Антропогенный фактор

Время

Время как фактор почвообразования оказывает существенное влияние на состояние почвы ввиду длительности процесса формирования полноразвитой почвы. В. В. Докучаев (1899) выделил время (возраст) почвы как самостоятельный и независимый фактор, как некоторый множитель, на который должны умножаться действия других факторов почвообразования. В аспекте времени проявляется эффект воздействия каждого фактора или их совокупности на эволюцию почвы.

Развитие любой почвы начинается с длительного этапа медленного первичного преобразования горной породы. Оно понимается как сложный комплекс одновременно протекающих биологических, физических и химических процессов. Воздействие на горные породы организмов и продуктов их жизнедеятельности стимулирует физические и химические явления. В начальных стадиях первичный почвообразовательный процесс связан с развитием бактериальных и актиномицетных форм, которые способны разлагать первичные и вторичные минералы с образованием хелатов. При накоплении в первичных почвах органического вещества количество актиномицетов уменьшается и постепенно замещается бактериальной и грибной микрофлорой. В результате первичного почвообразования идет разрушение горных пород и составляющих их первичных минералов с образованием мелкозема и накоплением элементов – органогенов, а также почвенного гумуса. Формируются почвы с маломощным профилем (А₁ – С или немногим сложнее) типа дерново-карбонатных или примитивных (рендзин, регосолей).

Дальнейшее развитие маломощных почв предполагает их эволюцию в зональные. Вместе с почвами развивается и материнская порода; увеличивается мощность ее рухлякового слоя. Период формирования полноразвитой климаксной почвы составляет 500–1500 лет. Морфология, химический состав, новообразования отражают историю развития почв. Возраст почв определяет также степень ее зрелости.

В зависимости от характера растительности, времени воздействия биологического фактора на материнскую породу и конкретных условий (особенно климата рельефа), в которых протекает этот беспрерывный процесс, он приводит до разных форм своего проявления и образования почв с разными свойствами и плодородием.

В ходе времени изменяются морфологические особенности и свойства почвы. Под воздействием других факторов почвообразования и во времени постепенно увеличивается различие между почвообразующей породой и почвой.

Под влиянием ритмических изменений факторов почвообразования (суточных, годичных, вековых) почва проходит соответствующие циклы развития. По завершении каждого из этих циклов почва возвращается не в исходную точку, а в несколько иное состояние, постепенно изменяясь при неизменности определенного времени условий почвообразования. В условиях Беларуси, например, происходит постепенное оподзоливание почвы на карбонатной породе или заболачивание дерново-подзолистой почвы вследствие развития уплотненного иллювиального горизонта.

Причиной становления и развития новых процессов могут быть эпейрогенические, геоморфологические и климатические изменения. В течение послеледникового периода в Беларуси происходило превращение части широких пойм в надпойменные террасы с отрывом почвенного профиля от грунтовых вод.

Почвы Беларуси, сформировавшиеся на моренных отложениях, обычно имеют возраст не более 10 тыс. лет. Древние почвы разрушены ледником. Однако почвенный покров, развитый на отложениях перигляциальных областей, более древний. Процесс почвообразования мог идти синхронно с формированием наносов, как это имеет место в настоящее время в поймах рек.

В республике встречаются более древние «погребенные» почвы. Однако они изучены недостаточно.

О возрасте почв в некоторых случаях можно судить по их положению в рельефе. Это относится к почвам речных долин Беларуси. Известно, что на ранней стадии развития каждая терраса представляла собой пойму, поверхность которой испытывала периодическое затопление. С течением времени в связи с понижением базиса эрозии реки или медленными эпейрогеническими движениями повышенная часть поймы превращается в надпойменную террасу. Если река переживает несколько циклов развития, то она приобретает серию надпойменных террас. Самыми древними из них будут наиболее высокие террасы. Возраст почв водоразделов будет еще более древним.

Для восстановления истории развития современной почвы необходимо изучение реликтовых признаков и свойств современных почв при одновременном использовании всего комплекса палеогеографических, геологических и геоморфологических данных.

Реликтовыми признаками являются все свойства современной почвы, которые не соответствуют современным условиям почвообразования. Например, железисто-марганцевые конкреции в хорошо аэрируемых почвах; запасы гумуса, не соответствующие современной продуктивности фитоценозов; фракционный состав гумуса, не соответствующий современным почвенным процессам; наличие железистых, карбонатных и других аккумулятивных горизонтов, где современными процессами такие аккумуляции создаваться не могут и др.

К единичным остаточным реликтовым признакам относятся валуны, остатки фауны и флоры. Реликтовыми горизонтами могут быть карбонатный, гумусовый, железистых отложений и др. Для почв водно-ледниковых равнин Предполесья могут быть характерны признаки палеогидроморфизма, обусловленные значительно более высокой обводненностью этих равнин водами таявших ледников.

При изменении климата многие свойства почв долгое время остаются без изменений и по ним можно судить о предшествующих условиях. К таким свойствам относится, например, наличие торфяной прослойки или горизонта, сформировавшегося в условиях похолодания и увлажнения (при доминировании тундры), присутствие второго гумусового горизонта в дерново-подзолистых почвах со свойствами гумуса более близкими к условиям существования широколиственных лесов или степи, которые встречаются в восточной Беларуси.

Таким образом, почва живет в суточных, годовых, многолетних и вековых гидротермических ритмах. В соответствии с ними изменяется скорость и возможно направление почвенных процессов. Одни из них усиливаются, другие ослабляются. Динамичность почвы определяется биологической активностью. Во влажные и теплые периоды активизируются процессы синтеза и разложения органического вещества, ускоряется разрушение первичных минералов. Во влажные и холодные периоды все процессы замедляются, господствуют восстановительные условия. В сухие и теплые периоды в профиле почв накапливаются легкорастворимые соединения в форме гипса, карбонатов и др.

 

В современных условиях влияние человека на почву многостороннее. При обработке, мелиорации, внесении удобрений и ядохимикатов, а также других видов хозяйственной деятельности происходит изменение строения естественного профиля почв, их физических и агрохимических свойств. Значительные площади почв используются для выращивания сельскохозяйственных культур, часть почв разрушается и изымается из природного цикла развития при строительстве различных объектов и дорог, при открытой добыче строительных полезных ископаемых, занимается под отвалы бытовых и промышленных отходов.

Почвы сельскохозяйственного назначения претерпевают существенную трансформацию (агротехногенез), в которой имеют место положительные и отрицательные моменты. Развивается культурный (антропогенный) процесс почвообразования, изменяются свойства почвы. Сущностью этого процесса является создание мощного, богатого гумусом, биологически активного и структурного гумусового слоя с благоприятным для культурных растений тепловым, водно-воздушным и питательным режимом. Если не считать специальных мелиоративных приемов (осушение, орошение), основными антропогенными факторами воздействия на почву на всех этапах культурного почвообразования являются смена сельскохозяйственных растений в севообороте, механическая обработка почвы, внесение удобрений, извести и пестицидов.

Освоение почв приводит к изменению роли природных факторов почвообразования: микроклимата приземного слоя атмосферы, гидротермического режима, иногда микро- и мезорельефа, смене растительности, химического состава и водно-физических свойств породы.

Влияние культурных растений на почву приводит к изменению свойств почв. Корневая система, особенно многолетних трав, изменяет структуру и сложение почвы. Растения стимулируют развитие и активность почвенной микрофлоры. Корневые выделения и отмирающие части растений служат главным источником питательных веществ и энергии для большей части почвенных микроорганизмов. Под всеми видами растений снижается диаметр глыбистых структур (диаметр более 10 мм) и увеличивается количество полезных в агрономическом отношении комковатых и зернистых агрегатов (диаметр 3,0–0,25 мм). Структура комков становится более водопрочной благодаря выделению слизистых и клеющих продуктов жизнедеятельности ризосферных микроорганизмов. Корни снижают плотность почвы, увеличивают порозность, что приводит к улучшению водно-физических свойств. Усиливается выветривание минеральной части почвы, освобождаются элементы питания для растений. Однако в ходе обработки почвы положительные качества их свойств могут ослабляться.

Сельскохозяйственные культуры изменяют биологический круговорот веществ в отличие от круговорота естественных почв. Ежегодно или через несколько лет изменяется биомасса и количество химических элементов, участвующих в круговороте. При выращивании корнеплодов в почву поступает 18–35 ц/га растительных остатков, с остатками кукурузы – 50–80, с пожнивными остатками зерновых – 30–55, с корневыми и послеукосными остатками многолетних трав в почве остается их 50–120 ц/га.

При средней зольности культурных растений около 5 % и содержании азота около 1,3 % в биологический круговорот вовлекается от 360 до 2500 кг/га химических элементов. С урожаем выносится из пахотной почвы и исключается из биологического круговорота (в среднем за 2001-2005 гг.) 70 кг/га азота, 27 кг/га фосфора, 74 кг/га калия, 60 кг/га кальция и магния, 50 кг/га серы. Средние потери от выщелачивания и эрозии составляют 10 кг/га азота, 10 кг/га калия, 87 кг/га кальция и магния.

В агроценозах в биологический круговорот ежегодно вовлекается больше органического вещества и химических элементов, чем в лесных сообществах, то есть круговорот элементов в агроценозах является некомпенсированным в большей степени. Растительные остатки агроценозов Беларуси за счет высокой зольности мало способствуют образованию агрессивных фульвокислот и подзолистому процессу. В почвах при окультуривании увеличивается содержание гумуса, снижается кислотность, повышается степень насыщенности основаниями, улучшаются физические и биологические свойства почв.

Влияние механической обработки на почву в агроценозах разностороннее. При вспашке гумусовый горизонт перемешивается с подгумусовыми, образуется новый горизонт – пахотный (А_п), усредняется по горизонту содержание гумуса, плотность, повышается порозность и аэрация слоя, улучшаются водный, воздушный и тепловой режимы почв. Механическая обработка, регулируя водно-воздушный режим, повышает биологическую активность, улучшает пищевой режим.

Обработка почвы частично разрушает структуру и в тоже время образует новые структурные агрегаты в результате крошения глыб орудиями труда. Механическая обработка сухой почвы сильно разрушает структуру почвы. При правильной обработке увлажненной почвы в «спелом состоянии» образование почвенных агрегатов преобладает над их разрушением.

В почву вносят органические, известковые и минеральные удобрения. Органические удобрения пополняют запасы гумуса, улучшают структуру почвы, улучшают питание растений рядом макро- и микроэлементов. Известковые мелиоранты, а в Беларуси это в основном доломитовая мука, улучшают реакцию почвенной среды, насыщают обменный комплекс почв кальцием и магнием. Минеральные удобрения обеспечивают культурные растения питательными элементами, одновременно пополняя их запасы в почве.

Для борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур человек разработал широкий спектр пестицидов, которые направлены на устранение сорняков или заболеваний.

Применение разнообразных средств химизации при всем их огромном позитивном экологическом значении может иметь и отрицательные последствия. С органическими удобрениями, особенно при применении жидкого навоза, могут поступать в избыточном количестве азот, тяжелые металлы, органические загрязнители. Большинство форм минеральных удобрений являются физиологически кислыми и могут подкислить почву. Поэтому необходимо сводить к минимуму воздействие отрицательных последствий на почву и продукцию. Над этой проблемой работают ученые в разных странах.

Осушение торфяно-болотных почв с понижением уровня грунтовых вод ниже одного метра делает их экологически неустойчивыми. Со временем в почвах уменьшается влагоемкость, усиливается кислотность, активизируется минерализация торфа, уменьшается плодородие.

Использование почв под пашню в Беларуси способствует усилению процессов водной эрозии на суглинистых и глинистых почвах при пересеченном рельефе, на осушенных торфяных почвах – ускоренной минерализации торфа и ветровой эрозии.