Плодородие почв: экологические, социальные и почвенно-генетические особенности

МИНОБРНАУКИ РОССИИ 
Федеральное государственное автономное образовательное 
учреждение высшего профессионального образования 
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
 

 

 

 

В.Ф. Вальков, Т.В. Денисова, 
К.Ш. Казеев, С.И. Колесников 
 

 

 

 
ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ: 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ, СОЦИАЛЬНЫЕ И ПОЧВЕННОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ 
 

Монография 

 

 

 

 

 

 

Ростов-на-Дону 
2013 

УДК 631.4; 577.4; 502.7 
ББК 40.3 
   В 16 
 
Ответственный редактор:  
доктор биологических наук, профессор В.Ф. Вальков  
 
Вальков В.Ф., Денисова Т.В., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Плодородие почв: экологические, социальные и почвенно-генетические особенности. Монография; Южный федеральный университет. –  Ростов-на-Дону: 
Издательство Южного федерального университета, 2013. -299 с. 
ISBN 978-5-9275-1182-2 
  
 
Изложены основы учения о плодородии почв в его биогеоценотической и 
агроценотической значимости. Рассмотрены процессы почвообразования, генетическая и экологическая их сущность, а также явления антропогенной деградации плодородия земель. 
Книга рассчитана на специалистов в области почвоведения, агрохимии, 
земледелия, экологии, растениеводства, студентов и аспирантов.  
 
 
Val’kov V.F., Denisova T.V., Kazeev K.Sh., Kolesnikov S.I.. Soil fertility: environmental, social and soil-genetic features. Rostov-on-Don: The Southern Federal 
University, 2013. - 299 p.  
 
The foundations of the doctrine of soil fertility and its biogeocenotic and agrocenotic significance were observed. The soil forming processes and its genetic and environmental essence was investigated. Also the phenomenon of anthropogenic degradation of soil fertility was observed. 
The book is intended for specialists in the field of soil science, agricultural chemistry, agriculture and ecology, undergraduate and graduate students. 
 
Монография опубликована за счет средств Программы развития  
Южного федерального университета (213.01-24/2013-85). 
 
 
Печатается в авторской редакции. 
 
 
УДК 631.4:577.4:502.7 
ISBN 978-5-9275-1182-2 
ББК 40.3 

 Вальков В.Ф., Денисова Т.В., Казеев К.Ш., Колесников С.И.,  2013
 Южный федеральный университет, 2013

СОДЕРЖАНИЕ 

1. ОСНОВЫ УЧЕНИЯ О ПЛОДОРОДИИ ПОЧВ… ................................................... 6 
1.1. ЧТО ПОНИМАЕТСЯ ПОД ДЕГРАДАЦИЕЙ ПОЧВЫ ......................................................... 6 
1.2. ЗООЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПЛОДОРОДИЯ .............................................................. 11 
1.3. ПЛОДОРОДИЕ КАК БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКОЕ ПОНЯТИЕ ............................................ 16 
1.4. ВИДЫ И ФОРМЫ АГРОЦЕНОТИЧЕСКОГО ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ .................................. 24 
1.5. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ КОНКРЕТНОСТЬ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ .......................................... 27 
1.6. УЧЕНИЕ АКАДЕМИКА ВАВИЛОВА О ЦЕНТРАХ ПРОИСХОЖДЕНИЯ КУЛЬТУРНЫХ 
РАСТЕНИЙ – ОСНОВА ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ КОНКРЕТНОСТИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ 34 
1.7. СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ 
ЗАКОНОМЕРНОСТИ 
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОГО 
ПЛОДОРОДИЯ ................................................................................................................... 62 
2. Процессы почвообразования и плодородие почв .................................................. 72 
2.1. ЭКОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПРОТИВОРЕЧИВОСТЬ ПРОЦЕССОВ ПОЧВООБРАЗВОАНИЯ 72 
2.2. ПЕРВИЧНОЕ ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ ........................................................................... 74 
2.3. ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА В ПОЧВАХ КАК ВЕДУЩИЙ ФАКТОР ПЛОДОРОДИЯ ...... 76 
2.3.1. ПЕРВИЧНОЕ НАКОПЛЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ......................................... 76 
2.3.2. ПРОЦЕССЫ МИНЕРАЛИЗАЦИИ ............................................................................... 77 
2.3.3. ГУМИФИКАЦИЯ ..................................................................................................... 78 
2.4. ДЕРНОВЫЙ ПРОЦЕСС ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ ............................................................ 86 
2.5. ОГЛИНИВАНИЕ ......................................................................................................... 87 
2.6. СЛИТОГЕНЕЗ ............................................................................................................. 91 
3. Антропогенная деградация плодородия почв ...................................................... 163 
3.1. О ТРАКТОВКЕ ПОНЯТИЯ «ДЕГРАДАЦИЯ»: ДЕГРАДАЦИЯ РЕАЛЬНАЯ И МНИМАЯ .. 163 
3.2. МЕТОДОЛОГИЯ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА ПРИ ОЦЕНКЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ 174 
3.3. ДЕГУМИФИКАЦИЯ, НЕОДНОЗНАЧНОСТЬ ОЦЕНКИ ................................................. 185 
3.4. ВОДНАЯ И ВЕТРОВАЯ ЭРОЗИЯ ................................................................................ 189 
3.5. АНТРОПОГЕННОЕ РАЗРУШЕНИЕ ЗЕМЕЛЬНЫХ УГОДИЙ И ИХ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ .... 198 
3.6. МАШИННАЯ ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВ ........................................................................... 206 
3.7. 
ПЕРЕУВЛАЖНЕНИЕ ПОЧВ: МОЧАРЫ* ............................................................... 213 
4. Загрязнение почв ..................................................................................................... 225 
4.1. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПОЧВАХ. ПРИРОДНЫЕ И ТЕХНОГЕННЫЕ АНОМАЛИИ ....... 225 
4.2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕСТИЦИДОВ ............................ 237 
4.3. РАДИОНУКЛИДЫ В ПОЧВАХ. РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ............................. 245 
4.4. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ ........................................... 252 
4.5. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ ................................................................... 258 
5. Климатические факторы плодородия земель ....................................................... 269 
5.1. ИССУШЕНИЕ И ОПУСТЫНИВАНИЕ ЗЕМЕЛЬ ............................................................ 269 
5.2. КЛИМАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ ЮГА РОССИИ ................... 278 
Литература ................................................................................................................... 290 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

В монографии приводятся материалы по исследвоанию многообраз
ных аспектов плодородия почв и земель. Авторы акцентируют внимание на 

экологической конкретности биогеоценотического и агроценотического 

плодородия в разных формах его проявления. Особое внимание уделено 

учению академика Вавилова о центрах происхождения культурных расте
ний и социально-экономических закономерностях использования почв как 

средства производства в сельском хозяйстве. 

Формирование плодородия, как и генезис почв в целом представляет
ся результатом почвообразвоательных процессов в их единстве и противо
речивости проявления генетической и экологической сущноти. Концепция 

почвообразовательных процессов неотделима от сущности плодородия в 

его природном и сельскохозяйственном проявлении и развитии во времени 

и пространстве в связи с изменчивостью биоклиматических условий. 

В отдельном разделе монографии показаны основные деградацион
ные проявления, связанные с хозяйственной деятельностью человека: дегу
мификация, эрозия, машинная деградация, мочаристые явления, различные 

формы загрязнения почв и др. 

Книга рассчитана на широкий круг специалистов, а также студентов и 

аспирантов биологических, сельскохозяйственных и экологических направ
лений. 

Прежде всего, про четыре узнай мирозданья начала: 

воздух, огонь, жизнетворную почву и влагу. 

Эмпедокл, греческий философ 

 460 лет до н.э. 

 

Самой основной, самой жизненной проблемой 

агропочвоведения была, есть и будет  

проблема плодородия почв. 

С.А. Захаров 

«…хотя плодородие является объективным свойством почвы,  

экономически оно все же подразумевает  

известное отношение – отношение  

к данному уровню развития  

земледельческой химии и механики,  

а поэтому изменяется вместе с этим уровнем». 

К. Маркс, «Капитал» 

 

Почва – наш самый драгоценный капитал.  

Жизнь и благополучие всего комплекса  

наземных биоценозов естественных  

и искусственных зависит, в конечном счете,  

от тонкого слоя, образующего самый верхний покров Земли. 

Эколог Жан Пьер Дорст 

 

 

 

 

 

1. ОСНОВЫ УЧЕНИЯ О ПЛОДОРОДИИ ПОЧВ 

1.1. ЧТО ПОНИМАЕТСЯ ПОД ДЕГРАДАЦИЕЙ ПОЧВЫ 

Почвы представляют собой сложную особую биокосную оболочку 

земного шара, покрывающую сушу материков. Горные породы, подверга
ясь воздействию многих поколений живых организмов, испытывая дли
тельное влияние атмосферы и гидросферы, преображаются в почвенный 

покров. Почвы имеют особый органоминеральный состав. В процессе поч
вообразования происходит накопление гумуса и других сложных органиче
ских соединений. Почвы обогащаются также биогенными вторичными 

алюмосиликатными и силикатными минералами, биофильными элемента
ми и, таким образом, приобретают специфическое свойство – плодородие. 

Как следствие плодородия, почвенный покров обладает способностью 

обеспечивать рост фитомасы растений и зоомассы животных, обитающих в 

почве. Это свойство почвы служит основным условием продуктивности 

фитоценозов и сельского хозяйства со всеми его отраслями.  

В современном почвоведении принято следующее определение поч
вы. Почва – это обладающая плодородием сложная полифункциональная и 

поликомпонентная открытая многофазная система в поверхностном слое 

коры выветривания горных пород, являющаяся комплексной функцией гор
ной породы, организмов, климата, рельефа и времени. Полифункциональ
ность почвы заключается в том, что она является одновременно природным 

телом, средой обитания многих живых организмов, средством сельскохо
зяйственного производства и т.д. Поликомпонентность почвы определяется 

огромным разнообразием входящих в ее состав органических и неоргани
ческих веществ. Эти вещества представлены различными физическими фа
зами (многофазность): твердой (минеральные и органические частицы), 

жидкой (почвенный раствор), газообразной (почвенный воздух) и особо 

выделяемой живой фазой (организмы). Почва является открытой системой 

поскольку постоянно обменивается веществом и энергией с окружающей 

ее средой.  

В почвах происходят различные явления очень интенсивного разру
шения сложных химических соединений как органической, так и мине
ральной природы. Результатом всех биологических превращений органиче
ских веществ растительных, животных остатков и почвенного гумуса явля
ется их минерализация, т.е. переход в почвенные растворы простых хими
ческих соединений, солей, кислот. Минерализация сопровождается выде
лением углекислого газа и воды. Разрушаются также силикатные и алюмо
силикатные минералы, которые достались в наследство почве от материн
ской породы. В биосфере вряд ли можно найти еще место, где биогеохими
ческие процессы разрушения веществ разной природы проходят столь ин
тенсивно. 

Соотношение химических элементов в живом веществе и горных по
родах различно. В почвах постоянно аккумулируются, одновременно за
крепляются и переходят в подвижное состояние химические элементы, 

обеспечивающие жизнь. Важнейшая особенность почвы, основа ее плодо
родия – избирательное оптимальное присутствие необходимых для жизни 

элементов в почвенных горизонтах, где сосредотачивается основная масса 

корневых систем фитоценоза. Это возможно только при участии живых ор
ганизмов и, главным образом, растений. Их корни ищут эти элементы глу
боко в породах, перехватывают каждую частицу вещества, необходимого 

для жизни. Нежные корневые волоски смогут выбрать нужный химический 

элемент, они его поглотят, усвоят. В этом заключается важнейшая законо
мерность биологического поглощения, здесь начинается великолепный 

процесс биологической аккумуляции химических элементов жизни. 

Растения, накапливая в своем веществе элементы-биофилы, затем пе
редают их почвенному гумусу и другим соединениям, тем самым постоян
но улучшая среду своего обитания. Почвы с гумосферой, представляющей 

генетические горизонты Ао – лесная подстилка или степной войлок, АоА1 – 

грубогумусовый аккумулятивный и А – гумусово-аккумулятивный, закреп
ляют нужные для жизни химические элементы и становятся начальным 

звеном последующего усвоения и миграции этих элементов по цепям пита
ния многих групп организмов. Но, в конце концов, они снова приходят к 

почве. 

Разнообразие жизни на планете Земля зависит от широкой неодно
родности биоклиматических условий. Приток солнечной энергии на земной 

поверхности изменяется от 5С в полярных областях до 14 000С в тропи
ках, если этот приток солнечной энергии выразить в среднегодовой сумме 

температур выше +10С, как это чаще всего делают географы-агробиологи. 

Количество выпадающих осадков также меняется в пределах от 5 мм, на
пример в некоторых частях Сахары, до 14 000 мм в предгорьях Гималаев. 

Такая неоднородность биоклиматических условий в сочетании с геоморфо
логическим разнообразием поверхности Земли определяет сложное пере
плетение жизненных процессов и явлений физического, химического и 

иного преобразования литосферы. Формируют широкое разнообразие почв, 

часто резко контрастных по своему строению и качествам. Но все почвы 

объединяет общее свойство – плодородие. 

Плодородие – это способность почвы удовлетворять потребность 

конкретных растений и животных в элементах питания, воде, обеспечи
вать их воздухом и теплом. Питание, вода, воздух, тепло – главнейшие 

слагаемые плодородия почв. Здесь необходимо подчеркнуть следующее. 

Под почвенным питанием растений понимается обеспечение минеральны
ми формами P, K, Ca, Mg, Na и практически всеми другими химическими 

элементами, имеющимися в природе. В то же время основная масса живого 

вещества планеты построена из химических элементов, имеющих атмо
сферное происхождение. Ведущие компоненты атмосферы: N2, CO2, H2O – 

это газы. Именно из них строятся органические вещества живых организ
мов, в которых по массе господствуют C, O, H, N. Академик 

В.И. Вернадский подчеркивал, что «...почти все вещества организмов соз
даются из газов. Еще ярче эта связь выражена в факте, что все земные газы 

(исключая вулканические эманации) так или иначе связаны с организмами 

и процессами жизни».  

Кислород – продукт фотосинтеза растений. Весь кислород атмосферы 

происходит из молекул воды. Вода тоже предоставляет живым организмам 

водород. Кислород и углерод живого вещества происходят из углекислоты. 

CO2 при, в общем-то, незначительном содержании в атмосфере (0,03%) – 

фундамент всей жизни планеты. «Без угольной кислоты не было бы жиз
ни», – пишет В.И. Вернадский. Далее отмечает: «Зеленая растительность 

перерабатывает и поглощает главным образом углекислоту, происходящую 

от дыхания почвы. Дыхание почвы есть биохимический процесс, связан
ный с выделением углекислоты бактериями, почвенной микрофауной и 

грибами». 

Первоисточник H2O – соленые воды Океана. Однако вся пресная во
да, без которой немыслима жизнь, имеет атмосферное происхождение. Это 

не что иное, как конденсированная из газообразного состояния атмосфер
ная влага. Среднее ее содержание в атмосфере около 3%. 

Наконец, азот, как компонент живых организмов, имеет атмосферное 

происхождение, хотя и усваивается в большинстве своем из минеральных 

соединений почвы. В минеральных породах литосферы азота не было. Ор
ганизмы, фиксирующие азот из атмосферы, обогащают им почву. 

Таким образом, атмосферу можно представить как относительно 

инертное азотное вместилище, в котором энергично циркулируют O2, CO2, 

H2O. Циркуляция этих газов – часть, причем господствующая по массе, 

биологического круговорота веществ и энергии, охватывающего всю нашу 

планету Земля и обеспечивающего биосфере стабильное состояние многие 

и многие тысячелетия. 

Почва считается плодородной, если растения и ее животный мир не 

страдают от холода и перегрева, а биоценозы получают в нужном коли
честве элементы питания, воду, не испытывают недостатка в кислороде 

воздуха. Недостаток или избыток одного из слагаемых компонентов пло
дородия ограничивает возможности получения урожая и часто приводит 

к гибели растений.  

Плодородие почвы – интегрирующая системная способность почвен
ных процессов и свойств с заложенным в нем результатом длительного пе
риода почвообразования, это многопараметрные свойства, включающие 

как количественные, так и качественные характеристики, отражающие осо
бенности функционирования конкретной почвы, ее внутреннюю структуру 

и внешние связи. 

В многогранном понятии плодородия каждая его составляющая важ
на и незаменима. А поэтому не следует искать главное. Выделим лишь 

крайне разносторонние функции живого и мертвого органического вещест
ва, продуктов жизнедеятельности, трансформации органических соедине
ний, их минерализации и новообразования, где вещественно и энергетиче
ски преобладает фотосинтез зеленых растений. В этой сложнейшей цепи 

круговорота и превращения материи выделяется группа специфических ор
ганических соединений почвы – ее гумус. Специфических потому, что они 

присущи в природе только почвам. От возникновения гумуса, цикла его