П. называется поверхностный горизонт земной коры, измененный совокупной деятельностью агентов выветривания (см.) при одновременном процессе накопления органических веществ. П. есть самостоятельное естественно-историческое тело — продукт окружающей природы, живущий и закономерно изменяющийся под влиянием внешних условий, в своем распределении на земном шаре подчиняющийся общему физико-географическому закону зональности. Таково естественно-историческое понятие П., введенное в науку, главным образом, школой проф. Докучаева. По другому воззрению, принятому преимущественно западно-европейскими учеными, под П. разумеется вообще среда, служащая для питания растений, независимо от ее генезиса, географии и большинства морфологических признаков; в частных случаях П. называется слой горной породы, в котором распространяются корни растений. Наконец, существуют определения П. менее научные: П. — поверхностные горные породы (одна или несколько), пахотный слой, часть горной породы, населенная организмами, и т. п. Были даже попытки введения понятий натурфилософских: П. определяли, как поверхность соприкосновения геосферы с биосферой (Ризположенский).
Настоящая статья содержит в себе следующие части: I) происхождение П.; II) морфологические признаки П.; III) химический состав; IV) механический состав и физические свойства; V) классификация П.; VI) методы исследования П.; VII) литература.
I)Происхождение.П. образуется из поверхностной горной породы, получающей название "материнской", путем влияния на нее климатических деятелей (температуры, воздуха, воды и др.), растений и животных, при известном рельефе местности и в течение известного промежутка времени, определяющего почвенный возраст. Относительное значение каждого из почвообразователей не установлено, так как оно сильно варьирует в каждом отдельном случае; общий же характер их деятельности известен. Главнейшая их роль заключается в выветривании горной породы (см. Выветривание), но кроме того, в качестве почвообразователей, они действуют некоторым специфическим образом.Температура, замедляя или ускоряя процесс сгорания органических веществ, влияет на содержание перегноя, или гумуса, а следовательно — на цвет П., их химический состав и пр.; она же, до известной степени, определяет богатство П. растительным и животным населением (опыты Вольни, Костычева и др.).Воздухдействует механически и химически. Силой ветра выдуваются тонкие почвенные частицы и отлагаются в другом месте, иногда такими значительными толщами, что образуют особый тип П.эоловых(Бычихин, Высоцкий, Белецкий и др.). Составные части и примеси воздуха — кислород, азот, углекислота, аммиак — вступают в реакции с составными частями П. или непосредственно, или при помощи микроорганизмов (особенно кислород). Избыток кислорода ведет к полному перегоранию П., т. е. обеднению их органическими веществами, недостаток — наоборот, к чрезмерному накоплению (П. болотные, торфяниковые, некот. солонцы).Вода, в качестве механического деятеля, с одной стороны, смывает П. или делает их грубыми, скелетными (латериты, П. крутых склонов), песчанистыми (долинный чернозем, П. пологих склонов), а с другой — обогащает П. тонким материалом или отлагает целые толщи наносного материала (П. аллювиальные), образуя в том и другом случае П. ненормальные. Вода, как химический агент, играет чрезвычайно важную роль в жизни П., главным образом, в качестве растворителя. Особенно благоприятно некоторое среднее содержание влаги (Вольни, Костычев, Нерода и др.); при избытке или недостатке ее происходит недоразвитие или деградация П. (П. северные и влажных тропиков, болотные, солонцы и пр.).Животныеи растения принимают большое участие в выветривании горных пород, но, главным образом, своими отмершими частями и экскрементами производят гумификацию П. Из животных наиболее видную роль играют черви, жуки, личинки, грызуны и т. п., а также микроорганизмы. Более других изучена деятельность дождевых червей, достигающая в некоторых местностях поразительных размеров. Так, в Англии ежегодные извержения червей могли бы покрыть страну слоем в полсантиметра толщины (Дарвин); на Мадагаскаре эта деятельность примерно, в 4 раза больше (Келлер). В лесах Дании, благодаря исключительно червям, образовался слой плодородного лесного чернозема (Мюллер). Роль грызунов (сусликов, хомяков, слепцов, сурков и др.) не менее важна. В южно-русских степях кучки выброшенной ими земли занимают иногда 0,1 и более всей площади и достигают 2 — 3 тыс. куб. саж. на 1 кв. версту (Вернадский, Мушкетов, Докучаев, Силантьев). Относительно личинок насекомых и пр. известно, что временами их количество и действие огромны: на пространстве одной десятины насчитывали до 5 миллионов личинок различных насекомых (Докучаев). В последнее время установлена, хотя и мало еше изучена, выдающаяся роль микроорганизмов в деле почвообразования, особенно бактерий и сапрофитных грибков. Число их достигает сотен тысяч и даже миллионов на 1 куб. стм П. в ее верхних горизонтах. Принадлежа к разряду аэробных или анаэробных, микроорганизмы производят всевозможные продукты окисления, раскисления, нитрификации, денитрификации и т. п., особенно при известной комбинации влажности, температуры и пр.; служат простыми разносчиками кислорода и друг. газов; играют роль фермента и т. д. Наиболее изучены нитрифицирующие бактерии Nitrosomonas (переводит аммиак в азотистую кислоту) и Nitrobacter, окисляющий азотистую кислоту в азотную (Шлезинг, Мюнц, Виноградский и др.). Вообще, большинство физико-химических процессов, совершающихся в П., в настоящее время приписывается деятельности почвенных микроорганизмов. Значениерастенийв образовании и жизни П. настолько велико, что в настоящее время уже обособился особый отдел ботаники, под именем геоботаники, изучающий взаимодействие между П. и растениями. Для почв обычного, нормального происхождения проф. Докучаев установил даже название растительно-наземных. Своей отмершей корневой системой, а частью и надземными частями, растения доставляют главный материал для обогащения П. органическими веществами, причем различные типы и формации растений действуют различно. Особенно резка разница между влиянием травянистой и лесной растительности. Первая, содержа большую массу своих подземных частей (по Габерландту, 120 — 160 пд. на десятину) и находясь в более плохих условиях аэрации, при прочих равных условиях, накопляет в П. больше перегнойных веществ, чем древесная растительность. Типичным производным первой является чернозем (см.), а второй — лесные суглинки (см.), которые во многих случаях, по-видимому, произошли путем дегумификаций чернозема. Не без влияния остается та или другая растительность и на структуру П.: мелкозернистость девственного чернозема и типичная ореховатость лесных суглинков обязаны своим происхождением растительности.Рельефместности — очень важный фактор в деле почвообразования. Крутизной склона обуславливается механическое действие проточной воды, т. е. обогащение или обеднение П. тонкими и растворимыми веществами, а положением склона относительно стран света — температура и влажность П., а следовательно, почти все внутренние (химико-биологические) процессы почвообразования. При почвенных съемках, при равенстве геологических условий местности, для выемки образцов и при распределении почвенных типов на карте руководствуются, главным образом, рельефом. В самой номенклатуре П. часто видно решающее значение топографических условий: чернозем плато, П. пологих и крутых склонов и т. п. Почвеннымвозрастомназывается время, протекшее с момента выхода поверхностной горной породы из-под воды или льда, т. е. от начала выветривания. Значение возраста в деле почвообразования для молодых П. несомненно, для старых — проблематично. Одни полагают, что выветривание П., накопление органических веществ, увеличение мощности и пр. — беспредельно, другие же, на основании некоторых вычислений, утверждают, что через известный промежуток времени наступает равновесие между приходом и расходом перегнойных и др. веществ в П., которые и делаются спелыми. В последнее время исследования полтавской экспедиции показали, что параллельно с абсолютным поднятием местности в означенной губернии растет и содержание гумуса в черноземах плато (Докучаев и Отоцкий). Проф. Докучаев склонен отнести это соотношение на счет влияния почвенного возраста: чем выше П., тем он старше. Решение вопроса затрудняется тем, что все употреблявшиеся до сих пор методы определения возраста П. крайне неточны (Пфаф, Дарвин, Докучаев и др.).
II)Морфологические признаки— цвет, мощность и структура — чрезвычайно важное подспорье при определении П.Цветих большей частью темный, зависящий от присутствия перегнойных веществ. Интенсивность окраски, в общем, соответствует количеству перегноя и других питательных веществ, за исключением тех случаев, когда П. произошла из темноцветной горной породы (напр., олонецкая черная П., араратская вулканическая и т. п.) или богата сернистым железом. Наибольшей интенсивности темный цвет П. достигает в самом верхнем горизонте, затем книзу окраска бледнеет и постепенно сходит на нет; чаще она однородная, реже — пестрая от включений железа, извести и т. п. Исключение составляют лишь П. болотного и аллювиального происхождения, а также некоторые подзолы и солонцы, где часто бывает нарушена постепенность в окраске. Цвет П. — признак очень важный для систематики, хотя и не всегда надежный, так так меняется в зависимости от освещения, влажности и т. п. Названия многих П. основаны на их окраске: серые земли, каштановые П., чернозем и т. п.МощностьюП. называется толщина всего выветрелого и содержащего перегнойные вещества слоя, от поверхности до материнской породы. На этом протяжении почвенный слой обыкновенно расчленяется на два (редко более) горизонта: верхний — А и переходный — В. Переход в подпочву чаще незаметен, так что мощность П. определяется более или менее приблизительно; только в П. эолового и аллювиального происхождения эта граница обыкновенно резка. Мощность нормальных растительно-наземных П. не превосходит 1—1,5 м, причем, при прочих равных условиях, мощность песчанистых почв значительнее, нежели глинистых. Почти всем девственным (не пахотным) глинистым и суглинистым почвам свойственна особаяструктура, т. е. способность рассыпаться на отдельности довольно прочные. По величине диаметра этих отдельностей, разделяют почвы на категории: крупноореховатые — диаметром отдельностей более 7 мм, мелкоореховатые в 7—6 мм, зернистые в 5—3 мм, мелкозернистые — 3—1 мм, пороховидные в 1—0,5 мм, пылеватые — менее 0,5 мм. Иногда структура выражена слабо, иногда же, напр. у девственного чернозема и у лесных суглинков — чрезвычайно резко. Своим происхождением она обязана деятельности корней, червям, растрескиванию при высыхании и т. п. К числу факторов, уничтожающих структуру, относятся, главным образом, распахивание и избыток просачивающейся воды. Структура играет чрезвычайно важную роль в физико-химических процессах, совершающихся в П. и служит довольно надежным указателем при определении П. Кроме указанных, для почвенной систематики важны и второстепенные морфологические признаки: количество и характер песчаных зерен, хряща, гальки, валунов, железистых или известковых включений, присутствие кротовин (нор грызунов), ходов червей, характер растительных и животных остатков и т. п.
III)Химический состав.П. слагается из веществ органических и минеральных; последние крайне разнообразны, в зависимости от петрографического характера горных пород, вошедших в состав П. Чаще всего встречаются:глина, представляющая идеальный состав Al2O3.2SiO2+ 2Н2О; в таком виде она встречается редко; чаще содержит окислы железа и цеолитные вещества. В чистом виде играет роль исключительно физического агента, особенно своей самой тонкой так наз. коллоидальной частью; химически мало подвижна. В П. ее содержится от долей процента (в песчаных) до 38%. От глины в химическом смысле следует отличать механическую глину, в состав которой входят тонкозернистый кварц, полевой шпат, целоиты и пр.; последней глины в П. всегда больше, чем химической. Цеолиты (водный кремнекислый глинозем, заключающий в себе щелочи или щелочные земли) примешаны обыкновенно к почвенной глине. Будучи химически легко подвижными (разлагаются слабой соляной кислотой и вступают в обмен с щелочными и щелочноземельными солями), они играют важную роль при оценке производительности П. Количество их колеблется от долей процента до 25 — 30%.Окислы кремния(кремнезем SiO2) ижелезавсегда присутствуют в почве: первые в виде кварцевых зерен и гидрата кремнекислоты, а вторые в виде бурого железняка, реже — магнитного железняка и т. п., т. е. в виде полуторных окислов [Fe2О3, Fe2(НО)6] и закиси-окиси Fe2О4. Изредка (в П. болотного происхождения) встречаются и закисные формы железа. Присутствием железа обусловливается, большею частью, буроватая окраска П. в естественном состоянии и красная — после прокаливания. Также обычнысоливсевозможных кислот:угольнойв форме, главным образом, углекислой извести, реже — магнезии и щелочей;серной— в виде железного купороса FeSO4и гипса (CaSO4+ 2Н2О);фосфорной— также в виде солей железа и извести (Са3Р2О8, Са2Н2Р2О8, CaH4P2O8, FePO4, Fe3P2O8и др.);хлористоводородной— чаще в форме хлористых щелочей (в солонцах);азотнойиазотистой— в форме селитр и т. п. Кроме перечисленных соединений, в почвенном воздухе обыкновенно находятся, в ничтожном количестве, как результат деятельности микроорганизмов, следующие газообразные примеси:водород,аммиак,метан,сероводороди др. Распределение минеральных веществ в П. обыкновенно довольно равномерное; только в П. молодых можно подметить закономерное убывание или увеличение их по мере приближения к материнской породе. О количестве минеральных веществ и их распределении дает понятие следующий аналаз П. из Екатеринославской губернии (Костычев).
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| | На глубине ( в дюймах )|
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Цеолитных веществ:| 0 — 6| 6 —12 | 12 — 18 | 18 — 24 | 24 — 30 | 30 — 36| 36 — 42|
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Кремнезема (SiO2)| 17,19 | 17,91| 18,01| 18,24| 18,63| 18,70| 16,71|
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Глинозема (Al2O3) | 7,29| 7,64| 7,81 | 7,89 | 7,95 | 7,90| 7,02|
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Окиси железа (Fe2О3)| 4,68| 4,99| 5,01 | 5,40 | 5,22 | 5,28| 4,65|
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| " марганца| 0,19| 0,20| 0,21 | 0,19 | 0,21 | 0,20| 0,11|
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Извести (СаО)| 1,52| 1,38| 1,41 | 1,38 | 1,44 | 1,46| 1,77|
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Магнезии (MgO)| 1,51| 1,67| 1,66 | 1,60 | 1,73 | 1,71| 1,42|
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Кали (К2О) | 0,70| 0,78| 0,77 | 0,80 | 0,82 | 0,81| 0,72|
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Натра (Na2O)| 0,06| 0,10| 0,10 | 0,11 | 0,11 | 0,10| 0,08|
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Фосфорной кисл. (p2o5)| 0,21| 0,19| 0,18 | 0,17 | 0,17 | 0,17| 0,15|
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Серной кислоты (SO3)| 0,02| 0,02| 0,02 | 0,03 | 0,03 | 0,03| 0,04|
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | 33,37 | 34,88| 35,18| 35,81| 36,31| 36,37| 32,05|
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Углекислой извести| 1,41| 1,08| 1,08 | 1,31 | 1,18 | 1,13| 14,04|
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Глины и песка| 54,82 | 53,93| 54,88| 55,07| 56,74| 57,11| 49,85|
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Что касаетсяорганическихвеществ П., то они состоят: 1) из соединений, входящих в состав растительных и животных организмов, и 2) из особых промежуточных соединений между первыми веществами и конечными продуктами их разложения, каковы: вода, углекислота, аммиак и т. д. Эти промежуточные соединения, обыкноновенно окрашивающие П. в темный цвет, носятобщееназваниеперегноя, илигумуса.В противность минеральным веществам, количество перегноя обыкновенно постепенно падает от поверхности П. к подпочве, что зависит, по-видимому, от распределения в П. растительннх корней, служащих материалом для образования перегноя; как показывает следующая табличка:
--------------------------------------------------------------------------
|| Относит. число| Содержание |
| Слой П.| корней| перегноя|
||--------------------------------------------------------|
|| (по Гельригелю)| (по Костычеву) |
|-------------------------------------------------------------------------|
| 1| 100| 9,639% (100)|
|-------------------------------------------------------------------------|
| 2| 53—86| 7,707% (80,3)|
|-------------------------------------------------------------------------|
| 3| 11—46| 6,714% (70)|
|-------------------------------------------------------------------------|
| 4| 2—27 | 6,605% (58,4)|
|-------------------------------------------------------------------------|
| 5| 0—22 | 3,565% (33,2)|
|-------------------------------------------------------------------------|
| 6|| 3,175% (83)|
|-------------------------------------------------------------------------|
| 7|| 1,105% (16)|
--------------------------------------------------------------------------
Несомненно, что в распределении перегноя играет роль и просачивание его (опыты Баракова, Вольни, наблюд. Высоцкого и др.), чем часто нарушается указанная правильность в убывании (особенно в песчанистых П.). Правильность также иногда нарушается вследствие процессов аллювиальных и деградации П. (солонцы, пойменные П. и пр.). Вследствие крайней сложности и малой подвижности большей части перегнойных соединений, природа их мало изучена. На основании исследований Мульдера, Детмера, Грандо, Эггерца, Вольни, Костычева и др., перегной расчленяют на вещества нейтральные, солеобразные (ульминигумин) и кислоты —ульминовую,гуминовую,алокреновуюикреновую.Ульмин — вещество бурого цвета, гумин — черного; в воде почти не растворимы; в реакции вступают с трудом; вероятно, состоят из смеси сложных соединений; изучены мало.Ульминоваяигуминоваякислоты получаются при действии щелочей на ульмин и гумин; первая бурого цвета, вторая — черного; по составу (С24Н18О9+ зольные вещества) и реакциям чрезвычайно сходны; свежеосажденные слабо растворяются в воде (1/3500), высушенные почти не растворимы (1/13784), образуют простые и двойные соли (типа, например, C60(NH4)6H48O27, С60Са3(NH4)2Н46О27и т. п.), из которых лишь соли щелочных металлов растворимы; способны раскислять железо, переводить фосфорнокислую известь в растворимое соединение, разлагать углесоли и отчасти силикаты и, вообще, в некоторой степени участвуют в химических процессах.Апокреноваякислота представляет высшую степень окисления гуминовой кислоты (C24H12O12+ N и зольные вещества); легко растворяется в воде; цвет растворов кислоты и солей — бурый; апокреновокислые соли подвижнее гуминовокислых.Креновая(ключевая) кислота, по составу, занимает среднее место между описанными (C24H24O16); растворимость ее и солей наиболее совершенная; растворы и соли бесцветны; из солей нерастворимы лишь окисножелезные и марганцевые. Все указанные кислоты, по предположениям, представляют смесь сложных кислот. Они способны переходить одна в другую при процессах окисления и восстановления (Бараков и др.). Кроме свободных минеральных веществ и минеральных оснований органических кислот, в П. находится некоторое количество минеральных соединений, чрезвычайно прочно связанных с перегнойными веществами. Эта зольная часть перегноя, состоящая из S, Р, Si, Fe, Al и др., носит названиеорганоминеральныхвеществ, количество которых достигает 10 — 15 и более % всего перегноя и распределяется, примерно, так (анализ Эггерца):
------------------------------------------------------------------------------------------
|| Глинисто-перегн. П. | Болотная П.|
|-----------------------------------------------------------------------------------------|
| Органич. веществ| 88,69% | 96,57%|
|-----------------------------------------------------------------------------------------|
| Зольных| 11,81% | 3,43%|
|-----------------------------------------------------------------------------------------|
| Из них: |
|-----------------------------------------------------------------------------------------|
| S| 0,91| 1,12|
|-----------------------------------------------------------------------------------------|
| P| 1,69| 0,16|
|-----------------------------------------------------------------------------------------|
| SiO2| 4,39| 0,47|
|-----------------------------------------------------------------------------------------|
| Fe2O3+ Al2O3| 3,72| 1,55|
|-----------------------------------------------------------------------------------------|
| CaO| 0,10| 0,03|
|-----------------------------------------------------------------------------------------|
| MgO| 0,06| следы|
|-----------------------------------------------------------------------------------------|
| Na2O | 0,12| 0,05|
|-----------------------------------------------------------------------------------------|
| K2O| 0,32| 0,04|
------------------------------------------------------------------------------------------
Характер этих органоминеральных соединений неизвестен. Значение их также не вполне установлено. Грандо, на основании своих известных опытов (получение аммиачно-гуминовой вытяжки, роль ее matière noire в питании растений и опыты с диализатором), считает их единственными питательными веществами, удобоусвояемыми растениями. Позднее эта теория подверглась некоторым ограничениям (Эггерц, Костычев, Гаврилов, Нефедов). Во всяком случае, значение перегноя в круговороте азота, минеральных веществ и, вообще, в питании растений — огромно. На этом основании большинство почвоведов по содержанию гумуса определяет общую производительность П. Содержание перегноя служит подспорьем и при систематике П., так как обусловливает их цвет и мощность. Содержание гумуса в различных П. сильно варьирует от долей % до 15 — 16% и зависит от многих естественных условий, из коих наиболее благоприятны для накопления перегноя след., плотность и мелкоземистость П., достаточная увлажненность при средней температуре (около 20°), щелочный или кислотный характер среды, равнинность местности, обилие травянистой растительности и др.
IV)Механический состав и физические свойства.П. состоит из механической смеси твердых частиц различного диаметра, от тысячных долей миллиметра до нескольких сантиметров. Механический состав играет чрезвычайно важную роль в почвенной систематике, так как обусловливает многие физические и химические свойства П. (плотность, гигроскопичность, водопроницаемость, степень выветрелости и т. п.). П., в которых преобладают частицы крупного зерна, называются скелетными, или песчаными; тонкозернистые — мелкоземистыми, или глинистыми. У нас приняты две группировки почвенных частиц. Одна, более простая (Лоренца, Яковлева и Баранова), различает следующие части П.:
--------------------------------------------------------------------------------------
|| мм в диам.|
|-------------------------------------------------------------------------------------|
|| | крупн.| более 7 |
|| |--------------------------------------------------|
|| Хрящ| средний| от 5| до 7|
|| |--------------------------------------------------|
|| | мелкий | от 3| до 5|
| Скелет |-----------------------------------------------------------------|
|| | крупный| от 1| до 3|
|| |--------------------------------------------------|
|| Песок | средний| от 0,25| до 1,0|
|| |--------------------------------------------------|
|| | мелкий | от 0,03| до 0,25 |
|-------------------------------------------------------------------------------------|
|| Пыль| от 0,01| до 0,05 |
| Мелкозем|-----------------------------------------------------------------|
|| Ил| менее 0,01 |
--------------------------------------------------------------------------------------
По более дробной классификации механических элементов (Фадеева-Вильямса) мелкозем делится на
----------------------------------------------------------------------------------------------
|| Пыль крупная| 0,01 — 0,25 мм|
||--------------------------------------------------------------|
| Пылеватую часть | Пыль средняя| 0,005 — 0,01 мм|
||--------------------------------------------------------------|
|| Пыль мелкая| 0,0015 — 0,005 мм |
|--------------------------------------------------------------------------------------------|
| и иловатую части — ил (чешуйчат.)| мельче 0,0015 мм|
----------------------------------------------------------------------------------------------
От механического состава П. зависит и большая часть ее основных и функциональных физических свойств. Чем мелкоземистее П., тем, в общем, значительнее ее объемный вес, твердость, связность, влагоемкость, капиллярность, испаряемость, теплопроводность и поглотительная способность, и тем меньше — скважность, газопроницаемость и водопроводимость.
Удельный весП. обыкновенно колеблется между 2 и 3, например:
------------------------------------------------------------------------------------
| Удельный вес | |
|-----------------------------------------------------------------------------------|
| Перегнойной садовой земли| 2,332| (Шюблер)|
|-----------------------------------------------------------------------------------|
| Чернозема Баната | 2,504 | (Вильгельм) |
|-----------------------------------------------------------------------------------|
| Русского чернозема| 2,512 | (Ильенков) |
|-----------------------------------------------------------------------------------|
| Кварцевого песка| 2,753 | (Шюблер)|
------------------------------------------------------------------------------------
Объемный весП. составляет около половины удельного; напр., литр чернозема (с уд. вес. 2,512) весит 1060 г, т. е. 49,19% удельного (Ильенков), вес литра песчаной П. (уд. вес 2,69) = 1536,5 г, т. е. 57,12% уд. веса и т. п.Скважность, илипористостьП. определяется объемом промежутков между твердыми частицами и обуславливается не столько диаметром последних, сколько их формой; в общем, объем промежутков колеблется между 30 и 60% всего объема П. (Вольф, Шюблер и др.).СвязностьитвердостьП. определяются сопротивлением их раздавливанию и разрыву. Величина эта сильно варьирует в разных П., в зависимости не только от их механического состава, но и от химического состава, от количества циркулирующих в П. растворов (Шлезинг, Майер, Гильгард и др.). ее влажности и температуры (при замерзании и увеличении влажности твердость П. может увеличиться вдвое).ВлагоемкостьюП. (то же — водоемкость) называется способность ее удерживать в порах определенное количество воды. Различают полную влагоемкость (полное насыщение водой) и неполную, когда вода насыщает лишь капилляры и удерживается лишь силой притяжения. Наибольшей влагоемкостью обладают П., богатые гумусом (чернозем поглощает до 50% воды), наименьшей — пески (около 10%). В природе наблюдается даже пересыщение П., т. е. увеличение их объема — набухание, особенно П. мелкоземистых.ВлажностьП. есть весовое содержание в ней гигроскопической воды в данный момент. Величина крайне изменчивая: влияют на влажность П. природа самой П., климат, рельеф, характер одевающей растительности и т. п. (Измаильский). Растительный покров уменьшает влажность П. (Эбермайе, Вольни, Измаильский и др.), близость грунтовых вод — увеличивает и т. д. Амплитуда колебания влажности одной и той же П. может достигать 50%.
Водопроницаемость, или водопроводимость П. обуславливается, главным образом, их структурой и механическим составом. Немалое влияние оказывает также и растительный покров, уменьшающий просачивание воды сквозь П. иногда на 33% (Вольни, Бюлер); далее влияют влагоемкость П., содержание гумуса и др. физико-химические свойства. В последнее время водопроводимость естественных П. на сколько-нибудь значительную глубину (глубже 1 — 1,5 м) многими оспаривается (Фольгер, Зонтаг, Ярц, Близнин, Головкинский).Капиллярность П.определяется высотой и скоростью поднятия воды снизу, причем оба явления находятся в обратном отношении. Капиллярность зависит, главным образом, от механического состава и строения П., а также, в известной степени, от ее влажности. В крупнопесчаных П. капиллярность не наблюдается. В мелкоземистых — высота поднятия воды может достигать 2 м (Вольни). Величинаиспаренияводы из почвы обусловливается натурой почвы и физико-географическими условиями. При благоприятных условиях, поверхность почвы испаряет больше влаги, чем равная ей водная поверхность (Вольни и др.). Испарение происходит либо непосредственно, либо через растения. В последнем случае иссушение П. совершается быстрее и значительнее (Вольни, Рислер, Вермишев, Близнин и др.). Мелкоземистые П. испаряют меньше влаги, чем песчаные (Вольни).
Между почвой и атмосферой совершается постоянныйобмен газов, причем первая отдает избыток углекислоты, а вторая снабжает П. кислородом. Быстрота обмена зависит от атмосферного давления, циркуляции воды в П. и ветра. Объем почвенного воздуха обыкновенно превосходит объем свободных пор, так как часть его сгущается: песок конденсирует около 23 объемов воздуха, глина — до 48.Тепловыя явленияв П. связаны с их цветом, механическим составом, влажностью и одевающим растительным покровом. Теплопроводность песчаных П. наивысшая, перегнойных — наименьшая. Амплитуда колебаний температуры достигает maximum'a на поверхности, постепенно убывая книзу: суточные колебания близки к нулю на глубине 1 — 1,5 м, годовые — на глубине 25 — 30 м. (Вюлер, Лейст, Близнин, Вильд, Любославский и др.). Глубина промерзания вполне зависит от климатических условий. Иногда промерзание глинистых П., по-видимому, вызывает образование зернистой структуры (Фадеев). Остальное см. ниже: Температура П. Среднее место между явлениями химического порядка и чисто физическими занимаетпоглотительная способностьП., т. е. способность твердых их частей удерживать из растворов некоторые основания и кислоты. Особенно энергично поглощаются калий, аммоний н фосфорная кислота, слабее — кальций, магний, натрий и кислоты угольная, кремневая и апокреновая. При этом большую роль играет количество и состав почвенных растворов, составе цеолитной части П., механический состав и пр. Большинство исследователей (Уэ, Раутенберг, Петерс, Эйхгорн, Кноп и др.) склонно отнести поглощение к явлениям чисто химическим (реакциям обмена). Однако, еще Либих считал поглощение явлением физическим. Это воззрение в последнее время сильно подкреплено опытами Земятченского над поглотительной способностью измельченного каолина и кварца, а также тем фактом, что П. поглощает и вещества совершенно химически индифферентные, каковы, напр., многие красящие вещества (анилин) и т. п. Как бы то ни было, указанная способность П. играет чрезвычайно важную роль в круговороте питательных веществ: она обогащает глинистую и цеолитную часть П. питательными веществами в удобоусвояемой для растений форме; разнообразит и регулирует состав почвенных растворов. Коэффициент поглощения выражается обыкновенно или в объемах азота (Кноп), или в % аммиака (Вольф), поглощенных П. из раствора нашатыря.
V)Классификации П. Все почвенные классификации могут быть разделены наприкладныеинаучные.Первые распределяют П. по их значению в отношении техническом, гигиеническом, агрономическом, экономическом (доходность) и пр. Научные классификации группируют П. по их природним свойствам и могут быть разбиты на пять категорий: классификациигеологические(собственно — петрографические),химические,физические,смешанные(физико химические) игенетические.Прототипом геологической классификации служит классификация Фаллу, позднее несколько измененная и упрощенная Жираром и А. Майером. Она группирует П; по преобладанию в них тех или иных петрографических элементов.
I.П.первичные или коренные.
1) Кварцевые: а) кварцитовые, b) кремнистосланцеватые, с) кварцевоконгломератные, d) кварцевопесчаниковые.
2) Глинистые: а) глинист. или порф. туфа, b) глинистосланцеватые, с) грауваккосланцеватые. d) глинистомергельносланцеватые.
3) Слюдяные: а) слюдистосланцеватые, b) гнейсовые, с) известковослюдистосланцеватые, d) хлоритовосланцеватые.
4) Полевошпатовые: а) гранитные, b) гранулитовые, с) сиенитовые, d) порфировые, е) трахитовые, f) фонолитовые.
5) Известковые и магнезиальные: а) юрского и раковистого известняка, b) доломитовые.
6) Авгитовые и роговообманковые: а) базальтовые, b) грюнштейновые, с) серпентиновые.
II.Вторичные,или наносные П.
1) Кремнистые: а) кварцевые, b) силикатные.
2) Мергельные: а) известковомергельные, b) глинистомергельные, с) песчаномергельные, d) магнезиально- или лёссовомергельные.
3) Суглинистые: а) суглинок обыкновенный, b) слоистосуглинистые.
4) Перегнойные: а) глинистоперегнойные, b) супесчаноперегнойные, с) известковоперегнойные, d) песчаноперегпойные.
Кроме того, четыре группы П., не укладывающиеся в предыдущие рубрики: 1) вулканические шлаки и зола; 2) обломки и валуны; 3) речные отложения и 4) торфяные и болотные отложения.
Химическиеклассификации кладут в основу группировки П. их химический состав или свойства. Из многочисленых классификаций этого типа пользуется известностью классификация Кнопа. Он делит почву на три группы, по составу их минеральной части (остатка от прокаливания), причем эту минеральную часть он называет собственно П. (Ackerboden); всю же П., с водой и гумусом, называет "пахотной землей" (Ackererde).
I.Силикатные П.1) П. глиноземносиликатные, 2) железисто-силикатные, 3) моносиликатные, 4) песчаные, или кремнеземные.
II.Карбонатные.1) Известковые, 2) доломитные.
III.Сульфатные.1) Гипсовые, 2) ангидритные.
Физическиеили физико-механические классификации основаны на делении П. по содержанию в них таких механических элементов, которыми обусловливается большая часть их физических свойств. Такова, напр., классификация Тэера, измененная Шюблером и Троммером. Она делит П. на 8 главных типов: 1) глинистые, 2) суглинистые, 3) песчаносуглинистые, 4) суглинистопесчаные, 5) песчаные, 6) мергельные, 7) известковые и 8) перегнойные. Эти, в свою очередь, по относительному содержанию в них глины, извести, перегноя и песка, делятся на разряды: богатые, средние и бедные. Типы 6 и 7-й делятся, кроме того, на подтипы: а) П. глинистые, b) суглинистые, с) песчаные и d) перегнойные. П. перегнойные (тип 8) имеют еще более дробное расчленение:
1) Содержащие сладкий гумус: а) глинистые (более 50% глины), b) суглинистые (30 — 50%), с) песчаные (10—30%).
2) Содержащие кислый гумус: а) глинистые, b) суглинистые, с) песчаные.
3) Содержащие неразложившиеся растительные остатки: а) торфяные, b) болотные.
В классификацияхсмешанныхпринимаются во внимание свойства физические и химические, как это видно из классификации Зенфта, который делит все П. на два класса: П. неперегнойные и перегнойные.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| I. Сырые, бесперегнойные| 1. Неизвестковые. | А. Жирные глинистые.| |
| (Rohböden).||------------------------------------------------------------------------------------- |
||| В. Песчаноглинистые.| a) Обыкновенный суглинок.|
||||----------------------------------------------|
|||| b) Сланцеватый суглинок. |
||||----------------------------------------------|
|||| c) Песч. глина и глин. песок.|
||||----------------------------------------------|
|||| d) Песок.|
||------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
|| 2. Известковые.| А. Мергелистые.| |
|||---------------------------------------||
||| В. Мергелистоглин. или | |
||| суглинистые.| |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------||
| II. Перегнойные П.| А. Собственно перегнойные.| | |
| (Culturböden). |----------------------------------------------|| |
|| В. Торфяные.|| |
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Все перечисленные классификации, имея в виду одни или немногие признаки и свойства П., не дают полного представления о них, потому что европейские почвы (тонкие и измененные культурой), к которым они относятся, представляли крайне несовершенный объект изучения. В России же и, частью, в Сев. Америке, с их равнинным рельефом и с естественными мощными П., изучение П., как естественно-исторических тел, дало возможность созданиягенетическихклассификаций, в основу которых положены, по возможности, все внутренние и внешние свойства П. в связи с вопросами их генезиса, жизни и географии. Таковы классификации профессоров Докучаева (две), Гильгарда и особенно Сибирцева. Старая классификация Докучаева (1886 г.) и классификация Гильгарда (1892) имеют своим принципом характер залегания почвы. Первая делит их на: 1) нормальные, залегающие неизмененными на месте происхождения, 2) анормальные, или наносные и 3) переходные, находящиеся in situ, но измененные аллювиальными процессами. Далее, проф. Докучаев характеризует П. по комплексу их природных свойств и признаков. Гильгард группирует П. на: 1 ) остаточные (соответствуют "нормальным"), 2) перемещенные коллювиальные (соотв. "переходным"), 3) аллювиальные (соотв. "ненормальным") и 4) эоловые. Профессор Сибирцев в основу своей классификации (1895) положил совсем новый принцип: их закономерное географическое распределение на земном шаре, именно — зональность (см. таблицу).
КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЧВ В ПРИМЕНЕНИИ К РОССИИ, ПРОФЕССОРА Н. М. СИБИРЦЕВА (1895 Г.).
А. Зональные почвы.
В. Интразональные почвы.
A.B./C. Переходы от зональных и интразональных почв к почвам грубым и скелетным.
С. Неполные почвы.
D. Поверхностные геологические образования.
Исходя из того научно установленного положения, что П. — есть функция физико-географических факторов, а эти последние, в общем, закономерно изменяются в направлении от экватора к полюсам, Сибирцев в этом же направлении, поясами, распредляет свои главные почвенные типы (П. зональные). П., встречающиеся спорадически, как результат каких-либо преобладающих местных условий, относятся им в группу "интразональных". Наконец, выделены П. "азональные", слабо развитые, составляюшие переход к подпочвам. Новейшая классификация проф. Докучаева (1896) принимает тот же принцип зональности и то же деление П., что и Сибирцев. Только в дальнейшей группировке Докучаев отводит главное место характеристик физико-географических факторов почвообразования.
VI.Методы и приемы исследования П.в поле и лаборатории. При почвенных съемках количество выемок образцов зависит от частоты почвенных смен, которые обуславливаются, главным образом, рельефом, характером поверхностных геологических отложений и растительностью. Образцы П. берутся малые или монстровые (до подпочвы). Последние — в виде больших квадратных призм или тонкие, доскообразные, вырезаемые особым прибором Ризположенского. Мелкие образцы с верхнего горизонта А, или с 3 — 4 горизонтов, берутся лопатой или почвенными бурами Болькена, Войслава-Измаильского, Бурмачевского, Танфильева (торфяной) и др. Мощность, структура, цвет и пр. определяются при помощи указанных инструментов или, чаще, выкапыванием ямы до подпочвы.Механический составП. определяется различными способами, из которых наиболее употребительны — Осборна и Фадеева. Первый состоит в отсеивании сквозь сита разного диаметра крупных частиц и в отмучивании тонких; величина последних контролируется и определяется микроскопом. По способу Фадеева, чрезвычайно сложному, отмучивание производится в деревянных чашках после продолжительного кипячения П. в дистиллированной воде.Физические свойстваП. изучаются обычными способами по методу Вольфа, Кнопа и др. В последнее время стараются эти свойства определять при сохранении естественной структуры П. Метод химического исследования П. состоит в получении различных вытяжек, из которых наиболее обыкновенны: 1)водная, чистая или с углекислым газом, определяющая самые подвижные части П.; 2) 1% соляно-илилимоннокислая, извлекающая текущий питательный материал (соли фосфорной кислоты, углекислые щелочные земли, окислы железа и проч.); 3) 10% горячая солянокислая, разлагающая цеолиты, т. е. расходный и запасный питательный материал; 4)сернокислаякрепкая, извлекающая цеолиты и глину; 5)фтористоводородная, определяющая валовой состав П. Кроме того, иногда применяется вытяжка Грандо (см. выше) для определения органоминеральных веществ. При своде данных анализа делается расчет на содержание в П. окислов (K2O, Na2О4CaO, MgO, Al2O3, Fe2O3, SiO2, p2o5и т. п.).
VII.Литература.Общего руководства или учебника, излагающего сколько-нибудь полно основыгенетическоюпочвоведения, не существует. Они, в более или менее раздробленном виде, находятся в следуюших изданиях: Lorenz von Liburnau, "Die geologischen Verhältnisse von Grund und Boden" (1883); В. Докучаев, "Русский чернозем" (СПб., 1888): "Материалы к оценке земель Нижегородской губ." (т. I и XIV, СПб., 1885—86); A. Mayer, "Lehrbuch der Agriculturchemie" (т. II, 1686); A. Schmied, "Die Bodenlehre" (1886); F. Waanschaffe, "Anleitung zur wissenschaftlichen Bodenuntersuchung" (1887); W. Detmer, "Bodenkunde"(1888); Густавсон, "Двадцать лекций по агрономической химии" (1889); M. Трухановский, "Почвы и их мелиорации" (1893); Hilhard, "A report on the relations of soil to climate" (1892); В. Котельников, "О почве и ее обработке" (5 изд., 1894); Н. Сибирцев, "Об основаниях генетической классификации почв" (1895); И.Белецкий, "Почвоведение" (1895); E. Kisler, "Géologie agricole" (4 т., 1895—97); N. Sibirtzev, "Etude des sols de la Rassie" (1897); Варгин, "Почвоведение" (попул., 1897); П. Опоцкий, "Очерки по почвоведению" (попул., 1897—98). Кроме того следующие периодические издания: А. Советов и В. Докучаев, "Материалы по изучению русских почв" (11 вып., 1886—98); "Труды почвенной комиссии" (3 вып., 1889—94); E. Wollny, "Forschungen auf dem Gebiete der Agriculturphysik" (20 т., 1898) и др.
П.Отоцкий.
Температураверхних слоев почвы изменяется в течение суток или года в гораздо более широких пределах, чем слои воздуха, лежащие над почвой. Воздух свободно пропускает солнечные лучи на П., и сам при этом непосредственно лучами весьма мало нагревается. П. (или вообще суша земного шара), напротив, почти совершенно лишена теплопрозрачности и при том теплоемкость ее (по объему) с лишком в 1500 раз более теплоемкости воздуха; понятно, поэтому, что поверхность почвы или покрывающих ее растений в ясные дни сильно нагревается среди дня и охлаждается ночью. Температура же воздуха зависит главным образом от температуры подстилающей его поверхности — П., скал, растений. Поэтому наибольшие амплитуды температуры бывают в самои нижнем слое воздуха и убывают по мере отдаления от земной поверхности, сначала быстро, потом все медленнее. Огромный запас тепловой энергии, накопляемый благодаря поглощенно П. солнечных лучей, поверхностные ее слои расходуют затем мало-помалу. Часть ее идет на нагревание воздуха, испарение воды, таяние, процессы растворения, образование различных тел и солей в П. и т. д.; другая часть этой энергии расходуется на разные растительные процессы; довольно значительная ее часть теряется излучением в воздух и в междупланетное пространство; наконец, часть остается в самой П. и расходуется на нагревание более глубоких слоев, передаваясь вглубь. Здесь рассматривается только последняя из этих частей. Количество расходуемого самой П. тепла определяется ее физическими свойствами: строением, составом, цветом, содержанием в ней влаги. Огромное влияние оказывает также на температуру поверхностного слоя П. одевающий его растительный покров летом, снежный — зимой. Передача тепла от поверхностных слоев П. к ниже лежащим может происходить только в весьма слабой степени и очень медленно, по причине малой теплопроводности таких порошкообразных тел, как П. Чем влажнее П., тем больше ее теплопроводность и тем быстрее идет передача тепла сверху вниз. Содержание влаги в П. влияет еще и на теплоемкость П. Вода — тело, обладающее наибольшей теплоемкостью; весовая единица влажной П. для определенного повышения температуры требует тепла больше, чем П. сухая. Кроме того вода, переходя в парообразное состояние, расходует огромное количество тепла.
Для исследования распределения теплоты в различных слоях П. и для изучения их темп. употребляются особыепочвенные термометры(геотермометры): шарик обыкновенного ртутного термометра окружен телом, дурно проводящим тепло (обыкновенно салом или парафином, смешанными с металлическими опилками, или же различными порошкообразными массами), чтобы во время вытягивания термометра из глубины его температура не успела измениться. Такой термометр, заключенный в металлическую оправу, укрепляется на деревянном стержне и вместе с этим стержнем вставляется в наружную оболочку из дерева, глины, стекла или, как это принято в настоящее время, из рогового каучука (эбонита). Нижний конец такой, оболочки снабжают теперь обыкновенно гильзой и диском из красной меди для лучшего соприкосновения термометра с теми слоями П., температура которых измеряется. Оправа термометра, войдя в гильзу, плотно к ней прикасается; таким образом термометр действительно принимает температуру окружающпх его слоев П. — Е. и А. Беккерели предложили употребление термоэлектрического прибора для этой цели; но, по своей сложности и деликатности, их метод в практику не вошел.
Распространение тепла в П. для какого-либо пункта можно представить графически, откладывая на разграфленной бумаге по горизонтальному направлению время, по вертикальному — глубины. Соединяя на таком графике непрерывной кривой все глубины, имеющие в различные моменты одни и те же температуры, получают систему линий, называемых обыкновеннотермоизоплетами.На чертеже такими изоплетами представлен ход температуры на различных глубинах в П. за 1897 г. в Лесном (около С.-Петербурга): сплошными изоплетами изображено распространение тепла в П., сохраняющей свой естественный покров на поверхности как летом,так и зимою; пунктирными линиями — распространение тепла в П., лишенной в течение всего года своего естественного — как травяного, так и снежного покрова.
Изучение температуры различных слоев П. посредством геотермометров показывает, чтоамплитудатемпературных колебаний как суток, так и года в поверхностном слое гораздо больше, нежели для воздуха По мере углубления от поверхности П. в ее толщу амплитуды как суточных, так и годовых колебаний температуры, благодаря малой теплопроводности П., быстро уменьшаются. Так как сама передача тепла идет очень медленно, то с возрастанием глубины замечается запаздывание во времени наступления максимальных и минимальных температур сравнительно с поверхностью, быстро растущее с увеличением глубины. Для различных родов П. и в различных по своим климатическим особенностям местностях земного шара убывание амплитуд и запаздывание суточных и годовых максимумов и минимумов темп. для одной и той же глубины весьма неодинаковы. На чертеже виден медленный ход передачи тепла вглубь в песчаной, довольно влажной П. Лесного (в окрестностях Петербурга) и запаздывание времени наступления наибольших и наименьших температур на глубинах.
Термоизоплеты для покрытой и непокрытой почвы (буквы вверху означают месяцы).
Приводимые далее цифры показывают, как это явление может изменяться в зависимости от географического положения местности и от самой П. Так, в Нукусе (Средняя Азия — 42,5° с. ш.), где поверхность П. получает очень много тепла от Солнца и летом небо почти всегда ясно, наблюдения за июнь 1875 г. в песчаной, очень сухой П. дали для времени наступления суточного максимума и минимума и разности между последними следующие числа:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| | Время наступл. сут.| Время наступл. сут.| Разность.|
| | минимума.| максимума. ||
|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Поверхность П.| 4 час. 20 мин. утра| 12 час. 45 мин. дня| 40,3° |
|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| На глубине 5 стм | 5 час. 30 мин. утра| 5 час. 30 мин. вечера| 15,3° |
|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| На глубине 10 стм| 6 час. 25 мин. утра| 6 час. 10 мин. вечера| 11,1° |
|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| На глубине 20 стм| 9 час. 36 мин. утра| 8 час. 35 мин. вечера| 5,0°|
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
В Сагастыре (устье р. Лены, 73,5° с.ш.) в июне 1883 и 1884 гг. в очень влажной, болотистой П. и в климате, где в это время года почти постоянно пасмурное небо или туманы:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| | Время наступл. сут. минимума | Время наступл. сут. максимума| Разность|
|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Поверхность П.| 1 час 0 мин. утра | 1 час 0 мин. дня | 5,6°|
|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| На глубине 40 стм| 8 час. 0 мин. утра. | 5 час. 0 мин. вечера | 0,3°|
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
В Павловске (близ С.-Петербурга, 60° с. ш.) в среднем выводе за 10 лет для песчаной довольно влажной П., лишенной растительности и снежного покрова:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| | Время наступл. сут.| Время наступл. сут.| Разность.|
| | минимума.| максимума. ||
|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Поверхность П.| 1,2 ч. д. | 3,4 ч. у | 14,1° |
|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| На глубине 20 стм| 6,2 ч. в.| 8,1 ч. у. | 2,7°|
|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| На глубине 40 стм| 11,7 ч. н.| 12,8 v. д. | 1,0°|
|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| На глубине 80 стм| 7,0 ч. у.| 7,0 ч. в. | 0,2°|
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Как приведенные числа, так и все вообще наблюдения показывают, что на сравнительно незначительной глубине (в среднем около 1 — 1,5 м) темп. колебания должны сделаться очень малыми и затем совершенно исчезнуть. То же наблюдается и с годовыми колебаниями температуры. Следующие цифры дают времена наступления наибольших и наименьших годовых температур в почве для Нукуса:
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
|| Время наступл. год. | Время наступл. год.| Разность.|
|| минимума.| максимума.||
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| На глубине 10 стм | 1 февраля нов. ст.| 18 июля| 34,3°|
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| На глубине 80 стм | 15 февраля нов. ст.| 28 июля| 24,1°|
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| На глубине 1,60 м| 25 февраля нов. ст.| 21 августа| 15,4°|
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| На глубине 4,00 м| 26 апреля| 31 октября| 4,0° |
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
В Павловске в среднем за 10 лет:
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
|| Время наступл. год.| Время наступл. год.| Разность |
|| минимума.| максимума.| |
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| На поверхн. П. | —| — | 73,3°|
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| На глубине 10 стм| на 2 дня || на 9 дней|| 46,2°|
|------------------------------------------------------||--------------------||--------------------|
| На глубине 80 стм| на 23 дня| познее, чем на| на 23 дней| познее, чем| 19,8°|
|------------------------------------------------------| на поверхн.|--------------------| на на поверхн.|--------------------|
| На глубине 1,6 м | на 78 дней|| на 43 дней|| 11,8°|
|------------------------------------------------------||--------------------||--------------------|
| На глубине 3,2 м | на 108 дней|| на 76 дней|| 6,6°|
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Насколько зависит распространение тепла в П. от ее состава, наглядно показывают числа, данные Хомэном (Homen, "Der tägliche Wärmeumsatz im Boden etc.", Лпц., 1897). В граните, на глубине 60 стм, суточные колебания температуры в среднем равнялись 1,36°, в песке 0,12°, на болотистом лугу 0,04°. Чтобы достигнуть от поверхности П. до глубины 60 стм, максимум температуры должен был употребить времена: в граните 10 ч. 35 м., в песке 19 ч. 43 м., в болотистой почве 38 ч. 2 м., а минимум: в граните 8 ч. 30 м, в песке 16 ч. 40 м, в болотистой П. 34 ч. 7 м.
Местные почвенные и климатические особенности сильно влияют на среднюю годовую температуру поверхностных слоев П., так что общий ход ее, под влиянием этих местных возмущающих обстоятельств может обнаруживать значительные неправильности. В средних широтах вообще средние годовые температуры для почв, лишенной своего естественного покрова (а до последнего времени наблюдения по большей части производились именно над такой П.), от поверхности до некоторой незначительной глубины уменьшаются, а затем начинается медленное их возрастание. Глубина слоя П. с наименьшей средней годовой температурой зависит главнейшим образом от теплопроводности П. Причина такого распределения средних годовых температур лежит в том, что летнее нагревание, действуя иссушающим образом на верхние слои почвы, медленне проникает вглубь, нежели зимнее охлаждение при отсутствии естественного покрова на поверхности П. Наблюдение во влажных тропических странах, где годовые колебания температуры крайне малы, где все время достаточно влажная П. одинаково хорошо проводят тепло вглубь, не обнаруживают такого распределения средних годовых температур в различных слоях, и эти последние очень мало разнятся от средней годовой температуры воздуха. Под естественным покровом распределение средних годовых температур гораздо более правильно и температуры, начиная от поверхности, остаются почти одинаковыми, обнаруживая только весьма слабое стремление к повышению. Затеняя поверхностный слой П., растительный покров значительно уменьшает приток тепла в П. Сверх того, он сильно уменьшает теплопроводность П., быстро иссушая ее благодаря усиленному испарению влаги растениями; само присутствие корней тоже уменьшает теплопроводность П. Кроме того расходуются большие количества тепла на ряд процессов, связанных с ростом растений. Разности между температурами затененной и незатененной растениями П. могут достигать, особенно в период наибольшего развития растительного покрова, до 2° с лишком в средней месячной на глубине 40 стм по наблюдениям в Павловске (Wild, "Ueber die Differenzen der Bodentemp. mit und ohne Vegetations resp. Schneedecke etc.", СПб., 1897). Еще больше разности в Лесном на той же глубине: в июне — 6,5° и июле 5,4° за 1896 г. ("Наблюдения Мет. Обс. Л. И.", 1896). Гораздо значительнее влияние снежного покрова на температуру П. Отличаясь весьма малой теплопроводностью, снежный покров в значительной степени защицает земную поверхность от зимнего охлаждения; при этом обыкновенно его теплопроводность тем меньше, а следовательно тем больше защита, им доставляемая, чем больше его рыхлость и чем суровее зимние холода. В холодную зиму 1893 г. на глубине 40 стм не покрытая снегом П. была в среднем за январь для Павловска на 12,3° холоднее покрытой, на глубине 80 стм на 6,5° при средней толщине снега в 47 стм. При отдельных наблюдениях эти разности для различных глубин могут быть еще значительнее. Так, в январе того же 1893 г. в Лесном наблюдались разности до 32° между температурой поверхности и до 18° на глубине 40 стм в П., без снега и под снегом.
Температура глубоких слоев, до которых не достягают суточные и годичные колебания, остается неизменной. В Париже термометр, установленный в подвале Обсерватории на глубине 26 м ниже поверхности почвы, при наблюдениях в течение 15 лет, показывал одну и ту же температуру 11,85°. То же самое наблюдается в глубоких шахтах и рудниках. При этом оказывается далее, что температура глубоких слоев, судя по наблюдениям в артеазианских колодцах, рудниках и туннелях, весьма медленно возрастает с увеличением глубины — приблизительно на 1° на каждые 30 м глубины (величина, называемая обыкновенногеотермическим градусом).Температура этих глубоких слоев определяется уже не притоком тепла сверху, который с возрастанием глубины становится все меньше и меньше, а собственной теплотой земного шара. Величина геотермического градуса будет далеко не везде одна и та же [Различные наблюдения дали по Лаппарану следующие числа для геотермического градуса:
----------------------------------------------------------------------------------
|| на глубине|
|---------------------------------------------------------------------------------|
| в Рюдерсдорфе (близ Берлина) | 290 м — 30 м|
|---------------------------------------------------------------------------------|
| в Нейзельшверке (в Вестфалии)| 644 м — 29,20 м |
|---------------------------------------------------------------------------------|
| в Мондорфе (в Люксембурге)| 502 м — 31,04 м |
|---------------------------------------------------------------------------------|
| в Питцбюле (около Магдебурга)| 151 м — 26,50 м |
|---------------------------------------------------------------------------------|
| в Артерне (в Тюрингии)| 333 м — 40,0 м|
|---------------------------------------------------------------------------------|
| в Ла-Рошели (Франция)| 126 м — 20,10 м |
|---------------------------------------------------------------------------------|
| в С.-Андре (Ури)| 253 м — 30,95 м |
|---------------------------------------------------------------------------------|
| в Мульелон (Крево)| 816 м — 30,70 м |
|---------------------------------------------------------------------------------|
| в Торси (Крево)| 554 м — 30,0 м|
----------------------------------------------------------------------------------
(Lapparen, "Traité de Géologie", 1893, т. I, 487)]; неодинаковы будут и температуры на одних и тех же более или менее значительных глубинах в различных пунктах земного шара. Поверхность одинаковых температур (поверхностьизогеотерм) лежит на различных расстояниях от поверхности земного шара в разных местностях. Кроме неодинаковой теплопроводности различных пород, составляющих земную кору, здесь играет роль еще и то, что средняя годовая температура разных точек земной поверхности неодинакова. Так, напр., в Восточной Сибири средняя годовая температура местами значительно ниже 0°. Поэтому П. здесь оказывается промерзшей на весьма значительную глубину, а изогеотермические поверхности сильно смещенные вглубь. П. здесь оттаивает только с поверхности в течение короткого летнего периода. Таким образом здесь оказывается у земной поверхности слой вечно замерзшей П. (мерзлоты).Относительно распространения области вечно мерзлой П. исследования Миддендорфа ["Путешествие на север и восток Сибири"], а затем Ячевского [О вечно мерзлой П. в Сибири ("Известия Имп. Рус. Географ. Общ.", 1889).] привели их к заключению, что эта область спускается в Восточной Сибири далеко к югу и местами доходит до 50° с. ш. (см. ст. Земля).
Г. Л.