В состав почвы входит 50-60 объемных процентов минеральных веществ, 25-35% воды, 15-25% воздуха и до 10-16% органических веществ. Около 90% органики входит лат. humus почва). Количество гумуса служит показателем<в состав гумуса ( плодородия почвы. В черноземах его 400-700 т/га, а в почвах тундр и пустынь — всего 0,6-0,7 т/га. Из чего же состоит гумус?
Частички гумуса строятся из фрагментов органических молекул (белков, углеводов) при активном участии микроорганизмов почвы. Сначала почвенные животные (черви, насекомые) размельчают остатки растений. Затем грибы и микроорганизмы расщепляют сложные органические молекулы (целлюлозу, белки и пр.) на простые фрагменты. Другие микроорганизмы с помощью ферментов соединяют эти фрагменты в органические молекулы гумуса (в основном, гуминовые кислоты) длинными цепями обвивающие частички глины в несколько слоев. Получаются устойчивые к действию химических соединений и микроорганизмов гранулы, способные сохранять запас плодородия длительное время. При недостатке питательных веществ особые микроорганизмы "распечатывают" эти гранулы и пускают их плодородную силу в дело. Частички гумуса придают почве водо- и воздухопроницаемость. Гумус участвует в разрушении минералов почвенной подложки, вовлекает их в биологический круговорот. Микроорганизмы-гумусообразователи теплолюбивы, поэтому в южных широтах почвы особенно богаты гумусом. Когда почву распахивают и оставляют под паром на год-два, то в прогретой вспаханной земле микроорганизмы синтезируют гумус из отмершей при вспахивании растительности и запасов растительных остатков. Почва, обогащенная гумусом, становится более плодородной. В этом секрет "черного пара".
Особенно богата гумусом степная почва. В степи обитает множество копытных, змей, грызунов, лис, ящериц. Их навоз хорошо удобряет почву, микроорганизмы эффективно переводят его в гумус. Азотные удобрения резко снижают содержание гумуса, поскольку в условиях избытка азота активизируются микроорганизмы, разрушающие гумус. Черноземы русских степей содержали до 12-16% гумуса, превосходя плодородием почвы Бразилии, Венесуэлы и США. Поэтому-то немцы и вывозили эшелонами русский и украинский чернозем. Степи в биосфере — главный почвообразующий источник.
В гумусе содержится основной энергетический запас почвы. Растительность чернозема использует лишь 10% энергии, запасенной в гумусе.
Почва может отдавать гумус растениям, а может накапливать его в нижних горизонтах, расходуя свою энергию экономно. Способность мышц человека к напряжению зависит от присутствия в них кальция, почва тоже "напрягается" или "расслабляется" в зависимости от присутствия этого элемента в верхних горизонтах. При его наличии частички гумуса делаются нерастворимыми и не вымываются в нижний горизонт. Они расходуются на питание, и растительность бурно развивается. При отсутствии кальция частички гумуса растворяются и уносятся водой в нижний запасающий горизонт, а растения развиваются достаточно скромно. Почва с недостатком кальция не может быть плодородной, в нее вносят дополнительно кальцийсодержащие соединения.
Под Псковом расположены рядом два лесных участка с резко различающейся растительностью. На одном — дубрава и клеверный луг, на другом — еловый лес и скудная осока. Влияющая на состав почвы подложка на границе участков меняется. На одном участке — богатая кальцием известковая почва, на другом — бедные кальцием суглинки. Количество растительности и ее развитие зависит и от содержания в почве других химических элементов. Взаимосвязью растительности и состава пород давно научились пользоваться геологи. На месторождениях угля и нефти растения обычно очень крупные. Там, где недра содержат железо, свинец, медь или радиоактивные руды, растительность всегда угнетенная. При избытке алюминия листья закручиваются, а медь делает розовые и желтые лепестки роз голубыми или даже черными. Розовые цветки иван-чая делаются на урановых рудах белыми или пурпурными. На месторождениях платины чернеет сосновая хвоя.
Среди всех биокосных систем биосферы почва имеет самую высокую концентрацию живых организмов. Экологи предполагают, что специфический запах земли обусловлен продуктами метаболизма микроорганизмов. В 1 см3 лесной почвы — 10 млн. бактерий, 200 тыс. водорослей, 20 тыс. простейших, общая длина грибницы — до 2 км, в 1 г чернозема — до 10 млрд. бактерий (100 мг). Все эти мелкие существа — основные труженики почвы, чутко реагирующие на присутствие посторонней химии. Поэтому так важно защищать природные биоценозы от загрязнения.