РАСТИТЕЛЬНОСТЬ И ЖИВОТНЫЕ ОРГАНИЗМЫ.

Главными группами живых организмов этого биологического фактора почвообразования являются древесная и травянистая растительность, мхи, лишайники и водоросли, микроорганизмы (бактерии, грибы, актиномицеты), простейшие, насекомые, беспозвоночные и позвоночные животные.

В каждой природной зоне в естественных условиях установились определенные комбинации этих организмов, называемые биологическими ценозами. Первостепенная роль в накоплении биомассы в биологических ценозах, а также в почвообразовании принадлежит растениям, поэтому В. Р. Вильяме назвал природные биоценозы растительными формациями. Он различал деревянистые формации (таежные хвойные леса, широколиственные леса, влажные субтропические леса и др.), деревянисто-травянистые формации (ксерофитные леса, саванны и др.), травянистые формации (суходольные и заболоченные луга умеренного пояса, представленные характерными ассоциациями растений, травянистые прерии, степи и т. д.), пустынные формации и лишайниково-моховые (тундры, верховые болота и др.).

Ежегодный общий прирост растительной биомассы в субтропических лиственных лесах, по данным Л. Е. Родина и Н. И. Базилевич, колеблется в пределах 30 т/га и более, в луговых черноземных степях -- около 15, в сосняках и ельниках южной тайги -- 6--8 и в тундре -- до 1 т/га. Ежегодно в почву возвращается после разложения отмершей растительной массы зольных элементов и азота соответственно около 0,8; 0,7; 0,05--0,15 и 0,04 т/га. Наибольшая масса корней по сравнению с надземной массой отмечается у травянистых растений степных областей (70--85 %), а наименьшая -- у древесных (15--30 %).

От состава и деятельности организмов, входящих в растительные формации, зависит общая масса создаваемого ими органического вещества. От характера поступления растительных остатков в почву (в лесных ценозах в основном на почву сверху, а в травянистых--в верхние слои почвы), зольного состава растительных остатков, степени биогенное™ почв, качественного состава микрофлоры (с учетом влияния других факторов почвообразования) зависят направление процессов гумусообразования, содержание гумуса в почвах, его качественный состав, формирование разной мощности гумусовых горизонтов и в конечном счете образование разных типов почв, отличающихся агрономическими свойствами. В связи с этим в почвообразовании синтез и разрушение органического вещества в почве называют сущностью почвообразовательного процесса.

В состав биоценозов входят почвенные водоросли. Они, так же как и высшие растения, являются продуцентами органического вещества, но их продуктивность гораздо ниже. Водоросли встречаются в почвах всех природных зон. Их численность и биомасса варьируют в зависимости от влажности, условий освещения и солевого режима даже в одной и той же почве. Количество клеток водорослей в 1 г почвы составляет от 5 тыс. до 1,5 млн, биомасса в слое 0--10 см иногда может достигать сотен килограммов на гектар, а годовая продукция органической массы от 50 до 1500 кг/га. Масса водорослей, преобразованная живым населением почв, входит в состав органического вещества почв. Водоросли оказывают влияние на накопление азота, режим кислорода и СО2 в почвенном воздухе, структуру почв.

В различных биоценозах установился определенный микробиологический комплекс, характеризующийся количественным и качественным составом микрофлоры (бактерий, грибов и актиномицетов). Общее количество микроорганизмов в почвах измеряется десятками и сотнями миллионов, достигая 2--3 млрд на 1 г окультуренных почв. Масса микроорганизмов составляет от 3 до 7 т/га, или 1--2 т/га сухого вещества. Во всех почвах всегда преобладают бактерии. В почвах под лесом подавлена жизнедеятельность азотфиксирующих и нитрифицирующих бактерий, снижена активность бактерий, разлагающих клетчатку.

Наибольшее количество микроорганизмов находится в прикорневой зоне (ризосфере) растений и в верхних горизонтах почв, что зависит от содержания органического вещества. Активность микроорганизмов имеет сезонную динамичность в связи с изменяющимся поступлением в почвы тепла и влаги. Роль микроорганизмов многогранна. Они, так же как растения и водоросли, являются источником органического вещества в почве. Под влиянием микроорганизмов происходят процессы гниения органической массы, созданной всем живым населением почвы, они участвуют в азотфиксации атмосферного азота, преобразовании различных химических соединений почв и т. д.

В жизни почв определенную роль играют лишайники. Это сим-биотические организмы, тело которых состоит из двух компонентов -- грибного и водорослевого. Для почвоведения особый интерес представляют две экологические группы лишайников: напочвенные и наскальные. Напочвенные лишайники не выдерживают конкуренции с высшими растениями и редко встречаются на плодородных почвах. Поэтому они обычны на песках, в тундрах, полупустынях, на торфяниках. Лишайники особенно обильно развиваются в сухих сосняках, образуя сплошной покров.

Наскальные группы представлены в основном видами накипных форм. При почвообразовании лишайники оказывают на минеральные массы пород как физическое, так и химическое воздействие. Они образуют сложные органические кислоты, главным образом полифенольного ряда, обладающие хелатирующими свойствами, связывающими катионы выветривающихся минералов.

В почвообразовании активное участие принимают животные организмы (почвенная фауна), которые преобразуют органические остатки в результате питания, способствуя гумусообразованию и образованию агрономически ценной структуры, перемешивают минеральную массу почвы с органической, активизируя химические реакции между ними, изменяют пористость почв, а следовательно, их воздухоемкость и водопроницаемость, влияют на биологическую активность почв и т. д. Учитывая особенности образа жизни и влияние на почву животных разных размеров, их делят на три группы: микро-, мезо- и макрофауну.

Микрофауна. Включает многоклеточных микроскопических животных: коловраток, нематод, ногохвосток. Их распределение в почве зависит от мертвых растительных остатков и гумуса. Микрофауна не влияет на порозность и другие физические свойства почв из-за малых размеров животных.

Мезофауна. К ней относятся видимые глазом животные, в основном членистоногие, которые живут в полостях и могут мигрировать по профилю почв по трещинам и крупным порам. Макрофауна. Представлена в почве дождевыми червями, многоножками, личинками насекомых. Для передвижения в почве они прокладывают себе ходы. В этой группе особо выделяются крупные животные --землерои. Количество червей может достигать 1--3 млн особей в 1 га пахотного слоя, которые выбрасывают в почву ежегодно более 100 т органо-минеральной массы, прошедшей через их организм. Наличие достаточного количества червей в пахотной почве является хорошим показателем ее биологического состояния, которое может ухудшаться в случаях недостаточного внесения в пахотные почвы органических удобрений на фоне возрастающих доз минеральных удобрений и неправильного применения пестицидов при возделывании сельскохозяйственных культур.

Около 95 % всех насекомых часть или всю жизнь проводят в почве, преобразуя в результате питания органические остатки, изменяя химический состав твердой фазы почвы и ее физические свойства.

В почвах, особенно целинных степных областей, живет большое количество землероющих и других животных (суслики, кроты, степные мыши, полевки и т. д.).

Их деятельность может быть настолько активной, что отдельные почвы получили название перерытые. Землерои в результате выбросов почвы и породы на поверхность земли в виде бугорков создают своеобразный микрорельеф, играющий особенно большую роль в почвообразовательных процессах засушливых областей.

В результате даже краткого рассмотрения влияния растительных и животных организмов на процесс образования почвы можно сделать вывод о том, что биологический фактор является ведущим в почвообразовании. На это уже обращалось внимание при рассмотрении общей схемы почвообразовательного процесса.

7. Сельскохозяйственное использование осушаемых заболоченных и болотных почв. Торфяные болота и их распространение.

Целинные торфяные почвы имеют болотный застойный или грунтово-болотный слабопромывной водный режим. В естественном состоянии торф насыщен водой и пористость аэрации наблюдается кратковременно в самом верхнем 5--10-сантиметровом слое в период летней подсушки торфяника. В таких условиях резко ухудшается воздушный режим: снижается газообмен между почвенным и атмосферным воздухом, в составе почвенного воздуха возрастает содержание С0₂ (до 3--6 %) и падает содержание кислорода (до 13--17 %). Для целинных почв характерен окислительно-восстановительный режим с господством восстановительных процессов по всему профилю.

Тепловой режим определяется основными тепловыми свойствами торфяных почв и зависит от их широтного местоположения.

Высокая теплоемкость и низкая теплопроводность торфа определяют недостаточную теплообеспеченность торфяных почв. Значительное содержание в них воды требует большого количества тепла на их нагревание по сравнению с минеральными почвами. Поэтому торфяные почвы относятся к холодным почвам. Зимой они позже промерзают, а летом позже оттаивают.

Отмеченные особенности гидротермического и ОВ-режимов торфяных почв характеризуют эти почвы в естественном состоянии как биологически малоактивные. Повышенная биологическая активность наблюдается только в самом поверхностном слое в отдельные короткие периоды улучшения его аэрации. Продолжительность таких периодов и интенсивность биохимических процессов нарастают от северной тайги к лесостепи и далее на юг.

Рассмотренная выше сравнительная характеристика состава и свойств торфа верховых и низинных болотных почв раскрывает их агрономические особенности.

Наиболее ценными в сельскохозяйственном отношении являются болотные низинные почвы. Торф этих почв имеет высокую зольность, значительную гумифицированность, большое содержание азота и более благоприятную реакцию.

Использование болотных торфяных почв в сельском хозяйстве может идти в двух направлениях: как источника органических удобрений и как объекта для освоения и превращения их в культурные высокопродуктивные угодья.

Существует два способа использования торфа для приготовления органических удобрений: для приготовления подстилочного навоза и приготовления компостов. В качестве подстилки для скота используют малоразложившийся моховой торф. Он хорошо впитывает навозную жижу и газы, устраняя тем самым потери самого ценного компонента удобрений -- азота. Торфяной навоз по своим удобрительным качествам превосходит соломенный.

При компостировании к торфу добавляют известь, фосфоритную муку, растворимые минеральные удобрения или биологически активные вещества (фекалии, навоз и др.).

Для непосредственного удобрения используют только хорошо разложившийся торф. Особо ценны вивианитовые и карбонатные торфы (для кислых почв).

После осушения, культуртехнических и агротехнических мероприятий болотные торфяные почвы могут быть превращены в ценные сельскохозяйственные угодья. Так, на окультуренных низинных торфяных почвах Яхромской поймы (Московская обл.) получают сена до 9,0--12,0 т/га при 2--3 укосах, кормовых корнеплодов до 70,0--90,0 т/га, картофеля 20,0--27,0 т/га, высокие урожаи овощных и других культур.

При освоении и последующем использовании болотных низинных торфяных почв первостепенное значение имеет создание оптимального водно-воздушного режима за счет правильно выбранной нормы осушения и поддержания уровня грунтовых вод на заданной глубине с учетом требований отдельных групп сельскохозяйственных культур.

Норма осушения -- глубина зеркала грунтовых вод после проведения осушительных мелиорации. В среднем для зерновых культур она составляет за весь период вегетации 70--80 см, для овощных, силосных -- 80--100, для трав -- 60--80 см. Для торфяных почв характерен большой запас недоступной влаги (30--40 % ПВ). Нижний предел оптимального увлажнения составляет для большинства культур 55--60 % ПВ. При снижении влажности до этой величины необходимо дополнительное увлажнение (полив дождеванием или за счет регулирования уровня грунтовых вод).

При осушении водный режим торфяных почв изменяется от болотного в целинных почвах до промывного торфяного в северной тайге, периодически промывного в южной и периодически выпотного торфяного в лесостепи. В увлажнении пахотного слоя значительно возрастает роль атмосферных осадков и верховодки.

Под влиянием осушения изменяется тепловой режим торфяных почв: в целом он ухудшается, так как в верхних горизонтах осушенных почв возрастает объем пор, заполненных воздухом, который проводит тепло хуже, чем вода. Осушение и обработка торфяной почвы (глубокая вспашка, фрезерование и другие приемы) существенно изменяют воздушный, окислительно-восстановительный и микробиологический режимы. В пахотном слое возрастает аэрация, усиливаются окислительные процессы, повышается биологическая активность. Профиль мелиорируемой почвы расчленяется на два слоя: верхний -- пахотный горизонт (иногда и часть подпахотного) высокой биологической активности, развития окислительных процессов и биохимического разложения органического вещества торфа и нижний -- капиллярно-насыщенный влагой, сохраняющий в значительной мере свойства и режимы целинной торфяной почвы. Оптимальная мощность зоны окисления (Eh > 400 мВ) составляет: для многолетних трав 20--40 см, для зерновых, силосных, кормовой свеклы 40--60, для сахарной свеклы, кормовой моркови 50-- 80 см.

Применение удобрений и известкование кислых торфяных почв (pH_Kci < 5,0) обязательны при освоении и использовании болотных почв. Большинство болотных почв бедны фосфором и калием. Поэтому внесение фосфорно-калийных удобрений должно быть систематическим, с учетом требований возделываемых культур и содержания подвижных форм этих элементов в почвах.

Внесение азотных удобрений особенно необходимо в первый период освоения осушенных почв в связи с недостаточной мобилизацией азота торфа.

Значительный эффект на торфяных почвах дает применение медных удобрений (пиритных огарков, медного купороса). В результате изменения водно-воздушного, ОВ- и микробиологического режимов усиливается минерализация органического вещества торфа. Это приводит к постоянному уменьшению мощности торфа в среднем 1 --2 см в год.

Пахотный горизонт под влиянием минерализации органического вещества, внесения удобрений, воздействия корневых систем сельскохозяйственных растений постепенно «оземляется», приобретает структуру; в нем возрастают зольность и содержание доступных элементов питания, снижается плотность, уменьшаются пористость, полная и наименьшая влагоемкость. Значительные изменения в морфологии, составе, свойствах и режимах болотных освоенных почв послужили основанием для выделения их в самостоятельный тип освоенных торфяных почв.

Интенсивность отмеченных изменений в свойствах и режимах низинных торфяных почв при их мелиорации тесно связана с зональными условиями. В северной и средней тайге происходит более резкое ухудшение теплового режима; здесь длительно (в ряде случаев постоянно) сохраняются мерзлые, водонепроницаемые горизонты, значительно ослабляющие биохимические процессы. Поэтому в северной тайге биологически активна только верхняя часть пахотного слоя (до 10 см), а в средней тайге -- слой мощностью 15--20 см. В этих подзонах особое значение при освоении торфяных почв наряду с удалением избытка воды и регулированием верховодки приобретают тепловые мелиорации (пескование, гли-нование, регулирование снежного покрова и др.), повышение биологической активности торфа путем внесения удобрений и известкования.

В южной тайге и лесостепи биохимические процессы протекают активно, поэтому важной задачей здесь является регулирование запасов органического вещества торфа, темпов его минерализации путем двустороннего регулирования водно-воздушного режима и посева многолетних трав.

Главное богатство торфяных почв -- слой торфа. Постоянная, хотя и медленная, сработка торфа таит в себе опасность вывода из слоя торфяных почв вследствие полного расхода торфа при его постепенной минерализации. Поэтому регулирование процессов разрушения и накопления органического вещества является обязательным приемом правильного и длительного использования торфяных почв. Решения этой задачи достигают соблюдением норм осушения, чередованием культур в севообороте и обработкой почвы.

Исключительная роль многолетних трав в поддержании наиболее благоприятного баланса органического вещества в почвах определяет обязательное их включение в севооборот на осушенных торфяных почвах, где они должны занимать не менее 50 % севооборотной площади в травопольно-зерновых и овощных севооборотах и до 70--80 % в кормовых и лугово-пастбищных (Ефремов).

Мелкозалежные торфяники следует отводить под культурные сенокосы и пастбища.

При неправильном осуществлении осушительных и других мероприятий при освоении и использовании торфяных почв возможно развитие следующих негативных явлений: переосушка почв и возникновение ветровой эрозии, ухудшение водного режима прилегающих территорий, повышение концентрации химических веществ (в том числе нитратов) -- компонентов удобрений и других химикатов в дренажных водах и загрязнение водоемов.

Естественные массивы болотных торфяных почв имеют большое природоохранное значение: в формировании водного режима сопредельных территорий, водных источников и рек, как ценные угодья для естественных ягодников и лекарственных растений и т. д. Поэтому часть болотных массивов должна быть сохранена в их природном состоянии.