Изучением физических свойств почв и грунтов занимается наука «грунтоведение», которая выделилась из почвоведения в 20—30-х годах. Грунтоведов, изучающих механику грунтов и почв, интересует их твердость, возможная усадка под действием нагрузки, тиксотропность (способность почв при давлении и колебаниях выделять, а затем снова поглощать воду). Это явление часто можно видеть на морском берегу, на песчаных пляжах.
Однако поскольку почва остается главным средством производства продуктов питания, то и мелиорация, и агрономия с большим вниманием изучают физические свойства почв.
Таким образом, при оценке плодородия почв сейчас широко используют их физические свойства. Знание их необходимо для проведения обработки почв, мелиорации их, планирования любого вида их использования.
Почвенный покров земли
«Почвоведение изучает почвы как естественные тела,
совокупность которых образует особый мир — педосферу,
т. е. поверхностную часть земной коры».
Л. И. Прасолов
С высоты птичьего полета поверхность Земли выглядит как бы одетой в плащ, сшитый из разных лоскутов. Посевы зерновых и других культур, естественные угодья, реки, водоемы, горы, ледники, города и поселки чередуются на поверхности суши. Горные массивы разрывают этот плащ, а водоемы и реки сверху кажутся налитыми на него. И всюду, где есть растения, под ними залегают почвы. Почвенный покров как бы одевает Землю.
Если смотреть на Землю из космоса, то можно увидеть: почвенный покров начинается на севере чуть южнее вечных льдов Арктики и кончается у островов, примыкающих к северным границам Антарктиды. Сверху хорошо видно, как тундра к югу сменяется лесотундрой, а лесотундра — тайгой. На смену тайге приходят лиственные леса, а за ними следуют степи. Южнее степей распространены пустыни, во влажных субтропиках их замещают субтропические леса. Каждой из этих зон свойствен свой почвенный покров со всеми его разновидностями: в тундре — болотные и полигональные почвы, в тайге — подзолистые, подбуры, таежно-мерзлотные, южнее — дерново-подзолистые, бурые лесные, серые лесные, им на смену приходят черноземы, каштановые почвы, в тропиках — красноцветные ферраллитные почвы, латериты. Ниже мы вернемся к описаниям этих почв. Сейчас же важно отметить, что даже из космоса можно установить, что почвенный покров земного шара закономерно изменяется от полюсов к экватору, от берега моря в глубь материка, от положения на склоне гор (южный или северный, западный или восточный склоны).
Известно, что суша занимает сто сорок девять миллионов квадратных километров, которые омываются Мировым океаном площадью триста шестьдесят один миллион квадратных километров. Берег моря — это естественная граница сухопутных почв. И на берегу одно биокосное тело — почва как бы замещается другим — морским.
В современном почвоведении имеется понятие субаквальной, или подводной, почвы. Действительно, около берегов ручьев, озер, рек, прудов и т. п. — там, где течение замедленно, со дна тянутся к водной поверхности растения. Это лотос и камыш, рогоз, тростник, кувшинки и др. В таких местах обычно дно илистое, обогащенное растительными остатками, то есть «гумусированное». Можно ли считать эти донные образования почвой? Что их роднит с почвой? Конечно, гумусированность и плодородие, то есть способность давать урожай растений.
Донные образования — динамичные тела, у них есть определенная цикличность жизни. Их строение и свойства (плотность, содержание таких элементов, как калий, фосфор, азот) могут меняться в течение года. Им присуща слоистость всей толщи, то есть, как и наземные почвы, их можно разделить на горизонты. Отличие донных отложений от наземной почвы в том, что они могут быть не очень связаны с геологической породой, выстилающей ложе водоема. Материал, составляющий отложения, в основном отлагается сверху, приносится водой.
Часть субаквальных почв по своему месту в биогеоценозах резко отличается от наземных. Если сухопутные почвы играют роль регулятора в жизни биогеоценоза и являются наиболее консервативным его элементом, то субаквальные почвы могут ускорять зарастание водоема и приводить к смене, например, озера болотом. Превращение озера в болото, а болота — в заросший лесом торфяник — частый природный процесс, в котором субаквальная почва как бы осуществляет положительную обратную связь: усиливает воздействие факторов, приводящих к исчезновению исходного биогеоценоза. Это свойство субаквальных почв следует иметь в виду при проектировании искусственных водохранилищ. Накопившийся опыт показывает, что сухопутные почвы, залитые водой при строительстве водохранилищ, могут сохранять свое высокое плодородие и способствовать зарастанию водоема.