Почвообразовательный процесс по Вильямсу

     Причины этого основного свойства анаэробного  процесса лежат отчасти в определяющих его условиях среды, в которой  он протекает, и отчасти в самом  характере этого процесса.

     Мы  видели, что постоянным спутником  анаэробного процесса является ульминовая кислота. Уже в силу того, что она представляет ясно выраженную   кислоту,   накопление её должно влиять подавляющим образом на развитие и жизнедеятельность бактерий.

     Роль  ульминовой кислоты

     Мы  уже выше приводили доводы, указывающие на то, что ульминовую кислоту можно рассматривать только как продукт выделения, продукт жизнедеятельности анаэробных бактерий. Становясь на эту точку зрения, мы должны признать, что ульминовая кислота, как продукт выделения организмов, должна обладать особенно резко выраженными токсическими свойствами по отношению к тем организмам, продуктом выделения которых она является, т. е. по отношению к анаэробным бактериям.

     Разбираясь  дальше в самом процессе анаэробного  разложения, мы не встречаем никаких  продуктов этого разложения, которые могли бы обезвредить влияние ульминовой кислоты, переведя её в нейтральную соль или обратив её в нерастворимое соединение. Обращаясь к условиям, определяющим анаэробный процесс, мы встретимся с избыточным количеством застойной воды или со значительным скоплением органического вещества, которое в силу своей большой влагоёмкости неизбежно должно повлиять как на скопление в его массе значительного количества воды, так и на трудную подвижность её, так как большая влагоёмкость среды неразрывно связана с медленностью передвижения воды во влагоёмкой среде.

     Очевидно, что при этих условиях процесс выщелачивания улъминовой кислоты неосуществим в сколько-нибудь заметном масштабе.

     В среде минеральной материнской  породы мы встречаем только два вещества, могущие, по-видимому, повлиять на уменьшение концентрации свободной ульминовой кислоты в анаэробно разлагающемся органическом веществе, это — окись железа и углекальциевая соль в случае не вполне выщелоченной материнской породы. Но энергичности реакции здесь мешают два явления - нерастворимость или трудная растворимость одного из реагентов и полная нерастворимость получающегося соединения, которое облечёт нерастворимой и непроницаемой для ульминовой кислоты коркой частички углекальциевой соли и остановит реакцию в самом её начале. Что же касается окиси железа, то, хотя ульминовая кислота и даёт осадок нерастворимой в воде ульминовожелезной соли с растворами железных солей, она остаётся вполне индифферентной по отношению к окиси железа и её гидрату и может быть полностью отмыта от них в неизменённом состоянии.

     Таким образом, по мере развития анаэробного процесса, накопление свободной ульминовой кислоты в среде разложения идёт беспрепятственно и в силу необходимости оно должно подавляющим образом повлиять на развитие и жизнедеятельность анаэробных бактерий и, следовательно, вызвать прогрессивное замедление анаэробного процесса разложения органического вещества.

     Влияние перехода ульминовой кислоты в ульмин

     Влияние накопления ульминовой кислоты на энергию течения процесса анаэробного разложения органического вещества должно в значительной мере ослабиться благодаря зимнему понижению температуры. Под влиянием замерзания ульминовая кислота денатурируется, переходя в нерастворимую в воде слизистую модификацию - ульмин. Ульмин вследствие своей нерастворимости в воде не оказывает уже подавляющего влияния на развитие анаэробных бактерий, и при наступлении весеннего тепла анаэробный процесс возобновляется с новой силой.

     Кроме вышеописанного периодически проявляющегося влияния накопления ульминовой кислоты на ослабление энергии анаэробного разложения органического вещества, существует и ещё одна, более постоянно и длительно действующая причина, приводящая к неизбежной остановке этого процесса.

     Влияние истощения запаса связанного кислорода в среде

     Мы  уже видели, что сообщество  анаэробных бактерий во время своего развития испытывает острую нужду в кислороде, необходимом для построения самого вещества бактерий. Наличность этой острой потребности анаэробных бактерий в связанном кислороде ярко иллюстрируется тем влиянием, которое оказывает анаэробный процесс на среду, в которой он протекает и в которой он отнимает кислород от всех соединений, могущих его отдать, восстановляя окись железа в закись, сернокислые соли в сернистые соединения, окисные соли в закисные и восстановляя органические вещества, способные отдать некоторое количество кислорода.

     Очевидно, что в среде, в которой преобладающим  во времени образом господствуют условия анаэробиовиса, эти источники  кислорода должны иссякнуть. Прежде всего, истощится запас кислорода в элементах материнской породы, способных к восстановлению, в силу простой ограниченности этого источника. Вся окись железа в породе будет восстановлена. Единственным источником кислорода останутся те окисленные соединения, которые могут притекать в область анаэробиозиса из периферической зоны аэробиозиса, непосредственно соприкасающейся с атмосферой. Этот источник будет, без сомнения, скудным, так как наличность ульминовой кислоты, притекающей снизу вследствие восходящего тока воды, вызываемого испарением с поверхности почвы, будет в значительной мере тормозить развитие аэробного процесса. Кроме того, высшие растения, растущие на поверхности почвы, перехватывают минеральные, нелетучие продукты аэробного разложения органического вещества (нитраты, фосфаты, сульфаты), служащие для них питательными веществами, и своей конкуренцией будут в ещё большей мере обострять степень нужды сообщества анаэробных бактерий в источниках кислорода.

     В результате всей совокупности этих условий анаэробный процесс разложения органического вещества в природных условиях никогда не приводит к полной минерализации элементов всего органического вещества.  Масса отлагающегося ежегодно мёртвого органического вещества в результате этого процесса полностью не разрушается, и всегда часть неразрушенного вещества сохраняется до следующего года.

     Прогрессивность процесса накопления органического вещества

     Такое ежегодное накопление мёртвого органического вещества, вследствие  возрастающей концентрации его массы в среде, где оно накопляется, должно вызвать ещё большее сгущение условий анаэробиозиса. Это, в свою очередь, вызовет, как неизбежное следствие, прогрессивность процесса накопления органического вещества, пример чего в наиболее яркой форме мы встречаем в болотах.

     Неизбежным  следствием накопления неразрушенного органического вещества при господстве анаэробного его разложения будет одновременное накопление и зольных минеральных веществ, входящих как конституционная часть в состав органического вещества. Это накопление явится результатом, прежде всего, неполного разрушения всего количества органического вещества, и, следовательно, часть зольных минеральных веществ останется в форме органоминеральных соединений. Во-вторых, причиной накопления вышеназванных вольных минеральных веществ будет прогрессивное затруднение условий выщелачивания, так как вода передвигается чрезвычайно медленно во влагоёмкой массе сохраняющегося органического вещества и коллоидального ульмина, отлагающегося в виде гидрогеля.

     Вдумываясь  в вышесказанное, мы должны придти к логически неизбежному выводу,  что среди зольных минеральных веществ, накопляющихся в области господства анаэробиозиса вместе с органическим веществом, важную роль должны играть элементы золы, безусловно необходимые для создания органического вещества тела растений, или, другими словами, нелетучие или зольные элементы минеральной пищи растений, собираемые корнями высших растений из всей пронизываемой ими толщи материнской породы и переносимые ими в места преобладающего отложения массы созданного ими органического вещества.

     Резюмируя всё вышеизложенное, мы увидим, что при господстве анаэробного процесса разложения органического вещества в материнской породе последняя претерпит совершенно ясно определённые изменения.

     Аэробное  бактериальное разложение мертвого органического  вещества

     Аэробный  процесс разложения мёртвого органического вещества представляет во всех отношениях полную противоположность анаэробному процессу. С точки зрения его участия в почвообразовании представляется удобным разделение его на два основных типа, сообразно характеру организмов, его возбуждающих: аэробное бактериальное разложение органического вещества и процесс грибного его разложения.

     Другие  типы аэробного разложения органического вещества, протекающие под влиянием более высокоорганизованных аэробных организмов, ещё настолько мало изучены с вышеназванной точки зрения, особенно с количественной стороны их участия в почвообразовании, что участие их в почвообразовательном процессе приходится пока оставить без рассмотрения. Даже и в области двух наиболее изученных в этом направлении процессов, бактериального и грибного, остаётся ещё так много тёмных, недостаточно освещенных сторон, что дальнейшее изучение их в указанном направлении представляет одну из насущнейших потребностей современного почвоведения. Это изучение должно осветить многие, ещё неясные стороны в жизни почвы как природного тела.

     Изучение  комплексов микроорганизмов, как растительных сообществ

     В этом дальнейшем изучении биотических процессов, определяющих своей наличностью самое существование почвы, главное внимание, однако, должно быть направлено не на изучение отдельных видов организмов и морфологии их, а на изучение совокупных требований целых природных сообществ низших растительных организмов. Эти сообщества должны быть объединены в однородные природные группы общностью или противоположностью требований, предъявляемых ими к окружающей их среде, и общностью или противоположностью характера воздействия их на ту же среду.

     На  этом характере изучения почвообразовательного  процесса и зиждется вся колоссальная качественная разница между старой точкой зрения на изучение почвы и  современным взглядом на неё. Мы теперь изучаем почву как среду, органически  связанную при посредстве климатических факторов с населяющими её сообществами высших и низших организмов. Соотношение климата и материнской породы определяет характер и свойства этих растительных сообществ. В свою очередь как почва, так при её посредстве и климат определяются в своих свойствах и характере совокупным влиянием всей жизнедеятельности обитающих её сообществ организмов как высших, так и низших.

     Исключительно с этой точки зрения почва перестаёт быть только мёртвым субстратом, в котором высшие растения находят лишь точку опоры и некоторые питательные вещества, как на неё смотрело старое прикладное почвоведение, надолго затормозившее правильное развитие науки о почве и уже отжившее свой век. Только при таком взгляде на почву рассеивается загадочность процессов, происходящих в почве, необъяснимых и сложных сточки зрения минеральной химии. Вместо мёртвого порошка, не принимавшего участия в разрез с общими законами природы в общей эволюции всех природных тел, перед глазами исследователя развёртывается стройная картина гармонического развития комплекса природных тел, связанных между собою в порядке причинной зависимости, и все стадии эволюции этого комплекса соединяются между собой в высшей степени простыми соотношениями логической неизбежности.

     Общие признаки и требования аэробного процесса

     Наиболее  резко выраженным общим признаком аэробного процесса разложения органического вещества, отличающим его от анаэробного процесса разложения, является быстрота и полнота минерализации под его влиянием  элементов мёртвого органического вещества, которые все обращаются в конечном результате  в кислородные  соединения — воду, угольную кислоту, нитраты, сульфаты, фосфаты и карбонаты.

     Как указывает само название, аэробный бактериальный процесс разложения органического вещества требует наличности или притока воздуха, нуждаясь для своего осуществления в свободном кислороде.

     Вторым  требованием, которое предъявляет  аэробное бактериальное разложение к среде, в которой оно развивается, является нейтральность этой среды. Поэтому в природных условиях и по отношению к растительным остаткам это требование осуществляется только в мёртвом органическом веществе, отлагающемся на поверхности материнской породы и в ней самой в результате ежегодного отмирания растений травянистой растительной формации.

     Выделяющаяся при этом процессе разложения гуминовая кислота, несмотря на свою растворимость в воде, несмотря на свою ясно выраженную кислотность и, несмотря на то, что она, как продукт выделения аэробных бактерий, должна обладать токсическими свойствами по отношению к выделившим её организмам, не оказывает задерживающего влияния на ход аэробного процесса разложения.

     Объяснение  этого явления мы видим как  в самом ходе процесса аэробного разложения природного травянистого органического вещества, так и в свойствах гуминовой кислоты.

     Роли  гуминовой кислоты  и аммиака в  аэробном процессе

     Природные органические остатки никогда не  бывают свободны от азотистых соединений. Когда в условиях аэробнозиса разлагаются травянистые растительные остатки, при разрушении азотистых составных частей их образуется, под влиянием одного из членов сообщества аэробных бактерий, аммиак, как промежуточный продукт распада азотистых соединений. Образующийся аммиак тотчас связывает выделяющуюся одновременно с ним гуминовую кислоту, образуя нейтральную гуминово-аммиачную соль, которая не препятствует дальнейшей деятельности аэробных бактерий. Гуминово-аммиачная соль всем хорошо известна: она составляет главное красящее вещество водной вытяжки из свежего, разлагающегося аэробно навоза — навозной жижи.