БНБ "БРОКГАУЗ И ЕФРОН" (121188) - Photogallery - Естественные науки - Математика - Технология
|
ПочваОпределение "Почва" в словаре Брокгауза и Ефрона
Почва Настоящая статья содержит в себе следующие части: I) происхождение П.; II) морфологические признаки П.; III) химический состав; IV) механический состав и физические свойства; V) классификация П.; VI) методы исследования П.; VII) литература. I) Происхождение. П. образуется из поверхностной горной породы, получающей название "материнской", путем влияния на нее климатических деятелей (температуры, воздуха, воды и др.), растений и животных, при известном рельефе местности и в течение известного промежутка времени, определяющего почвенный возраст. Относительное значение каждого из почвообразователей не установлено, так как оно сильно варьирует в каждом отдельном случае; общий же характер их деятельности известен. Главнейшая их роль заключается в выветривании горной породы (см. Выветривание), но кроме того, в качестве почвообразователей, они действуют некоторым специфическим образом. Температура, замедляя или ускоряя процесс сгорания органических веществ, влияет на содержание перегноя, или гумуса, а следовательно — на цвет П., их химический состав и пр.; она же, до известной степени, определяет богатство П. растительным и животным населением (опыты Вольни, Костычева и др.). Воздух действует механически и химически. Силой ветра выдуваются тонкие почвенные частицы и отлагаются в другом месте, иногда такими значительными толщами, что образуют особый тип П. эоловых (Бычихин, Высоцкий, Белецкий и др.). Составные части и примеси воздуха — кислород, азот, углекислота, аммиак — вступают в реакции с составными частями П. или непосредственно, или при помощи микроорганизмов (особенно кислород). Избыток кислорода ведет к полному перегоранию П., т. е. обеднению их органическими веществами, недостаток — наоборот, к чрезмерному накоплению (П. болотные, торфяниковые, некот. солонцы). Вода, в качестве механического деятеля, с одной стороны, смывает П. или делает их грубыми, скелетными (латериты, П. крутых склонов), песчанистыми (долинный чернозем, П. пологих склонов), а с другой — обогащает П. тонким материалом или отлагает целые толщи наносного материала (П. аллювиальные), образуя в том и другом случае П. ненормальные. Вода, как химический агент, играет чрезвычайно важную роль в жизни П., главным образом, в качестве растворителя. Особенно благоприятно некоторое среднее содержание влаги (Вольни, Костычев, Нерода и др.); при избытке или недостатке ее происходит недоразвитие или деградация П. (П. северные и влажных тропиков, болотные, солонцы и пр.). Животные и растения принимают большое участие в выветривании горных пород, но, главным образом, своими отмершими частями и экскрементами производят гумификацию П. Из животных наиболее видную роль играют черви, жуки, личинки, грызуны и т. п., а также микроорганизмы. Более других изучена деятельность дождевых червей, достигающая в некоторых местностях поразительных размеров. Так, в Англии ежегодные извержения червей могли бы покрыть страну слоем в полсантиметра толщины (Дарвин); на Мадагаскаре эта деятельность примерно, в 4 раза больше (Келлер). В лесах Дании, благодаря исключительно червям, образовался слой плодородного лесного чернозема (Мюллер). Роль грызунов (сусликов, хомяков, слепцов, сурков и др.) не менее важна. В южно-русских степях кучки выброшенной ими земли занимают иногда 0,1 и более всей площади и достигают 2 — 3 тыс. куб. саж. на 1 кв. версту (Вернадский, Мушкетов, Докучаев, Силантьев). Относительно личинок насекомых и пр. известно, что временами их количество и действие огромны: на пространстве одной десятины насчитывали до 5 миллионов личинок различных насекомых (Докучаев). В последнее время установлена, хотя и мало еше изучена, выдающаяся роль микроорганизмов в деле почвообразования, особенно бактерий и сапрофитных грибков. Число их достигает сотен тысяч и даже миллионов на 1 куб. стм П. в ее верхних горизонтах. Принадлежа к разряду аэробных или анаэробных, микроорганизмы производят всевозможные продукты окисления, раскисления, нитрификации, денитрификации и т. п., особенно при известной комбинации влажности, температуры и пр.; служат простыми разносчиками кислорода и друг. газов; играют роль фермента и т. д. Наиболее изучены нитрифицирующие бактерии Nitr o sоmonas (переводит аммиак в азотистую кислоту) и Nitrobacter, окисляющий азотистую кислоту в азотную (Шлезинг, Мюнц, Виноградский и др.). Вообще, большинство физико-химических процессов, совершающихся в П., в настоящее время приписывается деятельности почвенных микроорганизмов. Значение растений в образовании и жизни П. настолько велико, что в настоящее время уже обособился особый отдел ботаники, под именем геоботаники, изучающий взаимодействие между П. и растениями. Для почв обычного, нормального происхождения проф. Докучаев установил даже название растительно-наземных. Своей отмершей корневой системой, а частью и надземными частями, растения доставляют главный материал для обогащения П. органическими веществами, причем различные типы и формации растений действуют различно. Особенно резка разница между влиянием травянистой и лесной растительности. Первая, содержа большую массу своих подземных частей (по Габерландту, 120 — 160 пд. на десятину) и находясь в более плохих условиях аэрации, при прочих равных условиях, накопляет в П. больше перегнойных веществ, чем древесная растительность. Типичным производным первой является чернозем (см.), а второй — лесные суглинки (см.), которые во многих случаях, по-видимому, произошли путем дегумификаций чернозема. Не без влияния остается та или другая растительность и на структуру П.: мелкозернистость девственного чернозема и типичная ореховатость лесных суглинков обязаны своим происхождением растительности. Рельеф местности — очень важный фактор в деле почвообразования. Крутизной склона обуславливается механическое действие проточной воды, т. е. обогащение или обеднение П. тонкими и растворимыми веществами, а положением склона относительно стран света — температура и влажность П., а следовательно, почти все внутренние (химико-биологические) процессы почвообразования. При почвенных съемках, при равенстве геологических условий местности, для выемки образцов и при распределении почвенных типов на карте руководствуются, главным образом, рельефом. В самой номенклатуре П. часто видно решающее значение топографических условий: чернозем плато, П. пологих и крутых склонов и т. п. Почвенным возрастом называется время, протекшее с момента выхода поверхностной горной породы из-под воды или льда, т. е. от начала выветривания. Значение возраста в деле почвообразования для молодых П. несомненно, для старых — проблематично. Одни полагают, что выветривание П., накопление органических веществ, увеличение мощности и пр. — беспредельно, другие же, на основании некоторых вычислений, утверждают, что через известный промежуток времени наступает равновесие между приходом и расходом перегнойных и др. веществ в П., которые и делаются спелыми. В последнее время исследования полтавской экспедиции показали, что параллельно с абсолютным поднятием местности в означенной губернии растет и содержание гумуса в черноземах плато (Докучаев и Отоцкий). Проф. Докучаев склонен отнести это соотношение на счет влияния почвенного возраста: чем выше П., тем он старше. Решение вопроса затрудняется тем, что все употреблявшиеся до сих пор методы определения возраста П. крайне неточны (Пфаф, Дарвин, Докучаев и др.). II) Морфологические признаки — цвет, мощность и структура — чрезвычайно важное подспорье при определении П. Цвет их большей частью темный, зависящий от присутствия перегнойных веществ. Интенсивность окраски, в общем, соответствует количеству перегноя и других питательных веществ, за исключением тех случаев, когда П. произошла из темноцветной горной породы (напр., олонецкая черная П., араратская вулканическая и т. п.) или богата сернистым железом. Наибольшей интенсивности темный цвет П. достигает в самом верхнем горизонте, затем книзу окраска бледнеет и постепенно сходит на нет; чаще она однородная, реже — пестрая от включений железа, извести и т. п. Исключение составляют лишь П. болотного и аллювиального происхождения, а также некоторые подзолы и солонцы, где часто бывает нарушена постепенность в окраске. Цвет П. — признак очень важный для систематики, хотя и не всегда надежный, так так меняется в зависимости от освещения, влажности и т. п. Названия многих П. основаны на их окраске: серые земли, каштановые П., чернозем и т. п. Мощностью П. называется толщина всего выветрелого и содержащего перегнойные вещества слоя, от поверхности до материнской породы. На этом протяжении почвенный слой обыкновенно расчленяется на два (редко более) горизонта: верхний — А и переходный — В. Переход в подпочву чаще незаметен, так что мощность П. определяется более или менее приблизительно; только в П. эолового и аллювиального происхождения эта граница обыкновенно резка. Мощность нормальных растительно-наземных П. не превосходит 1—1,5 м, причем, при прочих равных условиях, мощность песчанистых почв значительнее, нежели глинистых. Почти всем девственным (не пахотным) глинистым и суглинистым почвам свойственна особая структура, т. е. способность раcсыпаться на отдельности довольно прочные. По величине диаметра этих отдельностей, разделяют почвы на категории: крупноореховатые — диаметром отдельностей более 7 мм, мелкоореховатые в 7—6 мм, зернистые в 5—3 мм, мелкозернистые — 3—1 мм, пороховидные в 1—0,5 мм, пылеватые — менее 0,5 мм. Иногда структура выражена слабо, иногда же, напр. у девственного чернозема и у лесных суглинков — чрезвычайно резко. Своим происхождением она обязана деятельности корней, червям, растрескиванию при высыхании и т. п. К числу факторов, уничтожающих структуру, относятся, главным образом, распахивание и избыток просачивающейся воды. Структура играет чрезвычайно важную роль в физико-химических процессах, совершающихся в П. и служит довольно надежным указателем при определении П. Кроме указанных, для почвенной систематики важны и второстепенные морфологические признаки: количество и характер песчаных зерен, хряща, гальки, валунов, железистых или известковых включений, присутствие кротовин (нор грызунов), ходов червей, характер растительных и животных остатков и т. п.
III) Химический состав. П. слагается из веществ органических и минеральных; последние крайне разнообразны, в зависимости от петрографического характера горных пород, вошедших в состав П. Чаще всего встречаются: глина, представляющая идеальный состав Al 2O3.2SiO2 + 2Н 2 О; в таком виде она встречается редко; чаще содержит окислы железа и цеолитные вещества. В чистом виде играет роль исключительно физического агента, особенно своей самой тонкой так наз. коллоидальной частью; химически мало подвижна. В П. ее содержится от долей процента (в песчаных) до 38%. От глины в химическом смысле следует отличать механическую глину, в состав которой входят тонкозернистый кварц, полевой шпат, целоиты и пр.; последней глины в П. всегда больше, чем химической. Цеолиты (водный кремнекислый глинозем, заключающий в себе щелочи или щелочные земли) примешаны обыкновенно к почвенной глине. Будучи химически легко подвижными (разлагаются слабой соляной кислотой и вступают в обмен с щелочными и щелочноземельными солями), они играют важную роль при оценке производительности П. Количество их колеблется от долей процента до 25 — 30%. Окислы кремния (кремнезем SiO 2) и железа всегда присутствуют в почве: первые в виде кварцевых зерен и гидрата кремнекислоты, а вторые в виде бурого железняка, реже — магнитного железняка и т. п., т. е. в виде полуторных окислов [Fе 2 О 3, Fе 2 (НО) 6 ] и закиси-окиси Fе 2 О 4. Изредка (в П. болотного происхождения) встречаются и закисные формы железа. Присутствием железа обусловливается, большею частью, буроватая окраска П. в естественном состоянии и красная — после прокаливания. Также обычны соли всевозможных кислот: угольной в форме, главным образом, углекислой извести, реже — магнезии и щелочей; серной — в виде железного купороса FeSO 4 и гипса (СаSО 4 + 2Н 2 О); фосфорной — также в виде солей железа и извести (Са 3 Р 2 О 8, Са 2 Н 2 Р 2 О 8, CaH4P2O8, FePO4, Fe3P2O8 и др.); хлористоводородной — чаще в форме хлористых щелочей (в солонцах); азотной и азотистой — в форме селитр и т. п. Кроме перечисленных соединений, в почвенном воздухе обыкновенно находятся, в ничтожном количестве, как результат деятельности микроорганизмов, следующие газообразные примеси: водород, аммиак, метан, сероводород и др. Распределение минеральных веществ в П. обыкновенно довольно равномерное; только в П. молодых можно подметить закономерное убывание или увеличение их по мере приближения к материнской породе. О количестве минеральных веществ и их распределении дает понятие следующий аналаз П. из Екатеринославской губернии (Костычев).
Что касается органических веществ П., то они состоят: 1) из соединений, входящих в состав растительных и животных организмов, и 2) из особых промежуточных соединений между первыми веществами и конечными продуктами их разложения, каковы: вода, углекислота, аммиак и т. д. Эти промежуточные соединения, обыкноновенно окрашивающие П. в темный цвет, носят общее название перегноя, или гумуса. В противность минеральным веществам, количество перегноя обыкновенно постепенно падает от поверхности П. к подпочве, что зависит, по-видимому, от распределения в П. растительннх корней, служащих материалом для образования перегноя; как показывает следующая табличка:
Несомненно, что в распределении перегноя играет роль и просачивание его (опыты Баракова, Вольни, наблюд. Высоцкого и др.), чем часто нарушается указанная правильность в убывании (особенно в песчанистых П.). Правильность также иногда нарушается вследствие процессов аллювиальных и деградации П. (солонцы, пойменные П. и пр.). Вследствие крайней сложности и малой подвижности большей части перегнойных соединений, природа их мало изучена. На основании исследований Мульдера, Детмера, Грандо, Эггерца, Вольни, Костычева и др., перегной расчленяют на вещества нейтральные, солеобразные (ульмин и гумин) и кислоты — ульминовую, гуминовую, алокреновую и креновую. Ульмин — вещество бурого цвета, гумин — черного; в воде почти не растворимы; в реакции вступают с трудом; вероятно, состоят из смеси сложных соединений; изучены мало. Ульминовая и гуминовая кислоты получаются при действии щелочей на ульмин и гумин; первая бурого цвета, вторая — черного; по составу (С 24 Н 18 О 9 + зольные вещества) и реакциям чрезвычайно сходны; свежеосажденные слабо растворяются в воде (1/3500), высушенные почти не растворимы (1/13784), образуют простые и двойные соли (типа, например, C 60(NH4)6H48O27, С 60 Са 3(NH4)2 Н 46 О 27 и т. п.), из которых лишь соли щелочных металлов растворимы; способны раскислять железо, переводить фосфорнокислую известь в растворимое соединение, разлагать углесоли и отчасти силикаты и, вообще, в некоторой степени участвуют в химических процессах. Апокреновая кислота представляет высшую степень окисления гуминовой кислоты (C 24H12O12 + N и зольные вещества); легко растворяется в воде; цвет растворов кислоты и солей — бурый; апокреновокислые соли подвижнее гуминовокислых. Креновая (ключевая) кислота, по составу, занимает среднее место между описанными (C 24H24O16); растворимость ее и солей наиболее совершенная; растворы и соли бесцветны; из солей нерастворимы лишь окисножелезные и марганцевые. Все указанные кислоты, по предположениям, представляют смесь сложных кислот. Они способны переходить одна в другую при процессах окисления и восстановления (Бараков и др.). Кроме свободных минеральных веществ и минеральных оснований органических кислот, в П. находится некоторое количество минеральных соединений, чрезвычайно прочно связанных с перегнойными веществами. Эта зольная часть перегноя, состоящая из S, Р, Si, Fe, Al и др., носит название органоминеральных веществ, количество которых достигает 10 — 15 и более % всего перегноя и распределяется, примерно, так (анализ Эггерца):
Характер этих органоминеральных соединений неизвестен. Значение их также не вполне установлено. Грандо, на основании своих известных опытов (получение аммиачно-гуминовой вытяжки, роль ее mati è re noire в питании растений и опыты с диализатором), считает их единственными питательными веществами, удобоусвояемыми растениями. Позднее эта теория подверглась некоторым ограничениям (Эггерц, Костычев, Гаврилов, Нефедов). Во всяком случае, значение перегноя в круговороте азота, минеральных веществ и, вообще, в питании растений — огромно. На этом основании большинство почвоведов по содержанию гумуса определяет общую производительность П. Содержание перегноя служит подспорьем и при систематике П., так как обусловливает их цвет и мощность. Содержание гумуса в различных П. сильно варьирует от долей % до 15 — 16% и зависит от многих естественных условий, из коих наиболее благоприятны для накопления перегноя след., плотность и мелкоземистость П., достаточная увлажненность при средней температуре (около 20°), щелочный или кислотный характер среды, равнинность местности, обилие травянистой растительности и др.
IV) Механический состав и физические свойства. П. состоит из механической смеси твердых частиц различного диаметра, от тысячных долей миллиметра до нескольких сантиметров. Механический состав играет чрезвычайно важную роль в почвенной систематике, так как обусловливает многие физические и химические свойства П. (плотность, гигроскопичность, водопроницаемость, степень выветрелости и т. п.). П., в которых преобладают частицы крупного зерна, называются скелетными, или песчаными; тонкозернистые — мелкоземистыми, или глинистыми. У нас приняты две группировки почвенных частиц. Одна, более простая (Лоренца, Яковлева и Баранова), различает следующие части П.:
По более дробной классификации механических элементов (Фадеева-Вильямса) мелкозем делится на
От механического состава П. зависит и большая часть ее основных и функциональных физических свойств. Чем мелкоземистее П., тем, в общем, значительнее ее объемный вес, твердость, связность, влагоемкость, капиллярность, испаряемость, теплопроводность и поглотительная способность, и тем меньше — скважность, газопроницаемость и водопроводимость. Удельный вес П. обыкновенно колеблется между 2 и 3, например:
Объемный вес П. составляет около половины удельного; напр., литр чернозема (с уд. вес. 2,512) весит 1060 г, т. е. 49,19% удельного (Ильенков), вес литра песчаной П. (уд. вес 2,69) = 1536,5 г, т. е. 57,12% уд. веса и т. п. Скважность, или пористость П. определяется объемом промежутков между твердыми частицами и обуславливается не столько диаметром последних, сколько их формой; в общем, объем промежутков колеблется между 30 и 60% всего объема П. (Вольф, Шюблер и др.). Связность и твердость П. определяются сопротивлением их раздавливанию и разрыву. Величина эта сильно варьирует в разных П., в зависимости не только от их механического состава, но и от химического состава, от количества циркулирующих в П. растворов (Шлезинг, Майер, Гильгард и др.). ее влажности и температуры (при замерзании и увеличении влажности твердость П. может увеличиться вдвое). Влагоемкостью П. (то же — водоемкость) называется способность ее удерживать в порах определенное количество воды. Различают полную влагоемкость (полное насыщение водой) и неполную, когда вода насыщает лишь капилляры и удерживается лишь силой притяжения. Наибольшей влагоемкостью обладают П., богатые гумусом (чернозем поглощает до 50% воды), наименьшей — пески (около 10%). В природе наблюдается даже пересыщение П., т. е. увеличение их объема — набухание, особенно П. мелкоземистых. Влажность П. есть весовое содержание в ней гигроскопической воды в данный момент. Величина крайне изменчивая: влияют на влажность П. природа самой П., климат, рельеф, характер одевающей растительности и т. п. (Измаильский). Растительный покров уменьшает влажность П. (Эбермайе, Вольни, Измаильский и др.), близость грунтовых вод — увеличивает и т. д. Амплитуда колебания влажности одной и той же П. может достигать 50%. Водопроницаемость, или водопроводимость П. обуславливается, главным образом, их структурой и механическим составом. Немалое влияние оказывает также и растительный покров, уменьшающий просачивание воды сквозь П. иногда на 33% (Вольни, Бюлер); далее влияют влагоемкость П., содержание гумуса и др. физико-химические свойства. В последнее время водопроводимость естественных П. на сколько-нибудь значительную глубину (глубже 1 — 1,5 м) многими оспаривается (Фольгер, Зонтаг, Ярц, Близнин, Головкинский). Капиллярность П. определяется высотой и скоростью поднятия воды снизу, причем оба явления находятся в обратном отношении. Капиллярность зависит, главным образом, от механического состава и строения П., а также, в известной степени, от ее влажности. В крупнопесчаных П. капиллярность не наблюдается. В мелкоземистых — высота поднятия воды может достигать 2 м (Вольни). Величина испарения воды из почвы обусловливается натурой почвы и физико-географическими условиями. При благоприятных условиях, поверхность почвы испаряет больше влаги, чем равная ей водная поверхность (Вольни и др.). Испарение происходит либо непосредственно, либо через растения. В последнем случае иссушение П. совершается быстрее и значительнее (Вольни, Рислер, Вермишев, Близнин и др.). Мелкоземистые П. испаряют меньше влаги, чем песчаные (Вольни). Между почвой и атмосферой совершается постоянный обмен газов, причем первая отдает избыток углекислоты, а вторая снабжает П. кислородом. Быстрота обмена зависит от атмосферного давления, циркуляции воды в П. и ветра. Объем почвенного воздуха обыкновенно превосходит объем свободных пор, так как часть его сгущается: песок конденсирует около 23 объемов воздуха, глина — до 48. Тепловыя явления в П. связаны с их цветом, механическим составом, влажностью и одевающим растительным покровом. Теплопроводность песчаных П. наивысшая, перегнойных — наименьшая. Амплитуда колебаний температуры достигает mахimum'а на поверхности, постепенно убывая книзу: суточные колебания близки к нулю на глубине 1 — 1,5 м, годовые — на глубине 25 — 30 м. (Вюлер, Лейст, Близнин, Вильд, Любославский и др.). Глубина промерзания вполне зависит от климатических условий. Иногда промерзание глинистых П., по-видимому, вызывает образование зернистой структуры (Фадеев). Остальное см. ниже: Температура П. Среднее место между явлениями химического порядка и чисто физическими занимает поглотительная способность П., т. е. способность твердых их частей удерживать из растворов некоторые основания и кислоты. Особенно энергично поглощаются калий, аммоний н фосфорная кислота, слабее — кальций, магний, натрий и кислоты угольная, кремневая и апокреновая. При этом большую роль играет количество и состав почвенных растворов, составе цеолитной части П., механический состав и пр. Большинство исследователей (Уэ, Раутенберг, Петерс, Эйхгорн, Кноп и др.) склонно отнести поглощение к явлениям чисто химическим (реакциям обмена). Однако, еще Либих считал поглощение явлением физическим. Это воззрение в последнее время сильно подкреплено опытами Земятченского над поглотительной способностью измельченного каолина и кварца, а также тем фактом, что П. поглощает и вещества совершенно химически индифферентные, каковы, напр., многие красящие вещества (анилин) и т. п. Как бы то ни было, указанная способность П. играет чрезвычайно важную роль в круговороте питательных веществ: она обогащает глинистую и цеолитную часть П. питательными веществами в удобоусвояемой для растений форме; разнообразит и регулирует состав почвенных растворов. Коэффициент поглощения выражается обыкновенно или в объемах азота (Кноп), или в % аммиака (Вольф), поглощенных П. из раствора нашатыря.
V) Классификации П. Все почвенные классификации могут быть разделены на прикладные и научные. Первые распределяют П. по их значению в отношении техническом, гигиеническом, агрономическом, экономическом (доходность) и пр. Научные классификации группируют П. по их природним свойствам и могут быть разбиты на пять категорий: классификации геологические (собственно — петрографические), химические, физические, смешанные (физико химические) и генетические. Прототипом геологической классификации служит классификация Фаллу, позднее несколько измененная и упрощенная Жираром и А. Майером. Она группирует П; по преобладанию в них тех или иных петрографических элементов.
Кроме того, четыре группы П., не укладывающиеся в предыдущие рубрики: 1) вулканические шлаки и зола; 2) обломки и валуны; 3) речные отложения и 4) торфяные и болотные отложения.
III. Сульфатные. 1) Гипсовые, 2) ангидритные.
Статья про "Почва" в словаре Брокгауза и Ефрона была прочитана 1027 раз |
TOP 15
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||