По́чва, природное тело, формирующееся в результате преобразования поверхностных слоёв литосферы под совместным воздействием воды, воздуха и живых организмов. Состоит из почвенных горизонтов, образующих почвенный профиль; характеризуется плодородием. Представление о почве как о самостоятельном природном образовании, которое формируется в результате взаимодействия факторов почвообразования, сформулировано в последней четверти 19 в. В. В. Докучаевым. Происхождение, свойства, функционирование, распространение и использование почвы исследуются в рамках почвоведения; вместе с тем почвенный слой попадает в область интересов таких наук, как агрономия, инженерная геология, грунтоведение, геохимия ландшафта и др., в соответствии с задачами которых изменяется и объём понятия «почва». Например, в широком смысле к почве относят не только естественные природные тела на поверхности Земли, но и насыпные грунты, искусственные или покрытые асфальтом городские почвы, почвоподобные образования на зданиях и стволах старых деревьев, выходы горных пород, заселённые лишайниками и водорослями, находящиеся на небольшой глубине подводные осадочные породы, на которых возможно развитие сосудистых растений, а также рыхлые реголиты других планет. В классическом понимании почва формируется в естественно рыхлых горных породах на поверхности Земли и хотя бы часть времени не покрыта водой. Мощность почвы также определяется в зависимости от поставленных задач: в почвенно-генетических работах она ограничивается глубиной выделения морфологически выраженных почвенных горизонтов и варьирует от нескольких сантиметров до 2–3 м; в агрономических исследованиях часто почвой называют верхний пахотный горизонт, нижние же горизонты называют подпочвой; в геохимических и геоэкологических работах исследуют т. н. критическую зону – почву и подстилающий её реголит на глубину до десятка метров.

Факторы почвообразования

Факторы почвообразования (по Докучаеву): климат, материнская почвообразующая порода, живые организмы, рельеф, геологический возраст территории.

Климат влияет на характер выветривания горных пород, обусловливает тепловой и водный режимы почвы, в значительной степени определяет состав растительного покрова, животный мир и характер хозяйственного использования почвы. Материнская порода в процессе почвообразования превращается в почву, наследующую от неё гранулометрический и минералогический состав. Растительность воздействует на почву непосредственно – корни извлекают из неё минеральные элементы, рыхлят и способствуют оструктуриванию почвенной массы. В естественных условиях на поверхность почвы поступают органические и минеральные вещества в виде корневого и наземного растительного опада. Под воздействием почвенной микрофлоры опад большей частью, на 80–90 %, минерализуется с остаточным образованием и накоплением в почве гумуса. Представители почвенной фауны, главным образом беспозвоночные, живущие в верхних горизонтах почвы и в растительных остатках на её поверхности, в процессе жизнедеятельности значительно ускоряют разложение органических веществ и также способствуют формированию почвенных агрегатов (структуры почвы). Основное влияние рельефа заключается в перераспределении климатических (тепла, влаги) и других факторов почвообразования. Возраст территории определяет как возраст почвы, так и степень выветренности почвообразующей породы. Сформулированная И. П. Герасимовым неодокучаевская парадигма позволяет предсказывать распространение почвы по земной поверхности, а также её поведение во времени на основе схемы: факторы почвообразования – почвообразовательные процессы – свойства почвы. В современном развёрнутом виде эта схема была предложена В. О. Таргульяном: факторы почвообразования – внутренние процессы в почвах – свойства почвы – внешние функции почвы. В последние десятилетия к факторам почвообразования причисляют и антропогенную трансформацию почв, не являющуюся обязательным фактором, в отличие от пяти вышеперечисленных. Хозяйственная деятельность человека влияет или на факторы почвообразования, например на растительность, или непосредственно на почву путём её механической обработки, мелиорации, внесения органических и минеральных удобрений и т. п.

Состав почвы

Почва состоит из твёрдой, жидкой, газообразной и живой частей. Их соотношение различно не только в разных почвах, но и в разных горизонтах одной почвы. Вниз по почвенному профилю закономерно уменьшается количество живых организмов и содержание органических веществ, а также интенсивность процессов выветривания. Твёрдая фаза почвы состоит из минеральных и органических частей. Почвенные минералы подразделяются на первичные, или унаследованные от породы, – кварц, полевые шпаты, слюды и др., и вторичные, сформировавшиеся в ходе трансформации присутствовавших в почвообразующей породе слоистых силикатов или вторичного синтеза из растворов, – иллиты, смектиты, каолинит и др., а также биогенные – скелеты и раковины почвенных организмов. Соотношение первичных и вторичных минеральных компонентов в почве зависит от интенсивности почвообразования и возраста почвы: чем старше почва и интенсивнее процессы внутрипочвенного выветривания, тем больше в ней глинистых минералов, оксидов и гидроксидов железа и алюминия. В большинстве почвы первичные минералы образуют крупные: каменистые, гравийные, песчаные – гранулометрические фракции почвы; вторичные минералы – более тонкие, от пылеватых до коллоидных фракций. Органическая часть представлена остатками тканей растений и животных разной степени разложения, неспецифическими органическими соединениями – кислотами, углеводами, аминокислотами и др., а также гумусом. В твёрдой части почвы, за исключением торфяных и перегнойных почв, преобладают минеральные вещества. Твёрдые частицы в естественном залегании заполняют не весь объём почвенной массы; другую часть составляют поры, суммарный объём которых называется пористостью. От неё зависят водные свойства, такие как водопроницаемость, водоподъёмная способность, влагоёмкость, и плотность почвы. Величина плотности почвы зависит от её гранулометрического, минералогического, структурного состава, содержания и состава органических вещества в ней, типа корневой системы растительности и почвенной фауны. Для органогенных горизонтов почвы, таких как лесная подстилка, степной войлок и торф, значения плотности составляют 0,04–0,5 г/см³, для минеральных – 0,8–1,8 г/см³, с глубиной плотность почвы обычно увеличивается. Почва представляет собой полидисперсное тело с высокой поверхностной активностью. С дисперсностью сопряжена большая удельная поверхность твёрдых частиц: 3–5 м²/г – у песчаных почв, 30–150 м²/г – у супесчаных и суглинистых, до 300–400 м²/г – у глинистых. Состав глинистых минералов в почве влияет на её поверхностную активность: например, удельная поверхность каолинита 5–15 м²/г, смектитов – 600–800 м²/г. Ещё больше, до нескольких тысяч м²/г, удельная поверхность гумусовых веществ. Благодаря этому частицы почвы, особенно её коллоидная и илистая фракции, обладают поверхностной энергией, которая проявляется в поглотительной и буферной способности почвы.

Жидкая часть, почвенный раствор, – активный компонент почвы, осуществляющий перенос веществ внутри неё, вынос из почвы и снабжение растений водой и растворёнными элементами питания. Почвенная влага ведёт себя в почве по-разному: например, гигроскопическая влага покрывает частицы почвы бимолекулярным слоем, её содержание находится в равновесии с влажностью воздуха, а полное удаление гигроскопической влаги возможно только при высушивании почвы при 105 °C. Капиллярно-подвешенная влага удерживается в почве в тонких порах за счёт капиллярных сил; она, как и гигроскопическая влага, недоступна растениям, но её могут использовать микроорганизмы. Капиллярно-подпёртая влага поднимается по крупным капиллярам от водоносного горизонта вверх на несколько метров по профилю почвы; эта влага доступна растениям. Гравитационная влага свободно движется по почвенному профилю в крупных порах под действием силы тяжести. Состав почвенной влаги находится в динамическом равновесии с твёрдой фазой и воздухом почв.

Газообразная часть почвы (почвенный воздух) заполняет не занятые водой поры. Состав почвенного воздуха непостоянен и зависит от характера протекающих в почве химических, биохимических и биологических процессов; в него входят N₂, O₂, CO₂, в меньших количествах – благородные газы и летучие органические соединения, в гидроморфных почвах – также СН₄ и Н₂. Например, количество CO₂ в почвенном воздухе существенно варьирует в годовом и суточном циклах вследствие различной интенсивности дыхания микроорганизмов и корней растений. Газообмен между почвенным воздухом и атмосферой происходит в результате диффузии CO₂ из почвы в атмосферу и O₂ в противоположном направлении, а также конвективного переноса газов и их транспортировки в растворённом виде.

Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов – бактерий, грибов, актиномицетов, простейших, водорослей и др., представителей многих групп беспозвоночных животных, таких как черви, моллюски, насекомые и прочие членистоногие, роющих позвоночных и др. Благодаря полидисперсности и гетерогенности почва предоставляет огромное количество местообитаний для микроскопических живых существ. В одном грамме плодородной почвы обнаруживается 10⁸–10¹⁰ бактерий, 10³–10⁶ водорослей и столько же грибов. В почве обитает около 1 млн видов живых существ, что составляет более 90 % от всех известных видов.

Процессы в почве

Процессы в почве делятся на неспецифические и специфические почвообразовательные процессы. Неспецифические – простые физические, химические и биохимические процессы, связанные с поступлением, потерей, перемещением и преобразованием вещества в почве, – могут происходить в любой среде, а не только в почве, например замерзание и оттаивание, набухание и сжатие, окисление и восстановление и др. Под собственно почвенными процессами, которые иногда называют элементарными почвенными процессами, подразумеваются характерные только для почвы или даже отдельных её групп. Некоторые из этих процессов протекают быстро, в течение нескольких часов и суток, например высадка солей и их растворение, другие – занимают десятки и сотни тыс. лет, например выветривание устойчивых силикатов. Многие элементарные почвенные процессы получили собственные названия: образование степного войлока, лесной подстилки, торфонакопление – аккумуляция органических остатков на поверхности почвы; гумусово-аккумулятивный (дерновый) процесс – накопление гумуса в верхних горизонтах; засоление – выпадение солей из раствора в почве; рассоление – вынос растворённых солей в нижние горизонты или за пределы профиля почвы; также альфегумусовый процесс – перемещение в профиле соединений железа и алюминия совместно с органическими веществами; лессиваж – перемещение в профиле илистых частиц с нисходящим током воды в почве; оглеение – восстановление железа и марганца в анаэробных условиях в почвах, насыщенных влагой; ожелезнение – высвобождение железа при выветривании силикатов и его осаждение в виде оксидов и гидроксидов; криотурбации – перемешивание почвенного материала при промерзании и оттаивании почвы и др.

Свойства почвы

Свойства почвы принято делить на физические, физико-химические и биологические. Состав и свойства почвы определяют с помощью почвенного анализа. Физические свойства почвы преимущественно связаны с её гранулометрическим и агрегатным составом. Среди физических свойств изучают реологические – плотность, твёрдость, пластичность, хрупкость, липкость и др.; водные и воздушные свойства почвы – влагопроводность, водоудерживающая способность, влагоёмкость, воздухопроводность и др. Последние большей частью определяются соотношением твёрдой фазы почвы и пор. Исследуют также электрические (электропроводность), магнитные (магнитная восприимчивость), тепловые (теплоёмкость, теплопроводность) и оптические (спектральная отражающая способность) свойства почвы. Химические свойства почвы включают ряд интенсивных показателей, например кислотность, концентрации элементов, и экстенсивных показателей, например запасы элементов и веществ. К биологическим свойствам почвы относится её биологическая активность, которая проявляется в обилии всех или определённых групп организмов, интенсивности дыхания почвы, определяемой как суммарное выделение почвой CO₂, свидетельствующее об интенсивности распада органических веществ, а также ритмичный газообмен между почвой и атмосферой, ферментативной активности и фитотоксичности почвы, а также в биологическом разнообразии в почве.

Внешние функции почв

Внешние функции почв определяются прежде всего их значением для поддержания жизни на Земле. Почвы обеспечивают оптимальные условия для произрастания растений естественных и агроценозов, создавая благоприятное соотношение воды и воздуха для корней и поставляя элементы минерального питания. Почвы обеспечивают разнообразие экологических условий для обитающих в них организмов, служат глобальным регулятором и фильтром гидросферы. Почвы регулируют за счёт дыхания и поглощения газов состав атмосферы, они являются связующим звеном большого геологического и малого биологического круговоротов, а также депонируют загрязняющие вещества в обменной и необменной форме. Наконец, почвы служат «памятью биосферы» по В. О. Таргульяну, записывая в своём профиле условия окружающей среды сменяющихся эпох.

Изменчивость в пространстве и во времени факторов почвообразования приводит к разнообразию почвы в природе. Они могут быть сгруппированы в классы, сходные по строению профиля и по происхождению, в отечественной традиции основой классификации служат генетические типы почв; в других классификациях их принято называть группами или большими группами. В мире существует множество национальных почвенных классификаций, некоторые из которых (США, Франция) включают все почвы мира. На основе легенды Почвенной карты мира ФАО/ЮНЕСКО (1968–1974) разработана Мировая реферативная база почвенных ресурсов.