под культуру растений.

Роль перегноя в образовании структуры почвы. Помимо питательности, перегной имеет и другое, весьма важное значение. Он принимает участие в образовании почвенной структуры. Поясним это.

Почва обычно распадается на отдельные кусочки различной величины и формы. Эти кусочки называются структурными отдельностями. Они бывают то в виде комочков, то похожи на орешки большей или меньшей величины. Бывают кусочки и в виде зёрнышек и пылинок. В зависимости от того, каких структурных отдельностей больше в почве, говорят, что она имеет структуру комковатую, ореховатую, пылеватую и т. д. Чем прочнее и пористее эти кусочки в почве и чем меньше в ней пыли, тем почва рыхлее. А в рыхлую почву легче проникают вода, воздух, без которых не могут обойтись растения, и те бактерии и грибы, благодаря которым растительные и животные остатки превращаются в перегной и которые разлагают часть перегноя.

Особенно благоприятна для растений комковато-зернистая структура. И вот, оказывается, что перегной склеивает, как бы цементирует почвенные частички, и они собираются в пористые зёрнышки. Чем больше в почве перегноя, состоящего из гуминовых веществ, тем эти зернышки прочнее. В таком случае они длительно не размокают в воде и оказывают значительное сопротивление распылению при пахоте. Почва становится рыхлой и хорошо пропускает в себя воду и воздух и может одновременно содержать то и другое.

Наоборот, в почвах, бедных перегноем, таких зёрнышек мало, а имеющиеся зёрнышки легко расплываются в воде и разбиваются при пахоте в пыль. Почва пылит. После дождя на такой почве образуется корка, которая сильно испаряет воду, находящуюся в почве, плохо пропускает в почву воздух и воду выпавших дождей. Поэтому на поле, покрытом коркой, растение может или погибнуть от засухи или задохнуться и вымокнуть.

Наконец, нужно отметить, что перегной окрашивает почву в тёмные цвета. Тёмные же почвы легче прогреваются солнцем и медленнее остывают, нежели почвы светлые. А тепло, как пища и воздух, необходимо для жизни и развития растений.

Теперь мы видим, какое большое значение имеет перегной для образования почвы, для улучшения её водных и воздушных свойств и для обогащения её питательными веществами. Поэтому мы должны принимать все меры к тому, чтобы обогатить почву «благородным», нейтральным, «сладким» перегноем, содержащим много гуминовых веществ. Для этого нужно беречь каждый центнер навоза и органического компоста, которые можно внести в почву. Увеличению гумуса в почве, как и улучшению её структуры, в огромной степени способствуют и многолетние травы — бобовые и особенно злаковые (тимофеевка, костёр, ежа и др.), которые нужно вводить в севооборот.

Травы не только обогащают почву ценным перегноем, но оструктуривают её и при жизни, расчленяя почву на мелкие пористые кусочки густою сетью своих корней.

Почвенная вода. Во всякой почве содержится то или другое количество влаги. Если взять часть почвы, например, 100 граммов её, разложить эту почву на блюдце и высушить в истопленной печке, где нет уже горящих углей, или в жаркий день на солнцепёке, то при взвешивании мы сразу же заметим, что почва потеряла в весе. Она посветлеет; кусочки её станут более твёрдыми; при раздавливании в руках или при разбивании молотком они распадаются в пыль. Полейте эту высушенную почву водой, и она постепенно примет прежний вид: потемнеет, перестанет рассыпаться, приобретёт липкость. Ясно, что из почвы при сушке удалилась вода. От нагревания вода превратилась в пар и улетучилась.

Количество воды в почве зависит от того, глинистую мы взяли почву или песчаную, после дождя или в засуху, и от многих других причин.

Вода попадает в почву с дождём, снегом, градом и росой. Иногда она попадает в поверхностные слои почвы снизу, поднимаясь вверх по тонким промежуткам в почве, называемым капиллярами. Наконец, вода в почву может попадать и в виде пара из воздуха и из глубоких слоёв земли. Передвигаясь из тёплых слоёв в более холодные, парообразная вода в холодных слоях сгущается и выпадает в жидком виде. В некоторых местах, например, в пустынях, парообразная вода является существенным источником пополнения влаги в почве.

Почвенный раствор. Вода в почве никогда не остаётся чистой. В ней растворяются различные соли, заключённые в почве, а также почвенный воздух. Вода с растворёнными в ней солями и воздухом и с содержащимися в ней микроорганизмами называется почвенным раствором. Из этого раствора растения через свои корни черпают из почвы необходимые им питательные вещества.

В разных почвах и состав почвенного раствора разный: то он богат солями (солончаки), то органическим веществом (торфяные почвы), то в растворе мало того и другого (пески). Передвигаясь в почве, раствор омывает корни растений и почвенные частички. Он забирает из твёрдых частиц почвы различные вещества; в нём растворяются также выделения корней растений и микроорганизмов почвы. В то же время различные питательные вещества из раствора забираются корнями растений, почвенными бактериями и грибами, а часть веществ из раствора оседает на почвенных частичках и изменяет их. Непрерывно меняется состав раствора, как и сама почва.

Почвенный воздух. Если взять кусок почвы и опустить его в стакан с водой, то сейчас же заметим, что из почвы будет выходить большое количество пузырьков газа. Это выделяется воздух, ранее заключённый в почве и вытесняемый теперь водою. Он, как и вода, размещается в почвенных порах. Чем суше почва, тем меньше в ней воды, и тем больше в ней воздуха.

Почвенный воздух сильно отличается от надпочвенного, или атмосферного, воздуха. Он очень богат углекислым газом, который получается при дыхании и горении. В почве этот газ образуется при тлении органических остатков, при дыхании животных, микроорганизмов и корней растений.

Почвенный воздух, кроме того, беднее кислородом, чем атмосферный воздух.

Живая фаза (часть) почвы. Выше мы указывали, что почва густо населена микроорганизмами, которые живут, дышат, питаются, размножаются, борются за существование. Количество их в почве чрезвычайно велико. В одном грамме почвы их насчитываются миллионы и десятки миллионов. Особенно много микроорганизмов около корешков растений, где они находят для себя пищу в виде отмирающих корней и корневых выделений.

Микроорганизмы и составляют живую часть почвы; к ней следует причислить и живые сосущие корни растений.

Изменение состава почвы во времени. Состав и свойства почвы во времени не остаются неизменными. Непрерывно идёт дробление, размывание водой, разрушение одних минералов и образование других. Родятся, живут и умирают бактерии, грибы, растения, животные; живут, образуют перегной, изменяют почву. Жизнь эта то замирает зимой, то с новой силой расцветает весной и летом. Твёрдая часть почвы омывается раствором и воздухом, состав которых также меняется изо дня в день.

Наконец, состав почвы непрерывно изменяет человек; в процессе обработки, удобрений и других приёмов её окультивирования меняется состав почвы, меняются и её свойства. Меняется сама почва.