Живые организмы — растения и кое-какие виды животных — превращают самый верхний слой горных пород в землю. Тогда как горные породы, из которых земля случилась, бесплодны, земли владеют рядом особенностей, делающих их плодородными. Плодородие земель игралось громадную роль в развитии судьбы на Земле. Каждое растение формирует в собственном теле органические вещества из воды, минеральных веществ и атмосферного углекислого газа. Отмирая, растение разлагается, и органические вещества, из которых оно состояло, переходят в землю. Остатки бесчисленных растительных поколений, переработанные в ходе образования земли, соединялись с продуктами выветривания горных пород и создали в некоторых местах слой земли толщиной до трех метров. Чем больше в земле таких растительных остатков, тем выше делается ее плодородие и тем успешнее на ней смогут произрастать бессчётные растения. В естественных условиях плодородие земли беспрерывно растет. Как мы знаем, растения являются пищей для растительноядных животных, которых со своей стороны поедают хищники. Так и получается, что от плодородия земли в конечном итоге зависит развитие растительного и животного мира, т. е. развитие судьбы на Земле.
Применение человеком животных и растений непрерывно возрастает с того времени, как появилось сельское хозяйство. Человеку нужна не только пища, но и строительные материалы и промышленное сырьё. Человек заинтересован в том, дабы приобретать от сельского хозяйства больше растительных и животных продуктов, а потому заинтересован и в увеличении плодородия земли. Следовательно, крайне важно знать, как создастся плодородие земли.
Бесструктурная земля.
В то время, когда человек начал заниматься земледелием, стали накапливаться одновременно и первые сведения о плодородии земель. Приобретая на различных землях неодинаковые урожаи, земледелец понемногу научался распознавать их. Заглавия землям давали по их цвету: чернозем, бурая земля, краснозем и т. д. Эти народные заглавия вошли после этого в научную литературу.
Первая схематическая почвенная карта была создана в 1421 г. в Китае — стране старой земледельческой культуры. В Пекине, в бывшем императорском летнем саду (сейчас Парк имени Сунь Ятсена), имеется площадка размером 6х6 м. В центре площадки насыпана желтая лёссовая земля, на северной части площадки — чернозем, на южной — краснозем, на западной — яркая пустынная земля, на восточной — голубоватая земля заболоченных рисовых полей. Земли на площадке насыпаны в соответствии с распределением земель на территории Китая.
В Старой Руси уже в XV в. существовали особые книги учета пахотных земель; почвы были поделены по качеству на четыре категории.
В 1763 г. великий русский ученый М. В. Ломоносов в труде «О слоях земных» в первый раз продемонстрировал, что разные земли образуются из горных пород под действием растений. Трудами выдающихся русских ученых В. В. Докучаева, Н. М. Сибирцева, П. А. Костычева была создана в конце XIX в. современная наука о земле. В будущем почвоведение развивалось трудами советских ученых. Успехи советского почвоведения взяли признание во всем мире.
Наука почвоведение изучает взаимодействие образования растений и процессы почвы с землями. Эта наука изыскивает кроме этого методы повышать естественное плодородие земли.
Высшее растение укрепляется в земле корневой совокупностью и черпает из земли нужные для его жизнедеятельности питательные вещества и влагу.
Много растение берет из земли азот, калий, кальций, фосфор, серу, железо и магний. В меньшем количестве ему необходимы и многие другие элементы, находящиеся в земле, к примеру бор, марганец, алюминий, медь, цинк; в почвоведении и в биологии их именуют микроэлементами, поскольку любой из них содержится в теле растения в тысячных а также еще в меньших долях процента. Для плодородия земли имеет значение не столько общее число каждого элемента в ней, сколько тип химических соединений этих элементов. Растения легко усваивают химические соединения, растворенные в воде.
Структурная земля.
Тяжелее усваиваются растением элементы, входящие в состав жёстких частиц земли. микориза и Корни (см. ст. «Симбиоз в растительном мире») выделяют вещества, растворяющие эти частицы. Некая часть элементов входит в прочные соединения, и растения не смогут их усвоить. Не может быть усвоена растениями и некая часть жидкости, содержащейся в земле: глинистые частицы, диаметр которых меньше 0,01 мм, весьма прочно удерживают влагу, в особенности в случае, если в их состав входят органические вещества.
Принципиально важно для растения и содержание в почвенном воздухе кислорода. Он поступает в землю из воздуха. Высшие растения усваивают кислород через корневую совокупность. Нуждаются в нем и почвенные микробы. Они разлагают органические вещества. В следствии этого в земле всегда образуется углекислота. Ее выделяет и корневая совокупность растения. Избыток углекислоты уходит из земли в воздух.
Кое-какие химические соединения, в случае, если в земле их через чур много, вредны для растении. К таким соединениям относятся кислоты, соли соляной кислоты, щелочные растворы, в особенности сода, и образующиеся в заболоченных землях метан и сероводород. Вредно действует на растения и повышенная концентрация марганца и алюминия в почвенном растворе.
Плодородие земли зависит не только от ее состава, но и от структуры, т. е. от размещения в ней отдельных частиц. Землю с благоприятным для растений размещением частиц так и именуют структурной. В ней небольшие частицы, соединяясь совместно, образуют пористые комки, неплотно прилегающие друг к другу. Через промежутки между комками попадают в землю атмосферный воздушное пространство, талая и дождевая вода. В комков — узкие капиллярные поры, каковые впитывают и удерживают влагу, не давая ей просачиваться в более глубокие слои. Промежутки между комками именуют порозностью либо скважностью земли. В случае, если частицы, из которых состоит земля, не соединяются в комки, ее именуют бесструктурной.
В плотные горные породы влага пробраться не имеет возможности. Она скатывается по их поверхности. Исходя из этого на них и не бывает высшей растительности. На их поверхности способны поселяться только кое-какие водоросли и бактерии, а за ними и лишайники. Водоросли и лишайники понемногу разъедают горную породу, превращая ее в землистую массу. В то время, когда слой таковой массы станет достаточным для удержания жидкости, на нем поселяются и те из высших растений, каковые наименее требовательны к почвенным условиям — зеленые мхи, сосна, кое-какие травянистые растения.
В направлении от тундры к дождевым лесам климат делается все более теплым и мокрым. Это ведет к формированию все более богатой растительности, которая формирует громадную массу органического вещества. В направлении от дождевых лесов к степям, а после этого к пустыням климат делается все суше. Из-за нехватки жидкости растительность делается менее богатой и формирует меньшую массу органического вещества. На данной схеме сравниваются количества органического вещества, каковые создаются разными типами растительности. Цифры в колонках означают количество органического вещества я центнерах, создаваемого на одном гектаре за год.
Данный процесс образно обрисован Д. Н. Маминым-Сибиряком в одном из его уральских рассказов: «Подъем по россыпям существенно облегчается тем, что все камни, совершенно верно специально, выложены многоцветными мхами и неординарно прекрасными лишаями. Нога ступает время от времени, как по мягкому ковру: в засуху лишаи хрустят и осыпаются под ногой, но по окончании дождя камни кажутся обтянутыми змеиной кожей, такой же пестрой, мокрой, холодной и скользкой. Мхи бывают большею частью прекрасных серых цветов либо зеленоватые с тёмными пятнами, красными целыми и крапинками узорами, совершенно верно вычерченными какой-то весьма искусной рукой. Эта чисто северная растительность гнездится по камням и медлительно разлагает их поверхность в небольшой песок, что смывается дождем и сносится вниз снегами. Возможно представить себе ту микроскопически огромную работу, при помощи которой получается любая горсть песка где-нибудь на дне горной речки. Растения тут оказывают помощь атмосферическим деятелям и разъедают камни собственными корешками. Небольшая зеленая травка осыпает появившийся из ветхих лишайников слой чернозема совершенно верно бронзовой ярью либо изумрудной оправой; время от времени из расщелины гора радостно посмотрит на вас розовым либо синим глазком северный цветик, занесенный ко мне всевышний знает откуда, время от времени обширно топорщатся широкие листья либо расползутся по ссадинам и откосам различные каменки и неприятная горная полынь».
Плотные горные породы разрушаются не только живыми организмами, но и выветриванием (см. ст. «Как ветер изменяет вид Почвы»). Понемногу массивная порода преобразовывается в обломочную — в смесь обломков горной песка и породы. Она уже пориста и может поглощать и удерживать влагу. Смогут в нее пробраться и корни растений.
С поверхности обломочной породы вода и ветер сносят небольшие частицы, обнажая более глубокие слои плотных пород. А на них со своей стороны кроме этого действует процесс разрушения. Из разрыхленных пород вода уносит в реки и моря не только небольшие частицы. Вода просачивается в разрыхленную породу и вымывает из нее растворимые химические соединения. За многие тысячелетия на дне океанов и морей откладывается громадная толща осадочных пород. Горообразовательные процессы поднимают эти осадочные породы над водной поверхностью, и они опять подвергаются выветриванию. Такое перемещение жёстких и растворенных частиц именуют громадным геологическим круговоротом элементов.
На громадный геологический круговорот воздействует растительность. Она поселяется на обломочной породе, закрепляет ее собственными корнями и поглощает из формирующейся земли растворимые элементы. По окончании отмирания растений эти элементы возвращаются в землю. Остатки мертвых растений разрушаются низшими организмами; заключенные в растительных тканях элементы освобождаются в виде несложных солей, легко усваиваемых вторыми растениями.
Растения и микробы как бы мешают вымыванию элементов из земли. Данный процесс именуют малым биологическим круговоротом элементов.
Почвенно-ботанический профиль по 42-му меридиану: 1 — горизонт накопления перегноя и элементов питания растений; 2 — подзолистый горизонту обедненный элементами питания;
Главные положения о круговороте элементов в природе и о его значении для образования земли были высказаны акад. Б. И. Вернадским, а в будущем развиты акад. В. Р. Вильямсом. на данный момент советские ученые разрабатывают эту проблему.
Образование земли в громадной степени зависит от того, в каком количестве создаются каждый год растительностью органические вещества. Это количество неодинаково для растительности разных территорий. Растительность арктической тундры формирует каждый год на одном гектаре не больше 5 Ц органического вещества. Под древесной растительностью годовой прирост органических веществ в земле зависит от возраста деревьев. В северной части таежной территории сосняки и ельники создают от 10 до 70 Ц органического вещества. К югу ежегодная продуктивность хвойного леса возрастает от 20 до 130 Ц на гектар. Широколиственные леса, складывающиеся из дубов, других пород и лип, ежегодно создают от 80 до 400 Ц органического вещества на гектар. Во субтропиках и влажных тропиках образование органического вещества за год достигает 1000 а также 2000 Ц на гектар. В тропических пустынях развитие растительности ограничено недочётом жидкости.
В образовании земли играет роль и скорость обращения химических элементов в биологическом круговороте. У низших организмов длительность судьбы маленькая. Кое-какие бактерии, к примеру, живут всего пара дней. Исходя из этого обращение элементов в микробиологическом круговороте идет с большой скоростью. У низших растительных организмов нет корневой совокупности, и их влияние ограничено узким поверхностным слоем земли. Однолетние травянистые растения живут около года, долгие — пара лет. Обращение элементов в них идет медленнее, чем у низших организмов. Но у травянистых растений имеется корни, и потому в биологический круговорот они вовлекают элементы из глубоких слоев земли. Еще медленнее в круговороте обращаются элементы у деревьев. Так как дерево живет десятки, много, а время от времени и тысячи лет. Но за год оно формирует намного больше органического вещества, чем травянистая растительность на такой же площади, и корни его вовлекают в круговорот элементы из весьма глубоких слоев земли.
Живущие в земле животные, бактерии и грибы, разрушая отмершие растительные остатки, приобретают энергию для собственной жизнедеятельности и добывают вещества для собственного тела. бактерии и Грибы создают в земле новое, сверхсложное органическое вещество — перегной, либо гумус. Наземные животные оказывают на круговорот элементов значительное влияние: они разносят их по земной поверхности собственными экскрементами. По окончании смерти животного элементы, поглощенные им при питании растениями либо вторыми животными, возвращаются в землю.
3 — горизонт накопления, куда вмыты алюминий и железо из подзолистого горизонта: а — переходная часть, б — часть, более богатая накоплениями; 4 — переход к материнской горной породе; 5 — заболоченный горизонт тундры.
Около 95% количества горных пород приходится на атомы кислорода, все остальные элементы занимают только около 5% количества. Атомы кислорода являются в горной породе как бы каркас, в котором рассеяны другие элементы, среди них и нужные для жизни растений. Высшие растения собирают собственными корнями эти рассеянные элементы, а по окончании собственного отмирания обогащают ими верхние слои земли. Некая часть этих элементов вымывается водой осадков , но большинство накапливается в земле, повышая ее плодородие. Азота в горной породе, в большинстве случаев, нет, но в земле, богатой перегноем, его довольно много. Почвенные бактерии в следствии собственной жизнедеятельности связывают вольный азот воздуха и отдают его в перегной.
В одном из собственных произведений Максим Горький весьма образно обрисовал процесс образования земли: «Почва более отечественная, чем привыкли мы о ней думать. Превосходный русский ученый Вернадский талантливо и твердо устанавливает новую догадку, обосновывая, что плодородная земля на каменной и железной планете отечественной создана из элементов органических, из живого вещества. Это вещество в течении неисчислимого времени разъедало и разрушало жёсткую, бесплодную поверхность планеты вот так же, как до этого дня лишаи — «камнеломки» и другие растения разрушают горные породы. бактерии и Растения не только разрыхлили жёсткую кору Почвы, но ими создана и воздух, в которой мы живем, которой мы дышим. Кислород — продукт жизнедеятельности растений. Плодородная земля, из которой мы добываем хлеб, образована неисчислимым числом плоти насекомых, птиц, животных, лепестками цветов и листвою деревьев. Миллиарды людей удобрили Почву собственной плотью; воистину, это — отечественная Почва».
Плодородная земля обязана владеть следующими особенностями:
- иметь достаточно замечательный слой, в котором смогут жить корни растений, — так называемый корнеобитаемый слой;
- содержать в усвояемой форме достаточное количество всех элементов и влаги питания, нужных для развития растений и успешного роста;
- владеть мелкокомковатой (зернистой) структурой — это нужно для постоянного притока к корням растений атмосферного воздуха, богатого кислородом, и для просачивания в землю талых и дождевых вод;
- не иметь ядовитых для растений соединений — высокой концентрации растворимых солей, избыточной кислотности либо щелочности, повышенной концентрации алюминия, марганца ит. д.
Самый плодородны черноземные земли. Дабы приобретать на них устойчивые урожаи, нужно проводить снегозадержание: это увеличит запас жидкости в земле. В том месте же, где структура земли была уничтожена неправильной обработкой, направляться вернуть ее структурность верной агротехникой.
В подзолистых, дерново-подзолистых и частично в серых лесных землях нет замечательного перегнойного слоя. Эти земли часто отличаются повышенной кислотностью, недочётом элементов питания, бесструктурностью. Нужно обогащать их органическими веществами: вносить органические удобрения, сеять травы; их направляться известковать, дабы стереть с лица земли излишнюю кислотность, вносить в них минеральные удобрения. Внося удобрения и понемногу увеличивая глубину вспашки, создают замечательный пахотный слой. Достаточное увлажнение этих земель осадками облегчает получение на них высоких и устойчивых урожаев.
Каштановые земли содержат достаточное количество элементов питания, в них нет избыточной кислотности либо щелочности, они не содержат ядовитых соединений, но распространены они в регионах недостаточного увлажнения. Дабы применять каштановые земли, нужно их увлажнять.
Сероземы распространены в климате так бедном осадками , что земледелие на них допустимо только при неестественном орошении.
Болотные и заболоченные земли, солонцы и солончаки, и солончаковатые и солонцеватые земли не пригодны для земледелия. Дабы их применять, нужно совершить непростые мелиоративные работы.
Верное применение плодородия земель, основанное на глубоком научном понимании протекающих в ней процессов, и постоянная забота о увеличении ее плодородия — это серьёзные условия в создании изобилия продуктов.