Основы агрономии и зоотехнии

2-вопрос: (Задачи растениеводства в свете новых экономических реформ.)

Растениеводство — одна из основных отраслей сельскохозяйственного производства, оно включает возделывание культур в полеводстве, овощеводстве, бахчеводстве, плодоводстве, луговодстве, цветоводстве и т. д. Человек получает от него продукты питания, сырье для легкой и пищевой промышленности, корма для животных и т.п. Питание растений осуществляется главным образом путем фотосинтеза, при котором используется энергия солнечных лучей.

Растения — первичный  источник всего органического вещества на земле. Без них была бы невозможна жизнь животных и людей. Земной шар  населяют около 500 тыс. растений, на которых  человек использует в той или  иной мере около 23 тыс. видов, а среди  них около 6 тыс. видов культурных растений. Из этой группы хозяйственное  значение имеют около 400 видов. В  группу растений полевой культуры входят 120 важнейших видов (5300 сортов), дающих населению незаменимые продукты питания, корма для животных и  сырье для промышленности.

Растениеводство является базой  для развития животноводства. Здесь  производятся зернофуражные, грубые, зеленые  и сочные корма. В свою очередь, животноводство утилизирует такие побочные продукты, как солома, мякина, ботва, стебли, а также отходы пищевой промышленности (жмых, жом, барду, дробину и др.).

 
В валовой продукции сельского  хозяйства на долю растениеводства  приходится 53,08%. Оно использует 190,69 млн. га сельскохозяйственных угодий, в том числе 115,49 млн. га пашни.  
 
Основная задача растениеводства — достижение устойчивого роста сельскохозяйственного производства, надежное обеспечение страны продуктами питания и сельскохозяйственным сырьем.  
 
В результате реформирования экономики в России существенно снизился уровень производства и потребления продовольствия. Либерализация внутренней и внешней торговли, проведенная в 1992 г., способствовала быстрому насыщению рынка. Однако в системе продовольственного обеспечения стали развиваться негативные тенденции: при насыщении рынка, увеличивающемся импорте продуктов питания, потребление их стало снижаться, качество питания — ухудшаться. Значительно сократилось потребление населением почти всех пищевых продуктов, особенно наиболее ценных видов. Начиная с 2006г. наблюдается рост производства и потребления основных продуктов питания, что во многом обусловлено реализаций Национального проекта и Государственной программы. 
 
В результате действия природно-экономических условий регионы России в разной степени и разными способами обеспечивают себя основными продуктами питания и сельскохозяйственным сырьем. Можно выделить 4 основных типа регионов, если рассматривать их с позиции обеспечения зерном, мясом, молоком, сахаром, яйцами, растительными маслами, картофелем, овощами и фруктами среднего пояса. К первому типу относятся регионы, полностью обеспечивающие себя за счет собственного производства основными видами сельхозпродуктов и имеющие потенциал для их вывоза. Это Краснодарский и Ставропольский край, некоторые области Центрально-Черноземной зоны. Ко второму типу относятся регионы, почти полностью обеспечивающие себя в основных видах сельскохозяйственных продуктов и имеющие потенциал для их вывоза, но ввозящие отдельные виды продуктов. Третий тип составляют регионы, обеспечивающие себя в отдельных видах продуктов и имеющие потенциал для их вывоза, но ввозящие большую часть продуктов. К последнему типу относятся регионы, обеспечивающие себя большим количеством продуктов за счет ввоза. Это республики и области Российского Севера.  
 
Уровень потребления практически всех продуктов существенно зависит от среднедушевых доходов, которые значительно колеблются по субъектам России. В процессе реформ реальные денежные доходы основной массы населения снизились, что существенно отразилось на структуре потребления продуктов питания.

 
 
 
 
В региональном аспекте (табл. 3) это  привело к значительным изменениям в структуре потребления основных продуктов питания по сравнению  с дореформенным периодом. В настоящее  время практически по всем видам  продукции есть регионы, в которых  потребление того или иного продукта выше, чем рекомендуемые медицинские нормы или сравнимы с ними, и регионы, в которых они находятся на чрезвычайно низком уровне.  
 
Например, мяса в Республика Калмыкия в 2008 г. на одного человека потребили 118 кг, а в Республика Дагестан всего 36 кг. Разница составляет 3,3 раза. Если в первом регионе медицинские нормы перевыполняются, то во втором они находятся на уровне 45 % от рекомендуемой.  
 
В потреблении хлеба отличие между регионами составляет 2,7 раза, яиц -3,8 раз, сахара — 2,5 раза, растительного масла — 3,1 раз, картофеля — 6,1 раз. Остро стоит проблема не только с произошедшей дифференциацией уровней потребления отдельных продуктов питания, как в региональном разрезе, так и по социальным слоям населения, но и с качеством продовольственных товаров.  
 
Сложившееся потребление продуктов питания в домашних хозяйствах в зависимости от уровня благосостояния свидетельствует о том, что практически по всем группам продуктов присутствует дефицит потребления. Поэтому, чтобы ликвидировать сложившийся дефицит потребления относительно научно- обоснованных медицинских норм, необходимо обеспечить прирост производимой продукции растениеводства.  
 
Преобразования в сельском хозяйстве сопровождались крупными изменениями в растениеводстве. За годы Советской власти резко увеличилась площадь обрабатываемых земель, проведены большие мелиоративные мероприятия по повышению плодородия почв. За короткий срок земледелие превратилось из одностороннего зернового в разностороннее. В стране стали возделываться такие культуры, как соя, клещевина, южная конопля, джут, эфиромасличные, лекарственные и др. Структурные сдвиги в развитии растениеводства свидетельствуют о его интенсификации, увеличении удельного веса наиболее ценных и продуктивных культур. Большие изменения произошли и в структуре посевов по каждой группе культур.  
 
Наибольшие площади засевают зерновыми культурами — яровой и озимой пшеницей, ячменем, овсом, рожью, кукурузой, зернобобовыми и крупяными культурами — 46,742 млн. га. Из других продовольственных культур значительные площади отведены под картофель — 2,10 млн. га, овощные — 0,6 млн. Масличными культурами засевают свыше 7,78 млн. га, в том числе подсолнечником 6,19 млн. га. Из прядильных культур преобладает лен- долгунец — 0,07 млн. га.  
 
Из энергонасыщенных культур под рапсом занято 0,68 млн. га, под соей — 0,74 млн.га. Посевные площади увеличились в динамике под соей в 2 раза, под распом — в 3 раза. Посевные площади под кукурузой на силос, зеленый корм и сенаж составили 1,45 млн. га, под кукурузой на зерно — 1.8 млн. га.  
 
Изменилось размещение сельскохозяйственных культур. Например, пшеница продвинулась далеко на север — почти до Полярного круга и на восток; создана новая база в Нечерноземной зоне. В более северных районах налажено производство риса (Северный Кавказ, Нижнее Поволжье). Значительно расширены районы возделывания сахарной свеклы. Новыми районами ее стали Кубань, Поволжье, Дальний Восток. Расширены границы выращивания подсолнечника, ряда прядильных культур, особенно хлопчатника. Создано полярное земледелие. Благодаря выведению скороспелых сортов стало возможным возделывание в северных районах многих овощных и полевых культур. Посевы картофеля, овощей, ячменя и многих кормовых культур распространились до 12° северной широты, в районы, где раньше не знали земледелия. Освоены новые засушливые районы юго-востока и полупустынь для выращивания зерновых, технических, овощных, бахчевых и кормовых культур на орошаемых землях. Рис и хлопок производят только на орошаемых землях.  
 
В динамике проведение работ по орошению и осушению земель сократилось до нуля. Увеличился объем культуртехнических работ и комплексной реконструкции орошаемых земель, начиная с 2007г. На изменение тенденций повлияла реализация ФЦП «Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России на 2006 — 2010 годы»  
 
Реализуемые программы и проекты по дальнейшему подъему сельского хозяйства, укреплению его материально-технической базы, совершенствованию структуры посевов, специализации и концентрации производства способствуют увеличению выхода продукции.  
 
Современное сельское хозяйство России развивается в условиях многоукладной экономики, где наряду с крупными аграрными формированиями функционируют фермерские и личные подсобные хозяйства. Влияние уровня обобществления и технического развития производства на его эффективность в современных условиях, предопределило дифференциацию производства отдельных видов сельскохозяйственной продукции по категориям хозяйств.  
 
Несмотря на значительную долю в производстве сельскохозяйственной продукции крупных и средних хозяйств, наблюдается тенденция увеличения доли ЛПХ в производстве сельскохозяйственной продукции, некоторое сокращение числа фермерских хозяйств при увеличении среднего размера сельскохозяйственных угодий и объемов производства.  
 
Сельскохозяйственные организации занимают наибольший удельный вес в производстве зерна, сахарной свеклы, подсолнечника, яиц, т.е. видов продукции требующих высокого уровня механизации, определенной концентрации производства и дальнейшей промышленной переработки. Хозяйства населения производят больше картофеля, овощей, плодов и ягод, молока, т.е. технологически несложных в производстве, но трудоемких культур, пользующихся постоянным спросом и обеспечивающих постоянную выручку ЛПХ при реализации на рынке в течение года. Крестьянские фермерские хозяйства специализируются преимущественно на продукции растениеводства, но не имеют преобладающего производства ни по одному виду продукции.  
 
Современное растениеводство, как и весь аграрный комплекс России, находится в сложном периоде реформирования и оживления экономики. От уровня его развития во многом зависит экономическая стабильность в стране и ее продовольственная безопасность.  
 
В структуре отрасли наметилось стирание ранее сложившейся территориальной специализации. С одной стороны, сокращаются посевные площади и валовые сборы продукции в основных производящих регионах. С другой стороны, увеличиваются посевы культур в зонах, где природно-климатические условия не позволяют получать устойчивые урожаи.  
 
Процесс дезинтенсификации производства в сочетании с перекачкой финансовых ресурсов через диспаритет цен приводит к убыточности производства и перераспределению доходов от производства в сферу переработки и в сферу обращения.  
 
В этих условиях возникает объективная необходимость системного изучения действия организационно-экономических факторов на растениеводство в целом и отдельные культуры, в т.ч. энергонасыщенные.  
 
Постепенное насыщение рынка, развитие различных форм собственности, усиление конкурентной борьбы и научно-технический прогресс способствуют расширению возможностей сельскохозяйственных организаций, и определяют важнейшие задачи в развитии отраслей растениеводства.     

16-вопрос(Понятие о почве. Отличие почвы от материнской породы .Сущность процесса почвообразования.)

Понятие о почве

Первое научное определение  почвы было дано в 1886 г. В. В. Докучаевым, который определил почву как «дневные» или близкие к ним горизонты горных пород, которые в определенной мере естественно изменены взаимным влиянием воды, воздуха и различного рода организмов — живых и мертвых.

В. В. Докучаев подчеркнул, что почва  является самостоятельным природным  телом, отличающимся от других тел, в том числе и от горной породы, из которой она образовалась.

Исследованиями В. В. Докучаева  были заложены основы генетического почвоведения. П. А. Костычев — основоположник агрономического почвоведения — считал необходимым проводить изучение почвы и растений в их тесной взаимной связи. Он называл почвой верхний слой земли, в котором находится основная масса растительных корней.

Почва — это видоизмененный верхний рыхлый слой земной коры разной мощности, образовавшийся на выветрившейся рыхлой породе и беспрерывно изменяющийся под влиянием физико-химических и биологических процессов, который приобрел в процессе развития основной свой признак — плодородие.

Поэтому почвой следует называть поверхностный  слой суши земного шара, обладающий плодородием. Плодородие — это способность почвы удовлетворять потребность растений во всех жизненных факторах (в элементах питания, воде и др.), необходимых для создания урожая.

С развитием процесса образования  почвы соответственно создается и изменяется ее природное плодородие. Плодородие — это основное качество почвы, которое отличает ее от материнской породы.

Почвы на земном шаре и их природное  плодородие образовались в процессе сложного видоизменения пород и минералов под влиянием климатических и биологических факторов.

Образование почвы — сложный процесс взаимодействия горной материнской породы с водой, воздухом и живыми организмами — микроорганизмами, высшими растениями и животными.

В результате превращения массивных, твердых кристаллических пород в раздробленную мелкодисперсионную массу образуется большая поглощающая поверхность, на которой проходят физико-химические процессы.

Такое изменение пород благоприятствует образованию характерных признаков будущей почвы: пористости, воздухопроницаемости и водоподъемной способности.

. Отличие  почвы от материнской породы

Под влиянием живых организмов, поселяющихся на породе, верхний слой ее обогащается  органическими веществами, которые при дальнейших изменениях превращаются в доступные для растений питательные вещества. Вследствие биологического, химического и физического выветривания пород накапливаются зольные элементы, изменяется их состав и свойства. Постепенно под влиянием растений, микроорганизмов и других факторов породы превращаются в новое природное тело — почву.

Все эти процессы в каждом типе почв проходят по-разному. Каждый тип  почвообразования характерен тем, что  в нем образуются новые соединения, свойственные только данному типу почвы. Эти новые, сложные образования являются результатом процессов выветривания и почвообразования.

С давних времен человек начал обрабатывать почву. Обрабатываемая почва не только природное образование, но и средство сельскохозяйственного производства (обеспечивающее получение продуктов питания и сырья для промышленности), а также предмет труда.

Почва является специфическим средством  производства (невоспроизводимым) и обладает следующими особенностями: площадь ее ограничена и произвольно не может быть увеличена, она имеет неодинаковые качества, продуктивность и местоположение, что существенно влияет на результаты производства. К важнейшим особенностям почвы относится ее способность постоянно улучшаться при условии правильного использования.

Почвообразующие породы - Почвообразующими, или материнскими, породами называются поверхностные горизонты горных пород, из которых возникают почвы. В состав почв входят минеральные и органические вещества. Минеральная часть почвы составляет 80 - 90% и более от общей массы почвы, и лишь в торфяниках содержание ее снижается до 1 - 10% - Качество почв, уровень их потенциального плодородия и агрономическая ценность во многом зависят от физических и химических особенностей материнской породы. 
 
По своему происхождению слагающие земную кору горные породы подразделяют на магматические, метаморфические и осадочные. 
 
Магматические породы образуются при остывании расплавленных силикатных масс - магм в глубоких слоях земной коры или вытекших в виде лав на земную поверхность (гранит, сиенит, базальт и др.). 
 
Метаморфические породы формируются из осадочных и магматических пород в глубоких слоях земной коры под воздействием высокой температуры и большого давления (гнейс, глинистый сланец, мрамор и др.). 
 
Магматические и метаморфические породы скрыты толщей осадочных пород, на которых в основном развиваются современные почвы, на поверхность они выходят сравнительно редко. 
 
Осадочные породы образуются из магматических и метаморфических пород в результате длительных процессов их разрушения и неоднократного перемещения продуктов выветривания водой, льдом, ветром (пески, глины и др.), а также из отложений остатков различных организмов (известняки и др.). 
 
Приведем краткое описание некоторых основных генетических типов осадочных пород. 
 
Элювий (элювиальные отложения) - продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте своего образования. В качестве почвообразующих чаще всего служат элювиальные образования коренных (дочетвертичных по возрасту) пород: известняков, мергелей, опок, глин, песчаников и др. Породы этой группы отличаются значительной уплотненностью, большим разнообразием минералогического и химического состава, нередко содержат простые соли и органические вещества. 
 
Делювий (делювиальные отложения) - отложения, возникающие в результате накопления смытых со склонов дождевыми и талыми водами рыхлых продуктов выветривания. По составу делювий разнообразен. Делювиальные породы отличаются некоторой сортированностью материала и хорошо выраженной слоистостью. 
 
Иногда трудно разграничить элювиальные и делювиальные отложения, тогда их объединяют в группу элювиально - делювиальных образований. 
 
Пролювий (пролювиальные отложения) формируется в горных странах, у подножия гор в результате деятельности временных водных и селевых потоков. Пролювий характеризуется плохой сортированностью, включением крупнообломочного материала. 
 
Делювий и пролювий часто сочетаются, образуя делювиально - пролювиальные отложения. 
 
Аллювий (аллювиальные отложения) представляет собой осадки, отложенные при разливе рек (пойменный аллювий), и донные отложения рек (русловый аллювий). 
 
Озерные отложения распространены на низменных равнинах, где часто образуются застойные бассейны паводковых вод. Они отличаются глинистостью и слоистостью. 
 
Ледниковые, или моренные, отложения - продукты выветривания различных пород, перемещенные и отложенные ледником. Для морен характерны: несортированность, неоднородный механический состав, наличие валунов, обогащенность песчаными фракциями, красно - бурая, реже желто - бурая окраска. При оглеении цвет морены приобретает серо - сизый оттенок. 
 
Флювиогляциальные, или водноледниковые, отложения связаны с деятельностью текучих вод ледника. Вытекая из - под ледника, они перемещают моренный материал и переоткладывают его за краем ледника. Эти отложения обычно хорошо сортированы, отличаются слоистостью, не содержат валунов, бескарбонатные, преимущественно песчаные   и песчаногалечниковые. 
 
Покровные суглинки чаще всего встречаются в зоне ледниковых отложений и рассматриваются как отложения мелководных приледниковых разливов талых вод. Для них характерно покровное залегание на морене, откуда и произошло их название. На покровных суглинках развиты подзолистые, дерново - подзолистые почвы, испытывающие нередко переувлажнение, а также серые лесные почвы. 
 
Лёссы и лёссовидные суглинки имеют различный генезис. Их общими чертами являются палевая или буровато - палевая окраска, карбонатность, пылевато - суглинистый механический состав с преобладанием крупнопылеватой фракции (0,05 - 0,01 мм), мучнистость, пористость, рыхлое сложение, микроагрегативность, хорошая водопроницаемость. 
 
По химическим и водно - физическим свойствам эти породы более всего подходят для развития растений. При благоприятных климатических условиях на них формируются высокопродуктивные черноземные почвы, а также развивается ряд других почв - сероземы, каштановые, серые лесные. 
 
Эоловые отложения образуются под влиянием ветра. В засушливых и пустынных районах к ним относятся бугристые и барханные пески, а в зоне умеренного климата - дюны на берегах морей и в долинах рек. 
 
Морские отложения формируются в результате перемещения береговой линии морей. Как правило, они хорошо сортированы, отличаются слоистостью и всегда засолены. 
 
Свойства и состав материнских пород влияют на состав и продуктивность поселяющейся на ней растительности, на скорость разложения органических остатков, качество гумуса, на характер взаимодействия органических веществ с минералами, а также на другие процессы почвообразования. 
 
Таким образом, почвообразующая порода является материальной основой почвы и передает ей свой механический, минералогический и химический состав, а также физические и химические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются под воздействием почвообразовательного процесса.

СУЩНОСТЬ  ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

Почва образуется из горной породы, которая является исходным минеральным материалом, т.е. основным вещественным содержанием для ее формирования. Процессы изменения горных пород под влиянием природных факторов и в результате взаимодействия геосфер земли (атмосферы, гидросферы и биосферы) называют почвенными процессами.

Почвообразование — сложный природный процесс, представляющий собой совокупность взаимосвязанных явлений превращения и передвижения веществ и энергии, протекающих вначале в толще породы, а затем в почве, и ведущих к образованию почвенного профиля.

Почвообразование представляет собой сочетание физических, физико-химических, химических и биологических процессов и является составной частью более широкого по масштабу процесса – круговорота веществ и энергии, протекающего во всей биосфере и называемого малым биологическим круговоротом, т.е. обменом веществ и энергии между, например, растениями и почвой.

Малый биологический круговорот, в свою очередь, представляет собой часть большого геологического круговорота веществ, происходящего на Земном шаре.

Большой геологический  круговорот — обмен веществ и элементов — изучает наука геохимия. Это важная естественная наука, направленная на изучение химического состава Земли, миграции элементов, отдельных химических соединений, таких, как Р, N, К, Н2О и т.д. в земной коре, т.е. различных процессов выветривания (физическое, химическое и биологическое).

При выветривании горных пород  и минералов происходит их изменение, и образуются новые вещества, в  том числе и легкорастворимые. Так, в результате химического выветривания из первичных минералов, например, ортоклаза, альбита, образуются вторичные минералы, такие, как поташ, каолинит, сода:

K2Al2Si6O16 + H2O + CO2 = K2CO3 + H2Al2Si2O8 H2O + 4SiO2

ортоклаз поташ каолинит кварц

вторичные минералы

Na2Al2Si6O16 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2Al2Si2O8 H2O + 4SiO2

альбит cода каолинит кварц

Поташ и сода являются хорошо растворимыми соединениями, поэтому  они легко вымываются из коры атмосферными осадками, а затем поверхностными водами переносятся на длительное расстояние и в конечном счете попадают в моря и океаны, т.е. вовлекаются в большой геологический круговорот веществ и энергии. При этом легкорастворимые соединения, образующиеся при выветривании, безвозвратно теряются из литосферы и становятся недоступными для питания растений. Полностью эти вещества возвращаются на сушу только в случае регрессии моря, когда его дно становится сушей. Такого рода процессы являются составной частью крупномасштабных планетарных процессов обмена вещества и энергии, их называют большим геологическим круговоротом. Под его воздействием почвообразующая порода теряет основные элементы питания, такие как Р, К, Са, Мg и некоторые другие.

По данным Г. В. Лопатина, в  современную геологическую эпоху  на сушу в виде осадков выпадает 98 тыс. км3 воды, испаряется с поверхности  земли — 62, стекает 36 тыс. км3 (большой  геологический круговорот воды). При  этом вода уносит с поверхности суши в мировой океан 1,3∙104 млн т взвешенных частичек и 4,9 ∙ 103 млн т растворенных веществ. Под влиянием выветривания порода измельчается, приобретает рыхлость, пористость, влагоемкость и водопроницаемость. Таким образом, в результате выветривания в почвообразующих породах образуются легкорастворимые соединения, которые могут стать источниками пищи для растений и животных. При этом плотные породы приобретают ряд новых свойств, что дает им возможность поглощать влагу и обеспечивать водой и воздухом живые организмы.

С поселением зеленых растений и микрофлоры появляется возможность  для осуществления обмена веществ  между живыми и неживыми компонентами биосферы.

Под биологическим круговоротом веществ понимают поступление химических элементов и минеральных веществ из горных пород, почвы, атмосферы в живые организмы, синтез органических веществ и их разрушение, возвращение химических элементов в литосферу и атмосферу.

Современное представление  о биологическом обмене веществ основано на научных идеях В.И. Вернадского (1934) о роли живого вещества в биохимических процессах на нашей планете. Учение о биологическом круговороте веществ в почве разработано В.Р. Вильямсом (1939).

Процессы выветривания создают  условия для поселения растений на продуктах разрушения горных пород. Они не могут сразу превращать породу в почву, так как в рухляке выветривания нет устойчивых запасов питательных веществ и воды. Со временем появляются запасы гумуса и устойчивые запасы воды под влиянием гумуса, почвенная структура и другие элементы почвенного плодородия. Эти свойства приобретаются породой в результате формирования на ней зеленых растений, которые способствуют, во-первых, отложению на поверхности породы и в ее верхних слоях значительной массы органических остатков. Накопление и превращение их приводит к созданию нового вида органического вещества — гумуса. Во-вторых, корни растений, микроорганизмы и животные извлекают из породы питательные, так называемые органогенные элементы (Са, М, К, Р, S и некоторые другие). После отмирания живых организмов эти зольные элементы вновь возвращаются в породы, но уже в другой форме и сосредотачиваются главным образом в верхних слоях породы.

Таким образом, происходит биологическое  передвижение (миграция) зольных и  других биогенных элементов и  их накопление (аккумуляция).

Особенно важная роль в  биологическом обмене веществ принадлежит зеленым растениям. По данным Л.Е. Родина и Н.И. Базилевич (1965), максимальное накопление органического вещества наблюдается в лесных сообществах (2200-4000 ц/га), а луговые степи создают 250 ц/га биомассы.

В результате биологического обмена почва обогащается углеродом, азотом, фосфором, кальцием, магнием, калием и другими химическими элементами, которых мало содержится в горных породах. Сущность биологического обмена химических элементов состоит во взаимосвязи процесса создания живого органического вещества с процессом разрушения мертвого органического вещества. Зеленые растения и другие живые организмы поглощают минеральные соединения, аккумулируют их. Зеленое растение создает из них живое органическое вещество. После завершения жизненного цикла растения и животные отмирают. Мертвое органическое вещество в процессе минерализации разрушается до простых органических соединений и минеральных солей. Зеленые растения способны поглощать эти вещества и создавать вновь живое органическое вещество.

Биологический обмен веществ  обусловливает взаимосвязь и  взаимозависимость литосферы, атмосферы  и биосферы и является частью большого геологического круговорота веществ  на земной поверхности. Малый биологический  круговорот веществ по своей природе  противоположен большому геологическому. При геологическом круговороте порода теряет безвозвратно питательные вещества, тогда как при биологическом обмене происходит их аккумуляция в верхнем слое литосферы. С появлением и накоплением биогенных элементов порода вовлекается в новый природный процесс, называемый почвообразовательным.

Таким образом, наличие малого биологического круговорота веществ  является одним из главных условий  для возникновения последующего процесса почвообразования.

П.А. Костычев рассматривал почвообразование как исключительно биологический процесс. Биологическую теорию почвообразовательного процесса развивал В.Р. Вильямс. Сущность почвообразовательного процесса, по его мнению, заключается в синтезе и разрушении органических веществ. В.Р. Вильямс создал учение о почвообразовательных процессах, исключительную роль в которых он отводил растительности, связывая изменения в направлениях почвообразовательного процесса со сменой растительных формаций. Ведущее положение биологического фактора в почвообразовании определяется тем, что высшие растения, благодаря опаду, вовлекают в процесс почвообразования радиационную энергию Солнца, трансформируя ее в процессе фотосинтеза в энергию химическую. Одновременно с этим высшие растения, также благодаря опаду, вызывают при участии радиационной энергии, трансформированной в тепловую, сорбционную и капиллярную, восходящее движение минеральных веществ из глубоких слоев почвы на ее поверхность, определяя при этом и состав этого потока. Само же включение трансформированной радиационной энергии в процесс почвообразования происходит и при участии других живых организмов, например, некоторых микроорганизмов, в том числе бактерий, водорослей, простейших животных, составляющих живую фазу почв и осуществляющих разложение растительного опада.

Целый ряд органических веществ, которые, по-видимому, сопутствуют появлению  почвы и играют существенную роль при разрушении (выветривании) как  первичных, так и вторичных минералов  и мобилизации продуктов этого  разрушения. В результате деятельности живой фазы происходит ложное преобразование, например, фиксация из атмосферы молекулярного азота бобовыми культурами, освобождение зольных элементов, находящихся в составе остатков высших растений, и перевод их в формы, доступные для сельскохозяйственных растений.

Вместе с тем жизнедеятельность  биофазы, физико-химические преобразования ведут к образованию гумуса, т.е. более или менее устойчивой органической составной части почвы, в которой аккумулируется радиационная энергия, трансформированная в энергию химическую. В результате этих процессов создается запас химической энергии.

С одной стороны, обмен  веществами и энергией между почвой и другими природными телами, такими, как грунт, атмосфера, живое вещество, с другой — поступление радиационной энергии, жизнедеятельность живой фазы почвы и влияние гравитационного поля Земли — вот важнейшие причины превращения и передвижения веществ и энергии в почве. Все это является причиной возникновения разнообразных по своей природе, характеру, содержанию и сущности взаимосвязанных почвенных процессов.

Таким образом, сущностью  почвообразовательного процесса являются биологический обмен веществ и энергии, процессы синтеза и разрушения органического вещества, при которых почвообразующая порода непрерывно взаимодействует с растениями и животными, с продуктами их жизнедеятельности, а также с продуктами разложения органических остатков.

Почвообразование представляет собой очень сложный комплекс разнообразных по природе процессов. Можно выделить три группы относительно простых процессов преобразования вещества и энергии в почвах, условно  называемых микропроцессами.

1. Процессы обмена веществами  и энергией между почвой и  другими природными телами. Поступление  в почву веществ и энергии  и вынос их из нее, например, многосторонний обмен газами  в системе атмосфера — почва  — растение, или поступление воды в почву и выделение ее из почвы.

2. Процессы превращения  вещества и энергии, происходящие в самом почвенном теле, например, бесчисленные и разнообразные реакции разложения органических соединений, входящих в состав растительного опада, или разложение и превращение минералов в почве.

3. Процессы передвижения  веществ и энергии в почвенном теле. Передвижение воздуха внутри почвы при изменении атмосферного давления и температуры или перемещение жидкой влаги под влиянием силы тяжести.

Характерная черта почвообразовательного  процесса — его цикличность. С  одной стороны, она подчинена  существующему в природе тройному (суточный, годичный и многолетний) ритму поступления на поверхность почвы радиационной энергии, связанному с вращением Земли вокруг своей оси, ее обращением вокруг Солнца, многолетними колебаниями активности Солнца. С другой — биологическому ритму развития растений, который определяет интенсивность и направленность процессов обмена вещества и энергии — вначале в почвообразующей породе, а затем и в почве.

Цикличность почвообразования обусловлена возникновением и взаимной сменой слагающих его микропроцессов противоположного характера и направления. Примерами такой смены являются: нагревание и охлаждение почвы; ее увлажнение и иссушение; реакции разложения органических веществ и синтез гумусовых соединений. Вместе с тем в почве процессы идут в одном направлении, хотя и с переменной скоростью. Так происходит, например, распад первичных минералов. Кроме этого, еще целый ряд превращений в почве имеет необратимый характер. Часть веществ удаляется из данной почвы с нисходящими токами почвенных растворов и достигает грунтовых вод. Много растворимых соединений вымывается из растительного опада верхних горизонтов и выносится с поверхностным или внутрипочвенным стоком. Вещества, перемещаемые в почвенном теле, могут терять подвижность и аккумулироваться в определенных местах.

Цикличность почвообразования характеризуется тем, что циклы  разной продолжительности и разной степени выраженности сочетаются друг с другом. В большинстве случаев наиболее резко выражен годичный цикл, так как ему свойственны наибольшая амплитуда изменений условий, в особенности радиационных и тепловых, например, при чередовании сезонов года. Однако полной обратимости, т.е. полного замыкания цикла, полной компенсации одного полуцикла, как правило, не возникает. По окончании цикла всегда сокращаются некоторые остаточные изменения. В следующих друг за другом циклах остаточные изменения, а также целый ряд необратимых процессов способствуют прогрессивному необратимому процессу, который можно назвать почвообразовательным. В результате этих процессов происходит зарождение, становление и развитие обособленных почвенных слоев. В почвоведении их называют генетические горизонты.

Генетический горизонт — относительно однородный, расположенный, как правило, параллельно земной поверхности, слой почвы, обособленный в результате почвообразования. Генетические горизонты отличаются по химическому и минералогическому составу, физическим, физико-химическим и водно-физическим свойствам, а также по морфологическим (внешним) признакам. Они выделяются по цвету, механическому составу, структуре, сложению, плотности, характеру новообразований, включений и другим свойствам.

Основными генетическими  горизонтами являются следующие:

1. Лесная подстилка (Ао) — горизонт, представляющий собой наземный опад растений разной степени разложения, например, опавшие листья, хвоя, ветки и т.д., на лугах и в степях — дернина (Ад, сплошное переплетение корней с почвенными частичками) или степной войлок (А0, опавшие листья и стебли, а также живые и мертвые узлы кущения травянистых растений).

2. Гумусово-аккумулятивный  горизонт (А) образуется в верхней  части профиля почв, куда поступает  максимальное количество наземных  и корневых остатков. В результате  гумификации и накопления в  нем гумуса этот горизонт имеет  более темную окраску по сравнению  с другими горизонтами. Мощность  его может изменяться от нескольких  сантиметров до нескольких метров.

3. Пахотный горизонт (Ап) выделяют на всех пахотных угодьях. Этот слой представляет смесь горизонтов и образуется в результате вспашки почв. В зависимости от типа почвы, мощности пахотного горизонта в этот слой входит лесная подстилка (А0), или (Ад), а также весь гумусовый горизонт (А1) или его часть. Если мощность пахотного слоя превышает мощность горизонта А1, то в этот почвенный горизонт войдут и расположенные ниже горизонты, например, А2 или А2В и В в подзолистых почвах.

Элювиальные горизонты (А2) образуются в результате вымывания из них различных продуктов почвообразования и накопления устойчивых труднорастворимых минералов среди которых наиболее часто встречаются кварц и некоторые другие первичные минералы. Вымывание окрашенных веществ, таких, как гумус, соединения железа и остаточное накопление минералов, имеющих светлую окраску или содержащих SiO2, обусловливает светлую с белесым оттенком окраску элювиальных горизонтов. Вымывание глинистых частиц и коллоидов приводит к остаточному накоплению песчаных или пылеватых фракций механических элементов. Поэтому элювиальные горизонты выделяются среди других слоев более легким механическим составом, пылеватой, непрочной пластинчатой или листоватой структурой.

Иллювиальный горизонт (В) формируется в средней или  нижней части профиля за счет вымывания  из верхних генетических горизонтов продуктов почвообразования, например, из А2, и закрепления в этом слое почв благодаря испарению растворов, изменению физико-химических и термодинамических условий почвообразования. Иллювиальный горизонт отличается более тяжелым механическим составом, чем вышележащие горизонты и почвообразующие породы, и имеет более плотное сложение, обладает, как правило, призматической, глыбистой, а в некоторых почвах столбчатой структурой. Он более обогащен минеральными, органическими и органо-минеральными веществами, чем верхние горизонты. По составу аккумулирующихся веществ выделяют следующие иллювиальные горизонты: железистые (ВFе), гумусовые (Вh), карбонатные (ВСа), гипсовые (ВCS), а также обогащенные глинистыми частицами (Вt) и илом (Bi). В некоторых почвах можно наблюдать систему иллювиальных горизонтов, располагающихся один над другим. Встречаются почвы, в которых выделяют карбонатные (ВCa), а ниже — гипсовый горизонты (ВCS). В почвах, где не происходит сильного разрушения и перемещения минеральной части, например, черноземах, индексом В обозначается не иллювиальный, а переходный горизонт от гумусово-аккумулятивного (А) к почвообразующей породе (С).