Фа́кторы почвообразова́ния, природные факторы – климат, живые организмы, горные породы, рельеф, время, результатом взаимодействия которых является почвенный покров планеты. В книге «Русский чернозём» (1883) В. В. Докучаев писал, что распространение почв на Земле имеет не случайный, а вполне закономерный характер, зависящий от различного сочетания факторов почвообразования, что почвы являются «результатом чрезвычайно сложного взаимодействия местного климата, – растительных и животных организмов, – состава и строения материнских горных пород, рельефа местности, наконец, возраста страны».

Формула почвообразования, выведенная В. В. Докучаевым (почва есть функция от почвообразователей), получила дальнейшее развитие как в трудах отечественных учёных, так и за рубежом. На ней базируется нынешнее цифровое прогнозное почвенное картографирование SCORPAN:

$S = ƒ (s,c,o,r,p,a,n),$

где:

$s$ – почва;

$с$ – климат;

$о$ – организмы;

$r$ – рельеф;

$p$ – материнские породы;

$a$ – возраст;

$n$ – пространственное положение.

Климат

Климат – один из важнейших факторов почвообразования и географического распространения почв. Климат влияет на почвообразование непосредственно, определяя энергетический уровень и гидротермический режим почв, и косвенно, через другие факторы почвообразования (растительность, почвообразующую породу, рельеф и др.).

Под действием климата формируются тепловой и водный режимы почв, которые оказывают влияние на характер и интенсивность всех физических, химических и биологических процессов, протекающих в почвах. С климатическими условиями тесно связаны процессы превращения минеральных соединений в почве (направление и темпы выветривания, миграция и аккумуляция продуктов почвообразования и др.), процессы ветровой и водной эрозии. Определённые сочетания температуры и увлажнения обусловливают тип растительности, темпы создания и разрушения органического вещества, состав и интенсивность деятельности почвенной микрофлоры и фауны. С климатическими условиями связана энергетика почвообразования.

На почвообразование влияют атмосферный и почвенный климат.

Атмосферный климат. Главный источник энергии для почвенных процессов – солнечная радиация, а основной источник влаги – атмосферные осадки. Наиболее значимыми для формирования почвенного покрова климатическими показателями являются разность осадков и испаряемости, испарение, средняя температура июля, суммы температур воздуха выше 10 °С и продолжительность периода с температурой воздуха выше 10 °С, количество осадков тёплого периода.

В приземном слое почв под действием остальных факторов почвообразования атмосферный климат формирует почвенный климат. Так же как атмосферный климат, он имеет суточный и годовой ход параметров; распределён в пространстве; изменяется во времени; связан с окружающими и обусловливающими его явлениями природы. Отличительной особенностью почвенного климата является среда его формирования – биоорганоминеральная система. Важную роль в развитии почв имеют такие параметры почвенного климата, как валовое увлажнение (рассчитывается по уравнению водного баланса и характеризует ресурсы почвенной влаги), суммы температур выше 10 °С в почве, среднегодовая температура почвы.

Почвенный климат впервые был рассмотрен Г. Н. Высоцким, который ввёл понятие «гидротермический режим почв» (показатели температуры и влажности). Главным источником энергии в почвах является солнечная радиация, поступление которой в почву определяет радиационный баланс земной поверхности и тепловой баланс деятельного слоя. Температурный и водный режимы почвы определяют характер и интенсивность всех физических, химических и биологических процессов почвообразования.

Среди всех факторов именно климат формирует наиболее общие закономерности почвенного покрова, а среди климатических характеристик определяющую роль в распределении почв в географическом пространстве играет увлажнённость.

Биота

Влияние биологического фактора (или живого вещества) складывается из воздействия живых организмов и мёртвого органического вещества как на процесс почвообразования, так и на формирование почвенного покрова. Живые организмы являются источником органической части почвы, вызывают глубокие преобразования минеральной почвенной массы и в значительной степени определяют направление почвообразовательного процесса. Живые организмы формируют анизотропность почв – систему почвенных горизонтов и изменение этих горизонтов по горизонтали от растения-эдификатора.

Растения. «Живое вещество» суши более чем на 99 % состоит из органической массы растений, представляющих собой основной источник органического вещества почв. Растения являются организаторами экосистем, формируют их основную структуру. Тип растительной ассоциации, определяющий скорость, объём, характер и химизм биологического круговорота элементов, тесно связан с почвенным покровом, на котором развивается.

К основным показателям биологического круговорота веществ относятся: биомасса (фитомасса); годичный прирост (продукция); опад и подстилка; мортмасса; интенсивность разложения органического вещества; зольность.

• Биомасса (фитомасса) – запас живого растительного органического вещества в надземных и подземных блоках экосистем.

• Годичный прирост (продукция) – количество органического вещества, создаваемое за год в подземной и надземной блоках экосистем.

• Опад – это количество ежегодно отмирающего органического вещества. Часть опада превращается в подстилку – слежавшийся на поверхности почвы слой отмерших и опавших частей растений.

• Мортмасса – запас мёртвого растительного органического вещества, включающий сухостой, валеж, подстилку, отмершие подземные органы.

• Интенсивность разложения органического вещества (характеризуется соотношением опада зелёной части и подстилки или ежегодной продукции растительного покрова и мортмассы).

• Зольность – это содержание зольных элементов в растениях и их частях.

Микроорганизмы. Прижизненные продукты, выделяемые микроорганизмами во внешнюю среду, оказывают глубокое разрушающее действие на первичные и вторичные минералы, слагающие почвенную массу, и материнскую породу; играют основную роль в глубоком и полном разрушении органических веществ. Микроорганизмы принимают самое активное участие в процессе гумусообразования; оказывают большое влияние на состав почвенного воздуха; играют важнейшую роль в циклах превращения азотосодержащих соединений, особенно – в фиксации азота.

Животные. Почва является средой обитания разнообразных животных, в основном животные почвы представлены мелкими беспозвоночными. Среди позвоночных наибольшая роль принадлежит грызунам. В функции почвенных животных входят: разрушение, измельчение и поедание органических остатков на поверхности почвы и внутри неё; накопление в организме животного элементов питания и синтез азотосодержащих соединений белкового характера, а затем – возврат в почву накопленных веществ и энергии; роющая деятельность животных, повышающая пористость почвы, её аэрацию, влагоёмкость и водопроницаемость.

Биота представляет собой самый зависимый фактор почвообразования, её развитие контролируется климатом, другими природными факторами, а также педогенным преобразованием почв.

Почвообразующая порода

Почва образуется под воздействием климатического и биологического факторов из почвообразующей породы. Породы служат основным источником минеральной части почв, на которую приходится более 80–90 % массы почвы.

С выходом породы на дневную поверхность в ней начинаются процессы разрушения и образования коры выветривания или рыхлых продуктов раздробления плотных кристаллических или осадочных пород. Превращение породы в продукты выветривания происходит при активном участии организмов, т. е. под влиянием первичного почвообразовательного процесса.

Существенную роль в формировании почв играет плотность горных пород, их фракционный состав, определяющие условия дренажа, аэрации. На плотных породах почвы развиваются медленно, имеют укороченный профиль. Ещё одна важная характеристика почвообразующих пород – это их минералогический состав. Преобразование минерального субстрата, идущее под воздействием всех природных факторов, характеризуется образованием особых вторичных минералов (простых солей; гидроксидов и оксидов; глинистых минералов: унаследованных, трансформированных, новообразованных). Минералогический состав почвообразующих пород обусловливает их химический состав, играющий существенную роль в процессе почвообразования.

Свойства и распространение почвообразующих пород, во многом обусловленные их генезисом, оказывают значительное влияние на свойства и географию почв, придают им своеобразие.

Рельеф

Представляет собой фактор – перераспределитель потоков тепла, влаги, а также твёрдых и растворённых веществ – продуктов выветривания и почвообразования. Рельеф обеспечивает многообразие почвенных свойств, горизонтов и профилей, т. е. создаёт разнообразный в пространстве почвенный покров в условиях данного климата и данных материнских пород.

Со склонами разной крутизны и экспозиции связано перераспределение солнечной энергии; с положительными и отрицательными элементами рельефа – процессы денудации и аккумуляции (миграция твёрдого вещества почв), геохимический поток веществ (миграция растворимых продуктов выветривания и почвообразования). По различным элементам рельефа, его неровностям происходит сток поверхностных и грунтовых вод, осуществляется перераспределение влаги.

Влияние рельефа на почвообразование и географию почв прослеживается на всех уровнях его организации (мегарельеф, макрорельеф, мезорельеф, микрорельеф).

Рельеф является основой для почвенной картографии. Ещё при составлении Почвенной карты Нижегородской губернии (1886) В. В. Докучаев в легенде-классификации определил «возвышенные, сухие места» на самом высоком уровне иерархии, выделяя почвы растительно-наземные, болотные, пойменные. Закон аналогичных топографических рядов почв до сих пор остаётся одним из главных руководящих принципов при крупномасштабной картографии почв.

Время

Существует 2 формы развития почв. Во-первых, развитие почв в условиях, когда факторы почвообразования (прежде всего климат и рельеф) остаются неизменными. Во-вторых, эволюция почв с изменением внешних условий, т. е. почвообразующих факторов. Первую форму развития принято называть саморазвитием (ауто-, или автоэволюция почв), а вторую – эволюцией (аллоэволюция, подчинённое развитие).

Саморазвитие почв представляет собой бесконечный процесс, который продолжается не останавливаясь, пока остаётся стационарным состояние независимых от почв факторов почвообразования. Такой взгляд на саморазвитие почв прослеживается в работах В. В. Докучаева, Б. Б. Полынова, А. А. Роде, В. А. Ковды, И. А. Соколова и др. Период времени, необходимый для формирования зрелого профиля, происходящего при неизменных внешних условиях, называют периодом, или возрастом саморазвития почвы.

Эволюция почв – это их изменение во времени в процессе взаимодействия факторов почвообразования, направленного на достижение равновесного состояния с существующей физико-географической обстановкой. В ходе эволюции формируется почва, которая находится в равновесии или квазиравновесном состоянии по отношению к климату и растительности, – т. н. климаксная почва. Происходит в процессе изменения внешней среды формирования, изменения почвообразующих факторов, представляет собой последовательную смену периодов саморазвития почв. Темпы эволюции почв могут стать соизмеримыми с темпами эволюции внешних факторов. В этих условиях весь биогеоценоз будет медленно эволюционировать.

Различают конкретный, или относительный, возраст почв, который означает время почвообразования в условиях стабильных факторов, и суммарный, или абсолютный, возраст почв, включающий всё время с момента выхода материнской породы на дневную поверхность. Средний относительный возраст современных зрелых почв составляет сотни и тысячи лет (различен для разных генетических типов почв). Абсолютный возраст современных почв – это тысячи или десятки тысяч лет (зависит от геоморфологической динамики и эволюции территории). На древних неэродированных участках суши в тропических и субтропических зонах абсолютный возраст ферраллитных, аллитных, ферритных почв может достигать сотен тысяч и миллионов лет, а аллитных бокситовых почв и латеритов – нескольких десятков миллионов лет.

Докучаевский постулат почвоведения

Постулат равноправия факторов почвообразования в 1990 г. был сформулирован И. А. Соколовым «все закономерности организации педосферы определяются взаимодействием всех факторов почвообразования; не существует и теоретически не может существовать ни в настоящем, ни в прошлом, ни в будущем таких территорий или таких условий, где действие хотя бы одного из пяти обязательных факторов почвообразования (горная порода, климат, живые организмы, рельеф, время) не имело бы места» (Соколов, 1990).

Необходимость обязательного учёта при изучении почв всей совокупности факторов замечательно иллюстрирует схема природных зон территории Европейской части России, составленная Г. Н. Высоцким. В ней указаны основные элементы климата (осадки, испаряемость, солнечная радиация и др.), свойства грунтов (мерзлота, карбонатность, засолённость, уровень грунтовых вод), растительность и почвы.