При разложении мертвых растительных остатков в среднем на 1 га суши продуцируется 84 кг диоксида углерода в сутки. Установлено, что 40...70 % этого газа, используемого в процессе фотосинтеза, обеспечивается «дыханием почвы». Остальное количество привносится путем горизонтального и турбулентного перемещения воздушных масс. В свою очередь, почва одновременно поглощает атмосферный кислород. Обогащая (избирательно) поверхностные и подземные воды химическими веществами, почва влияет на гидрохимическое состояние вод суши и прибрежных акваторий морей и океанов.
Важнейшая глобальная функция почвы — накопление в поверхностной части коры выветривания, в почвенных органогенных горизонтах специфического органического вещества — гумуса и связанной с ним химической энергии.
Процессы биогенного накопления, трансформации и перераспределения энергии, поступающей от Солнца на Землю, протекают в почве непрерывно. (Почва выполняет своеобразную космическую функцию.) Запасы этой энергии являются источником жизненно важных процессов. Сосредоточена потенциальная биогенная энергия в почвенном покрове главным образом в виде корней растений, биомассы микроорганизмов и гумуса. Как свидетельствуют экспертные оценки, суммарные запасы энергии, связанной в гумусе почвенного покрова всей суши планеты, достигают 4,2-(1015... 1016)Дж. Они равны запасам энергии, накопленной надземной частью фитомассы, или превышают их. Характерно, что запасы потенциальной энергии целинных черноземов в гумусовом горизонте на 1 га составляют примерно 4,2-102Дж. Очевидно, что почвенный покров, особенно гумусовая оболочка суши, служит общепланетарным накопителем и распределителем энергии, образованной в процессе фотосинтеза.
Почва защищает литосферу от влияния экзогенных факторов и регулирует интенсивность геологической денудации.
Почва выступает как регулятор распространения живых организмов, выполняя функцию генерирования и сохранения биологического разнообразия. Будучи средой обитания множества организмов, она ограничивает деятельность одних и способствует активности других. Чрезвычайное разнообразие почвенных разностей предопределяет весьма различные условия жизнедеятельности организмов. От этого, в частности, зависят плодородие почв и устойчивость агроэкосистем. Например, черноземные почвы, характеризующиеся высокой численностью микробного населения, обладают высоким плодородием и лучшей устойчивостью к неблагоприятным факторам среды. Дерново-подзолистые, а особенно подзолистые почвы отличаются более низкой обсемененностью почвенными микроорганизмами, невысоким плодородием и слабой устойчивостью к различным токсикантам. Следовательно, северные ценозы отличаются большей ранимостью, чем южные, и это необходимо учитывать в процессе производственной деятельности.
Почва — главное средство сельскохозяйственного производства и основа аг-роэкосистем. Человечество получает из почвы около 95 % всех продуктов питания. Забота о сохранении почвенного плодородия, «здоровья» почвы должна быть приоритетной в сельскохозяйственном производстве.
Почва представляет собой жизненное пространство, обеспечивающее обитание живых организмов.
Почва является механической опорой произрастающей на ней растительности.
Незаменима роль почвы как хранителя семян. Способность почвы хранить семена в течение нескольких лет без потери всхожести объясняется наличием веществ, ингибирующих прорастание семян. Тем самым в природе поддерживаются биоразнообразие и способность к обновлению растительных популяций.
Почва аккумулирует необходимые для жизнедеятельности населяющих ее организмов, в том числе первичных продуцентов, воду, питательные и энергетические вещества, что в значительной степени определяет ее плодородие.
Почва — своеобразный склад ферментов. В ней находятся все известные в живых организмах ферменты, в том числе определяющие почвенное плодородие и ее «здоровье» — пероксидазы, нитрогеназы, нитратредуктаза, каталаза и др. Работа этих ферментов определяет азотный режим почвы, доступность элементов питания, а также способность почвы к детоксикации различных поллютантов.
Почва регулирует гидротермический режим, что позволяет населяющим ее организмам сохранять свою жизнедеятельность при определенных значениях температуры и влажности.
Почва выполняет санитарную функцию. Высокая самоочищающая способность почвы за счет обитающей в ней биоты обеспечивает обезвреживание многих патогенов и токсикантов, что положительно влияет на качество сельскохозяйственной продукции, состояние окружающей природной среды.
Почве присуща информационная функция. Известно, например, что переход весной температуры почвы через +5 °С стимулирует активизацию (увеличение подвижности) азота, фосфора, калия, т. е. указанный предел температуры служит «сигналом» к началу потребления питательных элементов в связи с наступлением вегетационного периода. От особенностей почвенного покрова зависят «поспевание почвы», продолжительность вегетационного периода в различных экологических условиях. Почва выступает в качестве биохимического барьера. Способность поглощать различные соединения, в том числе токсичные, позволяет ей выполнять роль химического санитара окружающей среды и тем самым предотвращать поступление загрязнений в сельскохозяйственную продукцию.
Нельзя не обратить внимание на еще одно уникальное свойство почвы — «память» (способность хранить долговременную информацию об экологическом состоянии территории). Это очень важно для мониторинга, для прогнозирования и др. Например, по образцам почвы, отобранным в начале XX в. и в последующие годы, была установлена динамика загрязнения экосистем токсичными тяжелыми металлами примерно за столетний период. Первоначальная (1909—1910 гг.) концентрация одного из наиболее опасных тяжелых металлов — свинца — в верхнем 10-сантиметровом гумусовом слое дерново-подзолистой почвы на Лесной опытной даче МСХА составляла 6 мг/кг. В последнее время уровень загрязнения почвы по этому токсиканту возрос в 40...50 раз. Только по данному показателю можно предположить, что за столетний период экологическая обстановка ухудшилась, как минимум, в 50 раз, несмотря на удаленность территории от напряженных городских магистралей.
Почвоутомление.
Рассматривая функциональную роль почвы в эко- и агроэкосистемах, нельзя упускать из виду определенную ограниченность ее. Эти функции небезграничны и вследствие производственной деятельности могут нарушаться. Один из примеров таких нарушений — так называемая «утомляемость почв». Внешнее проявление почвенного утомления выражается в резком снижении урожайности сельскохозяйственных культур, что наблюдается при бессменном возделывании (или частом возвращении на прежнее поле севооборота) растений одного и того же рода. Наиболее часто это отмечается при повторных посевах льна, подсолнечника, сахарной свеклы, хлопчатника и некоторых других культур.
Основные причины почвоутомления — накопление в почве токсичных веществ, выделяемых корнями растений и микроорганизмами, разложение специфических вредителей, возбудителей болезней и сорняков. Установлено, что корневая система овса выделяет скополетин (вещество, близкое к кумарину), обладающий ингибирующим действием. В продуктах выделения корневой системы льна имеется ряд ароматических соединений (агликон, феруловая, n-кумариновая и n-гидробензойная кислоты), которые обладают определенной токсичностью. В корнях люцерны аккумулируются алкалоиды, которые диффундируют в почву.
Из-за возможности продуцирования микотоксинов при почвоутомлении и сложившихся экологических условий, способствующих проявлению этого процесса, становится реальной опасность заражения почв, что представляет серьезную угрозу.