Почвообразование — биологический процесс, и в его развитии принимают непосредственное участие самые различные группы зеленых растений и микроорганизмов.
Основное значение в почвообразовании имеют зеленые растения. Зеленые растения подразделяются на деревянистые и травянистые.
Характерной особенностью деревянистых растений является то, что у них ежегодно отмирает только часть органической массы, образовавшейся за лето. Другая же часть, нередко более значительная, остается в живом растении, являясь материалом для утолщения стебля, ветвей и корней. У травянистых однолетних растений вегетационные органы обычно существуют только один год, и растение ежегодно целиком отмирает, за исключением лишь созревших семян; у многолетних травянистых растений остаются подземные побеги с узлами кущения, корневища и т. д., из которых на следующий год. развивается новая надземная часть растения, с новой корневой системой.
Все части большинства деревянистых растений пропитаны дубильными веществами и очень часто смолами, которые способны предохранять эти растения от разрушения их бактериями. В отличие же от деревьев травянистая растительность, за небольшим исключением, не содержит дубильных веществ, благодаря чему остатки этой группы растительности легко подвергаются в почве бактериальному разложению.
Кроме того, между этими группами растений существуют еще и другие различия. Так, все деревянистые растения откладывает в течение года отмершие листья, хвою, ветки, побеги и пр., главным образом на поверхности почвы. В почвенной же толще на протяжении года деревья оставляют сравнительно незначительную часть мертвого органического вещества, поскольку их корневая система является многолетней..
Травянистые же растения, у которых ежегодно отмирают все надземные вегетативные органы и частично корни, откладывают мертвое органическое вещество как на поверхности почвы, так и в ее массе на различной глубине.
Далее, травянистая растительность в свою очередь может быть подразделена на две группы: луговую и степную.
Луговая растительность, к которой относятся луговая тимофеевка, ежа, мятлик, овсяница, лисохвост, различные клевера и другие многолетние травы, отмирает ежегодно в начале зимы с наступлением устойчивых морозов.
Степная растительность отмирает большей частью летом. К этому времени степная флора обычно полностью заканчивает цикл развития и дает жизнеспособные семена. Остатки растений попадают в условия, противоположные тем, в которых оказывается органическая масса луговой растительности в момент отмирания. Глубокой осенью, к моменту отмирания луговой растительности, все промежутки почвы, как правило, заполнены водой, в связи с чем доступ воздуха в почву полностью прекращен. В аналогичных же условиях оказываются луговые растения и в весенний период, когда почва оттаивает; в этот момент количество воды в почве достигает максимального содержания, а количество воздуха снижается до минимума. Разложение органических остатков вследствие этого идет без доступа воздуха.
Но как бы ни отличались друг от друга по тем или иным особенностям отдельные группы зеленых растений, основное значение их в почвообразовании всегда сводится к синтезу органического вещества из минеральных соединений. Органическое же вещество, играющее в плодородии почвы большую роль, может быть создано только зелеными растениями.
Наряду с зелеными растениями большую роль в почвообразовательном процессе играют микроорганизмы. Это преимущественно одноклеточные, лишенные хлорофилла организмы, которые, будучи неспособны к непосредственному усвоению солнечной энергии, в подавляющем большинстве приспособились черпать необходимую им энергию за счет разложения уже готовых органических веществ, созданных высшими, или зелеными растениями.
Таким образом, деятельность микроорганизмов противоположна деятельности зеленых растений: в то время как последние синтезируют органическое вещество из минеральных соединений, воды и углекислоты, низшие организмы разлагают это органическое вещество на его составные части, используя выделяющуюся при этом энергию для жизнедеятельности.
Микроорганизмы имеют широчайшее распространение в природе. Они встречаются не только в почве, но и в воздухе, на высоких горах, на голых скалах и в пустыне, в глубинах Ледовитого океана и т. д.
Наиболее же широкое распространение имеют микробы в почве. Почва представляет природную среду, где для нормального развития микроорганизмов имеются в наличии все необходимые условия.
Развитие микроорганизмов в почве тесно связано с органическим веществом: чем богаче почва растительными остатками, тем больше содержится в ней микробов.
Особенно богаты микроорганизмами культурные, хорошо обрабатываемые и удобряемые навозом почвы.
В 1 г дерно-подзолистых почв нередко содержится 300— 400 млн. бактерий; в 1 г каштановых почв—1 —1,5 млрд. особей; в черноземах, отличающихся высоким содержанием органического вещества, количество микроорганизмов достигает 2—3 млрд. в 1 г почвы, а иногда нескольких десятков миллиардов.
Микроорганизмы неравномерно распределены в почвенной толще. Как правило, наиболее богаты микробами поверхностные горизонты почвы в пределах примерно 30—40 см, с углублением число микробов становится все меньше и меньше, и на значительной глубине они встречаются в ничтожном количестве. Большое влияние на распределение микрофлоры в почвенной среде оказывает корневая система растений. Корни растений постоянно выделяют во внешнюю среду различного рода органические и минеральные соединения, служащие хорошим источником питания для микроорганизмов; в прикорневой зоне растений обычно имеются более благоприятные условия влажности и притока воздуха, необходимого для дыхания микроорганизмов. Эта прикорневая зона называется ризосферой. В ризосфере число микробов в десятки и сотни, а иногда и тысячи раз больше, чем вне зоны корней. Микробы покрывают корневую систему растений почти сплошным слоем. Обилие микрофлоры в ризосфере, а также и во всей почвенной толще играет большую роль в развитии почвенного плодородия.
Микроорганизмы, разлагающие органические остатки в почве, разделяются на три основные группы: 1) аэробные бактерии, 2) анаэробные бактерии и 3) грибы.
Аэробные бактерии — это микроорганизмы, которые могут жить и размножаться только в условиях свободного доступа воздуха, т. е. в аэробных условиях. Недостаточный доступ воздуха угнетающе действует на жизнедеятельность этих бактерий, а прекращение доступа свободного кислорода вызывает гибель.
Анаэробные бактерии в отличие от первых развиваются в отсутствии свободного кислорода, т. е. в условиях анаэробных. Будучи живыми организмами, бактерии и грибы могут интенсивно развиваться только при определенных температурных условиях, при соответствующей влажности и реакции среды.
Большое значение для жизнедеятельности микроорганизмов имеет прежде всего температурный режим.
Как при низкой, так и при очень высокой температуре жизнедеятельность микроорганизмов или очень незначительна, или же совсем не проявляется. Минимальная температура, при которой возможна жизнедеятельность большинства почвенных микробов, равна приблизительно +3°. Ниже этой температуры развитие их обычно прекращается. Максимальная температура около +45°. Что же касается оптимальной температуры, то она находится чаще всего в пределах 20—35°.
Влияние температуры на жизнедеятельность микроорганизмов тесно связано с.влажностью. Влага в такой же степени необходимый фактор для развития микробов, как и тепло. Наибольшей интенсивности достигают процессы разложения обычно при влажности почвы около 20—30%. В соответствии с этим и разложение растительных остатков в природе протекает на протяжении года неравномерно. Наиболее энергично разложение совершается чаще всего в первую половину лета, когда тепловые условия и влажность находятся в наиболее благоприятном сочетании. В жаркие же летние месяцы, когда почва сильно пересыхает, жизнедеятельность микроорганизмов снижается, и процесс разложения сводится к минимуму. Замедляется также разложение по мере уменьшения тепла в осенний период, и, наконец, с наступлением морозов этот процесс совсем прекращается.
Что же касается реакции среды, то различные группы микроорганизмов предъявляют к ней различные требования. Так, все бактерии, как аэробные, так и анаэробные, могут развиваться только в нейтральной, слабокислой или слабощелочной среде. Кислая реакция действует на бактерии угнетающе. Сильным препятствием для жизнедеятельности бактерий являются также дубильные вещества, содержащиеся в древесной растительности.
Наоборот, грибы свободно мирятся с ясно выраженной кислой реакцией. В отличие от бактерий они хорошо развиваются и на деревянистых растительных остатках, содержащих дубильные вещества.
