6.2.1. Основни свойства на почвата
Почвата е тънък слой на повърхността на земята, образуван в резултат на взаимодействието на биотата със скалите.
Най-пълната дефиниция на понятието „почва” е дадена от изключителния български естествоизпитател, основоположник на съвременното почвознание В. В. Както всеки друг организъм, винаги има определена структура, нормална дебелина и нормално положение...” .
Значението на почвата за всяка земна екосистема се определя преди всичко от факта, че без нея е невъзможно съществуването на по-голямата част от производителите и многократно сме отбелязвали тяхната роля в екосистемата. Запазването на плодородните почви под земеделски земи, пасища и гори е едно от основните условия за устойчивото развитие на човечеството. Почвата е относително възобновяем ресурс, т.е. естествените процеси са в състояние да поддържат съществуването си за неопределено време с подходящи грижи и защита. Въпреки това, неразумната експлоатация на почвените ресурси от човека води до факта, че природните механизми са недостатъчни. Археолозите са установили, че упадъкът на много процъфтяващи древни цивилизации не е бил причинен от външни врагове, а от бавно екологично самоубийство, състоящо се в неразумно използване на почвата и водните ресурси и неуспех за запазването им. Например преди около 9000 години териториите на големите шумерски и вавилонски царства изобилствали от високопродуктивни гори иливади, но до третото хилядолетие пр. н. е. повечето от тези земи са се превърнали в безплодни пустини, които и до днес заемат значителна част от съвременната територия на Иран и Ирак. Северна Африка, някога житницата на Римската империя, сега е предимно пустиня. Възможно е това да е една от причините за подкопаването на жизнеспособността на Древен Рим. Загубата на плодородието на почвата също се посочва като една от причините за упадъка на някога процъфтяващата култура на маите в Централна Америка.
От древни времена има непрекъснат процес на загуба на почва, освен това с течение на времето мащабът на загубата става все по-голям и понастоящем е сериозен екологичен и икономически проблем. Но преди да обсъдим тези мащаби и причините, които ги причиняват, нека разгледаме основните свойства на почвата.
6.2.1. Основни свойства на почвата
За да съществуват нормално растенията и другите организми, почвата като местообитание трябва да притежава определени свойства. По-долу ще бъдат разгледани най-важните свойства на почвата от тази гледна точка (припомняме, че разделянето на основни и „неосновни“ свойства може да се извърши само условно).
Минерални хранителни вещества и способността на почвата да ги задържаЗа нормалното развитие на растенията е необходимо наличието на различни минерални хранителни вещества (биогени) в почвата, сред които най-важна роля играят нитрати (NO3 - ), фосфати (PO4 3 - ), калий (K + ) и калций (Ca 2+ ). С изключение на азота, образуван в резултат на азотната фиксация от атмосферния азот по време на цикъла на този елемент, останалите биогени първоначално влизат в състава на основната скала, в резултат на разрушаването на която е образувана почвата. За да станат обаче тези хранителни веществадостъпни за растенията, те трябва да бъдат прехвърлени в по-малко свързано състояние, във воден разтвор, което се случва, когато основната скала е унищожена. Процесът на разрушаване на основната скала се нарича изветряне и включва различни физични процеси (например замръзване и размразяване, нагряване и охлаждане, абразивно действие на пясъчни частици, пренасяни от вода или вятър и т.н.), химични реакции и биологични фактори като налягането на корените, растящи в малки пукнатини и т.н.
Но отделянето на биогени и преминаването им във воден разтвор прави възможно не само усвояването им от растенията, но и измиването им от почвата чрез проникване на вода през нея. Този процес на излугване се нарича излужване и не само намалява плодородието на почвата, но също така допринася за замърсяването на околната среда, особено на водните тела.
Следователно способността на почвата да задържа хранителни йони, наричанапочвен йонообменен капацитет, е също толкова важна, колкото и първоначалното снабдяване с хранителни вещества.
Изветрянето, като първоначален източник на хранителни вещества в почвата, все още е твърде бавно в сравнение с жизнения цикъл на повечето растения, за да осигури повече или по-малко стабилно попълване на хранителни вещества, изтеглени от почвата по време на храненето на растенията. В естествените екосистеми основният източник на попълване на хранителни вещества в почвата е разлагащият се детрит и животинските метаболитни отпадъци, които са включени в общия цикъл на хранителни вещества, описан по-горе, използвайки въглерод, фосфор и азот като примери.
В изкуствените екосистеми, които са земеделски земи, както вече беше отбелязано, този цикъл е прекъснат. Следователно, за да се запази плодородието на почвата, правилното ниво на хранителни вещества постоянно се поддържа изкуствено в тях чрез прилагане на торове в почвата. неорганични или химичниторовете са смеси от минерални хранителни вещества. Органичните торове, които са растителни остатъци и животински отпадъци, като оборски тор, освобождават своите хранителни вещества, докато се разлагат. Мащабното използване на торове налага повишени изисквания към йонообменния капацитет на почвата, тъй като, първо, излугването на торове причинява очевидни икономически щети, и второ, и най-важното, води до значително замърсяване на околната среда.
Вода и капацитет за задържане на вода.Повечето растения се нуждаят от значително количество влага, за да поддържат енергичен растеж. Това се дължи на факта, че водата преминава и през фините пори в листата на растенията, през които се абсорбира въглероден диоксид и се отделя кислород по време на фотосинтезата. Този процес се наричатранспирация. Най-малко 99% от цялата вода, абсорбирана от растението, се използва за компенсиране на транспирацията и само по-малко от 1% се използва за осигуряване на процеса на фотосинтеза. Ако няма достатъчно вода, растението ще изсъхне. В изсъхнало състояние растението все още може да съществува известно време, но спира да се развива. Разграничете физическата и физиологичната сухота на почвата. Първият е свързан с обща липса на влага и е характерен за сух климат. Вторият възниква поради физиологичната недостъпност на физически достъпна вода, понякога дори с нейния излишък, например поради високата киселинност на почвата, наличието на токсични вещества и др.
Аерация.Аерацията е процесът на газообмен между почвения въздух и атмосферния въздух, в резултат на който почвеният въздух се обогатява с кислород, а атмосферният повърхностен въздух се обогатява с въглероден диоксид. Необходимостта от аерация се дължи на факта, че корените на растенията се нуждаят от кислород, за да осигурят клетъчното дишане.и освобождават въглероден диоксид в околната среда в процеса, а повечето растения не са в състояние да транспортират тези газове между техните органи. С дълбочината количеството на въглеродния диоксид в почвата се увеличава, а количеството на кислорода намалява. Обикновено аерацията се възпрепятства от две обстоятелства, които възпрепятстват дифузията на кислород в почвата и обратната дифузия на въглеродния диоксид и могат да доведат до забавен растеж или дори смърт на растението: уплътняване на почвата и насищане с вода.
Механични свойства.Средният размер на частиците на почвата варира значително за различните видове почви, вариращи от 1-2 mm за много едър пясък до 0,05-0,002 mm за прах и по-малко от 0,002 mm за глина. В съответствие с това класификацията на почвите по механичен състав се основава на съотношението на тези три компонента. Например глинестите почви се характеризират с приблизително 40% пясък, 40% прах и 20% глина. Механичният състав на почвата значително влияе върху инфилтрацията, водозадържащата способност, йонообменната способност и аерацията. Колкото по-едри са почвените частици, толкова повече е пространството между тях и толкова по-добра е инфилтрацията и аерацията. Напротив, капацитетът за задържане на вода и капацитетът за йонен обмен са обратно пропорционални на размера на частиците. Обработваемостта на почвата зависи и от механичния състав, който е много важен за селското стопанство. Глинените почви са най-трудни за обработка, а песъчливите са най-лесни.
Коя е най-плодородната почва? Въз основа на закона за ограничаващите фактори, най-силно изразеното свойство ограничава възможностите на околната среда като цяло. Поради това глинестият или тинестият механичен състав на почвата е оптимален, осигурявайки компромис между свойствата на пясъка и глината. Таблица 6.2 представя връзката между механичния състав на почвата и нейните физически ихимични свойства.