Размещено на http://www.allbest.ru/

Факторы почвообразования



Содержание

почвообразовательный горный порода почва

1. Большой геологический круговорот веществ в природе

2. Малый биологический круговорот веществ

3. Выветривание горных пород и его типы

4. Учение о факторах почвообразования

4.1 Климат как фактор почвообразования

4.2 Рельеф как фактор почвообразования

4.3 Почвообразующие породы как фактор почвообразования

4.4 Биологический фактор почвообразования

4.5 Стадии в развитии почв

4.6 Основные почвообразовательные процессы

4.7 Производственная деятельность человека

Краткий конспект Лекции



1. Большой геологический круговорот веществ в природе

Каждое природное тело или образование имеет свои функции, причем различного масштаба. Функции почвы глобальные и многогранны.

Одной из важнейших глобальных функций почвы является обеспечение постоянного взаимодействия большого геологического и малого биологического круговоротов веществ на земной поверхности.

В ранний абиотический период геологической истории это были геохимические циклы.

С появлением жизни на Земле они были трансформированы в биогеохимические циклы.

С появлением человека и образованием техносферы эти циклы постепенно трансформировались в технобиогеохимические циклы, играющие все возрастающую роль в глобальной циркуляции веществ.

Большой геологический круговорот веществ - геологические процессы превращения и перемещения массы горных пород на протяжении геологических эпох.

Большой геологический круговорот веществ включает следующие главные циклы:

появление изверженных пород на земной поверхности -- выветривание -- почвообразование -- эрозия и денудация -- накопление континентальных и океанических осадков -- метаморфизм осадков -- выход на поверхность осадочных пород с новым циклом выветривания, почвообразования, денудации и осадконакопления либо их опускание в геосинклинальных областях в мантию и переплавка, после чего опять выход на поверхность в новом цикле вулканизма.



2. Малый биологический круговорот веществ

• Важнейшую роль в большом геологическом круговороте веществ играют малые биологические и техносферные циклы, попадая в которые элементы надолго выключаются из глобального геохимического потока, многократно участвуя в бесконечных преобразованиях вещества земной поверхности.
• Особенно большое значение для почвообразования имеет малый биологический круговорот веществ.

малый биологический круговорот веществ, согласно В.Р. Вильямсу, есть процесс превращения и перемещения веществ, связанный с появлением и развитием растительного покрова. Основной итог биологического круговорота - биологическая аккумуляция элементов питания в корнеобитаемом слое почвы и их концентрация в нем, что и обусловливает постепенное развитие плодородия. Интенсивность биологического круговорота зависит от физико-географических условий и характера растительности.

В качестве наиболее важных слагаемых почвообразовательного процесса выделим следующие:

1. Превращение минеральной горной породы, из которой образуется почва, а в дальнейшем и самой почвы, которое совершается при участии живых организмов и продуктов их жизнедеятельности и должно рассматриваться как биохимический процесс.

2. Накопление в почве органических остатков и их постепенная трансформация.

3. Взаимодействие минеральных и органических веществ с образованием сложной системы органоминеральных соединений.

4. Накопление (аккумуляция) в верхней части почвы ряда биофильных элементов, прежде всего, элементов питания.

5. Передвижение продуктов почвообразования с током влаги по вертикальной толще формирующейся почвы.



3. Выветривание горных пород и его типы

Выветривание является начальным этапом большого геологического круговорота веществ на земной поверхности.

Выветривание -- совокупность сложных и разнообразных процессов количественного и качественного изменения горных пород и слагающих их минералов под воздействием атмосферы, гидросферы и биосферы.

Горизонты горных пород, где протекают процессы выветривания, называются корой выветривания.

В ней различают две зоны: зону поверхностного, или современного, выветривания и зону глубинного, или древнего, выветривания.

Мощность коры современного выветривания, в которой может протекать почвообразовательный процесс, колеблется от нескольких сантиметров до 2--10 м.

В процессе выветривания различают по преобладающему действию тех или других факторов три формы -- физическое, химическое и биологическое.

Физическое выветривание -- механическое раздробление горных пород и минералов без изменения их химического состава.

Выветривание начинается с поверхности, здесь возникают большие градиенты суточных и сезонных температур. Постепенно выветривание захватывает более глубокие слои породы и затухает в поясе постоянных температур. Наиболее интенсивно оно протекает при больших амплитудах колебания температур; например, в жарких пустынях поверхность пород иногда нагревается до 60--70 °С, а ночью охлаждается почти до 0°С.

Физическое выветривание ускоряется при наличии воды, которая, проникая в трещины горных пород, создает капиллярное давление большой силы. Еще сильнее разрушающая сила воды при замерзании.

В результате физического выветривания горная порода уже способна пропускать воздух и воду и задерживать некоторое количество ее. Физическое выветривание, раздробляя и разрыхляя массивные породы, значительно увеличивает общую поверхность, что создает благоприятные условия для проявления химического выветривания.

Химическое выветривание -- процесс химического изменения и разрушения горных пород и минералов с образованием новых минералов и соединений.

Важнейшими факторами этого процесса являются вода, углекислый газ и кислород. Вода -- энергичный растворитель горных пород и минералов.

Разложение минералов водой усиливается с повышением температуры и насыщением ее углекислым газом; который придает воде кислую реакцию, что увеличивает разрушающее действие на минералы. На ход химического разложения минералов влияет и температура.

Основная химическая реакция воды с минералами магматических пород -- гидролиз приводит к замене катионов щелочных и щелочноземельных элементов кристаллической решетки на ионы водорода диссоциированных молекул воды.

С деятельностью воды связана также гидратация -- химический процесс присоединения частиц воды к частицам минералов.

Гидратация наблюдается и в более сложных по составу минералах-- силикатах и алюмосиликатах. Она приводит к разрыхлению поверхности минералов, что обеспечивает в дальнейшем их взаимодействие с окружающим водным раствором, газами и другими факторами выветривания.

Окисление -- реакция, широко распространенная в зоне выветривания. Окислению подвергаются многочисленные минералы, содержащие закисное железо или другие способные к окислению элементы.

В процессе окисления изменяется первоначальная окраска горных пород, появляются желтые, бурые, красные тона. Сильно окисленные породы обычно приобретают землистое пористое строение (например, ферраллитная кора выветривания).

В результате химического выветривания изменяется физическое состояние минералов и разрушается их кристаллическая решетка.

Порода обогащается новыми (вторичными) минералами и приобретает связность, влагоемкость, поглотительную способность и другие свойства.

Биологическое выветривание -- механическое разрушение и химическое изменение горных пород и минералов под действием организмов и продуктов их жизнедеятельности. В разрушении горных пород в поверхностных слоях земли активно участвуют живые организмы; нет чисто абиотических (безжизненных) механических и химических процессов выветривания.

При биологическом выветривании организмы извлекают из породы необходимые для построения своего тела минеральные вещества и аккумулируют их в поверхностных горизонтах породы, создавая условия для формирования почв.

С поселением организмов на горной породе ее выветривание значительно усиливается. Корни растений и микроорганизмы выделяют во внешнюю среду углекислый газ и различные кислоты (щавелевую, яблочную, янтарную и др.). которые оказывают разрушающее действие на минералы.

Нитрификаторы образуют азотную кислоту, серобактерии и тионовые бактерии -- серную. Эти кислоты растворяют многие минеральные соединения и усиливают процесс выветривания.

Слизистые выделения силикатных бактерий, близких к роду Meghatherium, могут разрушать полевые шпаты. Грибы рода Penicillium выделяют вещество, которое разрушает первичные минералы.

Значительное участие в биологическом выветривании массивных пород принимают лишайники, выделяя углекислоту и специфические кислоты. Лишайники разрушают породы как химически, так и отчасти механически проникновением гиф по плоскостям спайности внутрь зерен первичных минералов.

Животные, как и растения, механически разрыхляют горные породы и своими выделениями способствуют их изменению.

При выветривании наряду с разрушением первичных минералов образуются и вторичные минералы.

Процессы выветривания в значительной степени обусловлены климатом. Интенсивность выветривания определяется главным образом температурой и количеством осадков. В условиях засушливого климата растворимые продукты выветривания накапливаются, в условиях влажного климата выщелачиваются.

Поэтому на земном шаре образуются различные типы коры выветривания, различающиеся по минералогическому составу.

Различают два основных типа коры выветривания:

сиаллитную, распространенную в регионах с умеренно-влажным климатом, для нее характерны образование глинистых минералов, преимущественно монтмориллонитовой группы, и гидрослюд, сохранение наиболее устойчивых первичных минералов;

а л л и т н у ю, формирующуюся в условиях влажного субтропического и тропического климата, для которой характерно господство вторичных минералов группы гидроокисей железа и алюминия, почти полное разрушение первичных минералов (кроме кварца), вынос оснований и кремнезема; в составе глинистых минералов преобладают каолинит или галуазит.



4. Учение о факторах почвообразования

Под факторами почвообразования понимаются внешние по отношению к почве компоненты природной среды, под воздействием и при участии которых формируется почвенный покров земной поверхности.

Основатель генетического почвоведения В. В. Докучаев положил начало учению о факторах почвообразования.

Функциональную взаимосвязь между почвенным покровом и главнейшими факторами почвообразования В. В. Докучаев выразил формулой

П =f^:(К, О, Г, Р)Т,

где П -- почва, К -- климат; О -- организм; Г -- горные породы; Р -- рельеф; Т -- время.

Перечисленные факторы в их разнообразном сочетании по земному шару создают великое множество типов почв, их комбинаций, сочетаний и комплексов, неповторимую мозаику почвенного покрова.

В. В. Докучаев считал все факторы равнозначными и незаменимыми.

Однако, наблюдая значительную вариабельность в характере почвенного покрова в различных регионах страны и его зависимость от совокупности конкретных природных условий, В, В. Докучаев допускал возможность в тех или иных условиях направляющего действия на процесс почвообразования одного какого-либо из факторов.

Почва как особое природное тело формируется в результате тесного взаимодействия следующих факторов -- климата, растительности, почвообразующих пород, рельефа местности и возраста страны (времени).



4.1 Климат как фактор почвообразования

Климат -- главный количественный показатель состояния атмосферы и воздействующих на почву атмосферных процессов, прежде всего поступления в почву тепла и воды.

В аспекте геологического времени климат -- явление переменное. С изменением климата тесно связана история развития органического мира, а, следовательно, и история развития почвенного покрова Земли.

Климат играет важнейшую роль в закономерном размещении типов почв по земному шару, ему принадлежит огромная роль в установлении определенных циклов динамики почвообразовательных процессов, их специфике и направленности.

Под атмосферным климатом понимается среднее состояние атмосферы той или иной территории (земного шара, материков, стран, областей, районов и т.п.), характеризуемое средними показателями метеорологических элементов (температура, осадки, влажность воздуха и т.д.) и их крайними показателями, дающими амплитуды колебаний в течение суток, сезонов и целого года.

Роль климата в почвообразовании прежде всего в том, что он оказывает влияние на основной фактор почвообразования -- растительность. От климата зависит общий характер зонального растительного покрова, энергии биологических процессов в почве.

Из элементов климата непосредственно на почвообразование влияют температура и атмосферные осадки, определяющие типы теплового и водного режимов почвы. Однако водно-тепловой режим, обусловленный климатом данной местности, существенно изменяется растительным покровом.

Климаты подразделяют на группы по термическим условиям и увлажнению.

Основанием для выделения термических групп климата является неодинаковое распределение температуры по различным географическим широтам.

Показателем принимается сумма среднесуточных температур выше 10° за вегетационный период.

По этому показателю выделяются следующие главные термические группы климатов:

Сумма температур°>10°

Холодные (полярные) менее 600

Умеренно холодные (бореальные) 600-2000

Умеренно теплые (суббореальные) 2000-3800

Теплые (субтропические) 3800-8000

Жаркие (тропические) более 8000

Основанием для выделения групп климата по условиям увлажнения является неодинаковая обеспеченность растительности и почв влагой.

Она определяется соотношением между количеством выпадающих осадков и испаряемостью с открытой водной поверхности, получившим название коэффициента увлажнения. По данному признаку выделяются следующие главные группы климатов:

Коэффициент увлажнения по Высоцкому--Иванову

Группы климатов

1.Очень влажные (экстрагумидные) >3

2.Влажные (гумидные) 3--1

3.Полувлажные (семигумидные) 1--0,5

4.Полусухие (семиаридные) 0,5--0,3

5.Сухие (аридные) 0,3--0,5

6.Очень сухие (экстрааридные) <0,1

Таким образом, разносторонняя роль климата как фактора почвообразования проявляется в следующем.

Во-первых, определенное сочетание температурных условий и увлажнения обусловливает тип растительности, темпы создания и разрушения органического вещества, состав и интенсивность деятельности почвенной микрофлоры и фауны.

Во-вторых, атмосферный климат, преломляясь через свойства и состав почвы, оказывает огромное влияние на водно-воздушный, температурный и окислительно-восстановительные режимы почвы.

В-третьих, с климатическими условиями тесно связаны процессы превращения минеральных соединений в почве (направление и темп выветривания, аккумуляция продуктов почвообразования и др.).

В-четвертых, климат оказывает большое влияние на процессы ветровой и водной эрозии почв.

4.2 Рельеф как фактор почвообразования

Рельеф, как и климат, является одним из условий, в которых развиваются почвы. Он имеет очень важное значение в почвообразовании и размещении почв по территории.

Различают три группы форм рельефа: макрорельеф, мезорельеф и микрорельеф.

Под макрорельефом понимают самые крупные формы рельефа, определяющие общий облик большой территории: равнины, плато, горные системы.

Возникновение макрорельефа связано главным образом с тектоническими явлениями в земной коре. Они оказывают влияние на движение воздушных масс и формирование климата обширных территорий.

Мезорельеф -- формы рельефа средних размеров: увалы, холмы, лощины, долины, террасы и их элементы -- плоские участки, склоны разной крутизны. Элементы мезорельефа играют основную роль в перераспределении света, тепла и влаги.

Склоны разной крутизны и экспозиции нагреваются и освещаются по-разному. Крутые южные склоны нагреваются сильнее, чем пологие. На южные склоны света и тепла поступает больше, а на северные меньше, чем на ровную поверхность. Почвы на южных склонах испаряют влаги больше по сравнению с почвами северных экспозиций. Неодинаковое нагревание почв склонов разных направлений сказывается на различии в составе растительности, особенно в горных странах.

Под микрорельефом понимают мелкие формы рельефа, занимающие незначительные площади (от нескольких квадратных дециметров до нескольких сотен квадратных метров), с колебаниями относительных высот в пределах одного метра. Сюда относятся бугорки, понижения, западины, возникающие на ровных поверхностях рельефа из-за просадочных явлений, мерзлотных деформаций или других причин.

В настоящее время различают по положению в рельефе и по определяемому им перераспределению осадков следующие группы почв, которые называются рядами увлажнения.

Автоморфные почвы -- формируются на ровных поверхностях и склонах в условиях свободного стока поверхностных вод, при глубоком залегании грунтовых вод (глубже 6 м).

Полугидроморфные почвы -- формируются при кратковременном застое поверхностных вод или при залегании грунтовых вод на глубине 3--6 м (капиллярная кайма может достигать корней растений).

Гидроморфные почвы -- формируются в условиях длительного поверхностного застоя вод или при залегании грунтовых вод на глубине менее 3 м (капиллярная кайма может достигать поверхности почвы).

4.3 Почвообразующие породы как фактор почвообразования

Горные породы, из которых формируется почва, называются почвообразующими, или материнскими.

Почвообразующие породы характеризуются по их происхождению, составу, строению и свойствам.

Почвообразующая порода является материальной основой почвы и передает ей свой механический, минералогический и химический состав, а также физические и химические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются в различной степени под воздействием почвообразовательного процесса.

Главными почвообразующими породами являются рыхлые осадочные. Именно на них почти повсеместно развиваются почвы.

Осадочные породы -- отложения продуктов выветривания массивно кристаллических пород или остатков различных организмов. Они подразделяются на обломочные, химические осадки и биогенные.

В отличие от плотных коренных пород они характеризуются благоприятными для почвообразования свойствами: рыхлым сложением, пористостью, водопроницаемостью, водоудерживающей и поглотительной способностью.

К наиболее распространенным осадочным породам относятся континентальные четвертичные отложения:

ледниковые, водно-ледниковые, лессы и лессовидные суглинки, элювиальные, аллювиальные, делювиальные, пролювиальные, эоловые,

менее распространены озерные, морские.

Породы делятся на одночленные, однородные по составу до глубины промачивания и многочленные (дву-, трехчленные и т.д.).

Для территории Беларуси весьма характерно двучленное строение почвообразующих пород.

Преобладающими почвообразующими породами на территории Беларуси являются ледниковые и водно-ледниковые образования.



4.4 Биологический фактор почвообразования

Под биологическим фактором почвообразования понимается многообразное участие живых организмов и продуктов их жизнедеятельности в почвообразовательном процессе.

Наиболее могущественным фактором, оказывающим влияние на направление почвообразовательного процесса, являются живые организмы. Начало почвообразования всегда связано с поселением организмов на минеральном субстрате.

Пионерами в освоении и преобразовании косного минерального вещества в почве являются различные виды микроорганизмов, лишайники, водоросли. Они еще не создают почву, они готовят биогенный мелкозем -- субстрат для поселения высших растений -- основных продуцентов органического вещества.

Высшим растениям, как главным накопителям вещества и энергии в биосфере, и принадлежит ведущая роль в процессах почвообразования.

Роль древесной и травянистой, лесной и степной или луговой растительности в процессах почвообразования существенно различна.

Под лесом опад, являющийся главным источником гумуса, поступает преимущественно на поверхность почвы. В меньшей степени в гумусообразовании участвуют корни древесной растительности.

Процесс почвообразования при промывном водном режиме под лесами чаще идет по типу подзолообразования. Формирующиеся почвы характеризуются высокой кислотностью, ненасыщенностью основаниями, малой гумусностью, низким содержанием питательных элементов, особенно азота, пониженной биологической активностью и низким уровнем плодородия.

В смешанных и, особенно, в широколиственных лесах лиственный опад более мягкий, содержит в своем составе высокое количество оснований, богат азотом.

В лесах подобного типа в гумусообразовании принимает большое участия опад травянистой растительности. Освобождающиеся при минерализации опада основания нейтрализуют кислые продукты почвообразования, синтезируется более насыщенный кальцием гумус гуматно-фульватного типа.

Формируются серые лесные или бурые лесные почвы с менее кислой реакцией, нежели у подзолистых почв, возрастает степень насыщенности почв основаниями, повышается содержание азота, усиливается биологическая активность почв.

Иной характер поступления органических остатков и химических элементов в почву наблюдается под пологом травянистой степной или луговой растительности.

Почвообразовательный процесс, протекающий под влиянием травянистой растительности, носит название дернового процесса. Под пологом степной растительности сформировались почвы черноземные с высоким запасом гумуса и отличающиеся от всех известных почвенных типов своим исключительно высоким естественным плодородием. Под покровом травянистой растительности пойменных террас формируются различные луговые, лугово-дерновые и дерновые почвы, также отличающиеся высоким природным плодородием.

Наряду с высшей растительностью большое влияние на процессы почвообразования оказывают многочисленные представители почвенной фауны -- беспозвоночные и позвоночные, населяющие различные горизонты почвы и живущие на ее поверхности.

По размерам особей представителей почвенной фауны можно разделить на четыре группы:

а) микрофауна -- организмы, размер которых менее 0,2 мм; это главным образом протозоа, нематоды, ризоподы, эхинококки, живущие во влажной почвенной среде;

б) мезофауна -- животные размером от 0,2 до 4 мм; это микроартроподы, мельчайшие насекомые, некоторые мириаподы и специфические черви, приспособленные к жизни в почве, имеющей достаточно влажный воздух;

в) макрофауна -- состоит из животных размером от 4 до 80 мм; это земляные черви, моллюски, насекомые (муравьи, термиты и др.);

г) мегафауна -- размер животных более 80 мм -- крупные насекомые, крабы, скорпионы, кроты, змеи, черепахи, мелкие и крупные грызуны, лисы, барсуки и другие животные, роющие в почвах ходы и норы.

Среди почвенных животных абсолютно преобладают беспозвоночные. Их суммарная биомасса в 1000 раз больше общей биомассы позвоночных.

Функции беспозвоночных и позвоночных животных важны и разнообразны; одна из них -- разрушение, измельчение и поедание органических остатков на поверхности почвы и внутри ее.

Примером необычайно интенсивного воздействия на почву служит работа дождевых червей. На площади в 1 га черви ежегодно пропускают через свой кишечник в разных почвенно-климатических зонах от 50 до 600 т мелкозема. Вместе с минеральной массой при этом поглощается и перерабатывается огромное количество органических остатков. В среднем экскременты червей (копролиты) составляют до 25 т/га- год. При этом осуществляется работа по перераспределению переработанного органического вещества не только в профиле почв, но и по их поверхности.

Проделывая многочисленные ходы и норки, они улучшают физические свойства почвы: повышают ее пористость, аэрацию, влагоемкость и водопроницаемость. В почвах, обогащенных продуктами жизнедеятельности дождевых червей -- капролитами, значительно возрастает количество гумуса, увеличивается сумма обменных оснований, снижается кислотность почв. Почвы, содержащие капролиты червей, обладают и более водопрочной структурой.

Столь же большая работа производится насекомыми, их личинками и другими животными. Насекомые, активно участвуя в переработке растительных остатков обогащают почву гумусом и минеральными веществами.

Вторая функция почвенных животных выражается в накоплении в их телах элементов питания и главным образом в синтезе азотсодержащих соединений белкового характера. После завершения жизненного цикла животного наступает распад тканей и возврат в почву накопленных в телах животных веществ и энергии.

Деятельность роющих животных оказывает большое влияние на перемещение масс грунта и почвы, на формирование своеобразного микро- и нанорельефа.

В некоторых случаях перерытость почв и выбросы на поверхность достигают таких размеров, что возникает необходимость введения в номенклатуру почв специальных определений (например, карбонатный перерытый чернозем).

Позвоночные животные. Среди позвоночных, активно участвующих в процессах почвообразования, наибольшая роль принадлежит грызунам.

Все грызуны роют в почвенной толще норы, перемешивая и выбрасывая на поверхность огромное количество земли. Некоторые из них образуют в почве так называемые кротовины -- ходы, засыпанные массой почвы или породы.

Совершенно своеобразную и исключительно важную роль в процессах почвообразования играют микроорганизмы. Если высшие растения являются главными продуцентами биологической массы, то микроорганизмам принадлежит основная роль в глубоком и полном разрушении органических веществ.

Особенность почвенных микроорганизмов состоит в способности их разлагать сложнейшие высокомолекулярные соединения до простых конечных продуктов: газов (углекислота, аммиак и др.), воды и простых минеральных соединений.

Главная масса микроорганизмов сосредоточена в пределах верхней 20-сантиметровой толщи почвы, наиболее густо пронизанной корнями и заселенной мезофауной.

Таким образом, в почвообразовании участвуют три группы организмов -- зеленые растения, микроорганизмы и животные, образующие на суше сложные биоценозы.

Вместе с тем функции каждой из этих групп как почвообразователей различны.

Зеленые растения являются единственным первоисточником органических веществ в почве, и основной функцией их как почвообразователей следует считать биологический круговорот веществ -- поступление из почвы элементов питания и воды, синтез органической массы и возврат ее в почву после завершения жизненного цикла.

Основными функциями микроорганизмов как почвообразователей являются разложение растительных остатков и почвенного гумуса до простых солей, используемых растениями, участие в образовании гумусовых веществ, в разрушении и новообразовании почвенных минералов.

Основными функциями почвенных животных является разрыхление почвы и улучшение ее физических и водных свойств, обогащение почвы гумусом и минеральными веществами.

Второй функцией почвенных животных это накопление в их телах элементов питания и главным образом в синтезе азотсодержащих соединений белкового характера. После завершения жизненного цикла животного наступает распад тканей и возврат в почву накопленных в телах животных веществ и энергии.

Возраст почв

Различают понятие абсолютного и относительного возраста почв.

Абсолютный возраст -- время, прошедшее с начала формирования почвы до настоящего времени. Он колеблется от нескольких лет до миллионов лет.

Наибольший возраст имеют почвы тропических территорий, не претерпевших различного рода нарушений (водная эрозия, дефляция и т.п.).

Абсолютный возраст почв значительной территории нашей страны исчисляется тысячелетиями и десятками тысяч лет.

Для северных областей он связан с периодом их освобождения от четвертичного оледенения и ледниковых вод, для ряда территорий -- с морскими трансгрессиями (Прикаспийская низменность и др.).

Самые молодые почвы развиты в современной пойме.

Относительный возраст характеризует скорость почвообразовательного процесса, быстроту смены одной стадии развития почвы другой. Он связан с влиянием состава и свойств пород, условий рельефа на скорость и направление почвообразовательного процесса.

4.5 Стадии в развитии почв

Почвообразование -- длительный процесс, зависящий от комплекса факторов, в результате чего его слагаемые на разных этапах возникновения и развития почвы имеют свои особенности.

В общем каждая почва проходит ряд последовательных стадий

1 -- начальное почвообразование; 2--развитие почвы; 3 -- климаксное состояние ; 4 -- эволюция почвы.

1. Стадия начального, или первичного, почвообразовательного процесса. Ведет отсчет с момента заселения горной породы организмами и весьма длительна, поскольку из-за низкой продуктивности низших организмов (грибы, бактерии, мхи, водоросли, лишайники) и емкость биологического круговорота низкая. Накопление элементов почвенного плодородия происходит медленно.

2. Стадия развития почвы.

Она сменяет начальное почвообразование с момента, когда резко возрастает объем биологического круговорота вследствие расширения деятельности высших растений.

В результате в почве накапливается много таких соединений, каких не было в породе и которые являются доступными для последующих поколений живых организмов.

При этом трансформация каждого элемента в этих соединениях специфична, в результате чего в почвах появляются доступные для растений минеральные соединения азота, фосфора, обменные катионы макро- и микроэлементов.

Стадия развития почвы может продолжаться сотни, тысячи лет и более, что зависит от развития и сочетания ЭПП во времени и изменчивости факторов почвообразования. На определенном этапе процесс почвообразования замедляется, почва достигает равновесия по главным признакам (содержание гумуса, мощность горизонтов и др.) и для нее наступает третья стадия.

3. Стадия равновесия. Это климаксное состояние почвы, оно длится неопределенно долго. На данной стадии основные свойства почв относительно стабильны во времени, а биогеохимический круговорот способствует воспроизводству этих свойств. Однако при этом интенсивность отдельных процессов может быть даже значительнее, чем на начальных стадиях формирования почвы.

4. Стадия эволюции почвы.

Она сменяет стадию равновесия в результате саморазвития в целом экосистемы или в результате изменения одного или нескольких факторов почвообразования.

При этом образуется новая почва с новым комплексом свойств, таких, например, как формирование луговых почв из болотных при обсыхании территории или, наоборот, болотных почв при заболачивании автоморфных почв, т.е. новая почва образовалась не из породы, а из существовавшей до этого времени другой почвы.



4.6 Основные почвообразовательные процессы

Разнообразие почв в природе обусловлено сочетанием различных почвообразовательных процессов, которые определяют типы почвообразования в разных физико-географических зонах.

Все многообразие почв в природе -- в основном результат

дернового (гумусово-аккумулятивного),

подзолистого,

болотного (гидроморфного),

латеритного (ферраллитного),

солонцового (галогенного) типов почвообразования.

Дерновый (гумусово-аккумулятивный) процесс -- интенсивное гумусонакопление и аккумуляция биофильных элементов.

Развивается под воздействием многолетней травянистой растительности в условиях умеренно влажного климата и особенно энергично при непромывном типе водного режима на рыхлых карбонатных породах (лессах) в степной зоне.

Короткий цикл развития трав (1--3 года), травянистая растительность, богатая азотом и зольными элементами при значительной доле корней (от 20--25 до 85--97% от всей фитомассы), обусловливают протекание процессов гумификации непосредственно в почве.

В результате формируется мощный гумусовый горизонт, обогащенный питательными элементами, постепенно переходящий к материнской породе.

Взаимодействие гумусовых веществ с обменными катионами Са и Mg обеспечивает формирование в почве агрономически ценной водопрочной структуры.

При таком типе почвообразования формируются типичный чернозем в лесостепи и обыкновенный чернозем в степной зоне.

Подзолистый процесс в чистом виде развивается под пологом хвойного леса с бедной травянистой растительностью в условиях влажного климата при промывном типе водного режима на бескарбонатных породах.

Древесные и растительные остатки накапливаются на поверхности почвы, они бедны азотом и кальцием, зато содержат труднорастворимые соединения, такие как лигнин, смолы, дубильные вещества.

Разложение этих остатков осуществляется в основном грибной микрофлорой, что обусловливает накопление в составе гумуса фульвокислот, а в почве -- низкомолекулярных органических кислот (муравьиной, уксусной, лимонной и др.), хорошо растворимых в воде.

Под влиянием органических кислот, особенно фульвокислот, в верхней части профиля первичные и вторичные минералы разрушаются и продукты разрушения выносятся в нижележащие горизонты и грунтовые воды.

В результате под лесной подстилкой образуется подзолистый горизонт светло-серого и белесого цвета, обогащенный кремнеземом вследствие выноса оксидов железа, алюминия, марганца, обедненный элементами питания и илистой фракцией, имеет кислую реакцию'.

Под ним образуется горизонт вмывания, в котором одна часть продуктов закрепляется, а другая выносится за пределы почвенного профиля. Иногда в иллювиальном горизонте накапливаются гумусовые вещества, тогда такие почвы называются подзолистыми иллювиально-гумусовыми.

Типичными представителями такого типа почвообразования являются подзолистые почвы таежно-лесной зоны.

Лессиваж также связан с оподзоливанием почвы. Это сложный процесс, включающий механическое проиливание, комплекс физико-химических явлений, вызывающий диспергирование илистых частиц и перемещение их с нисходящим током воды.

Процесс протекает под лиственными лесами при участии менее кислого гумуса и сопровождается передвижением илистых частиц из верхних горизонтов в нижние без разрушения. Развитие лессиважа усиливает слабокислая и близкая к нейтральной реакция среды.

Болотный процесс развивается под влиянием болотной растительности (моховой и осоковой) в условиях постоянного избыточного увлажнения, создаваемого грунтовыми или поверхностными водами. В таких условиях развиваются два почвообразовательных процесса -- оглеение и торфообразование.

Оглеение -- сложный биохимический восстановительный процесс, протекающий при переувлажнении почв в анаэробных условиях при непременном наличии органического вещества и участии анаэробных микроорганизмов.

Впервые на биохимическую природу оглеения указал Г.Н. Высоцкий, введя в 1905 г. термины «глей» и «преобразование».

Главную роль в процессе оглеения играет превращение элементов с переменной валентностью (Fe, Mn, N). Значительным превращениям подвергаются соединения фосфора, которые сопровождаются накоплением фосфатов закиси железа типа вивианита, а при смене восстановительных условий на окислительные -- накоплением труднорастворимых фосфатов оксида железа.

Превращение азота сопровождается его потерями в результате развития денитрификации, продуктами восстановления серы являются H2S и FeS, а восстановление марганца сопровождается образованием его подвижных соединений.

Наиболее характерная особенность процесса оглеения -- восстановление оксида железа в закисную форму.

Гидроксид железа обнаруживается в виде ржавых и охристых пятен, примазок, ортзандов и других образований, появляющихся при смене окислительно-восстановительных реакций.

В условиях устойчивого анаэробиоза закисные формы железа взаимодействуют с первичными и вторичными минералами, образуя вторичные алюмоферрисиликаты с сизоватой, голубоватой, грязно-зеленоватой окраской.

Если последние придают характерную сплошную окраску всему горизонту, то такие горизонты и почвы называются глеевыми, если же в профиле появляются только отдельные сизовато-голубоватые пятна, то такие горизонты и почвы называются глееватыми.

Торфообразование -- накопление в условиях избыточного увлажнения на поверхности почвы полуразложившихся растительных остатков в результате замедленной их гумификации и минерализации, ведущее к образованию поверхностных горизонтов торфа различной степени разложения и мощности, которая может достигать 10 м и более.

Торфообразование -- биохимический процесс, в котором участвуют многочисленные группы микроорганизмов: вначале -- грибы и неспороносные бактерии, затем спороносные.

Их деятельность динамична, зависит от смены условий анаэробных на аэробные и наоборот, что резко тормозит разложение органических остатков и вовлечение зольных элементов и азота в биологический круговорот. Поэтому возникает относительный недостаток элементов питания для растений, который является причиной развития определенных групп болотной растительности.

Наиболее распространенными растениями из травянистых являются осоки (Carex L.), пушицы (Eryophorum L.), камыш (Scirpus L.), тростник (Phragmites communis Trin.), рогоз (Typha L.), хвощовые (Equisetaceae) и другие, среди полукустарниковых и древесных -- багульник (Ledum palustre L.), ива (Salix L.), береза (Betula L.), ольха черная (Alnus glutinosa (L.) Hieb).

Типичными представителями почв, сформировавшихся в результате болотного процесса на территории Республики Беларусь, являются дерновые и дерново-подзолистые заболоченные, болотно-подзолистые, торфяно-болотные низинные и верховые, аллювиальные болотные и пойменные.

Латеритный процесс (латеритизация), с одной стороны, это процесс внутрипочвенного ожелезнения материнской породы в результате накопления полутораоксидов железа и алюминия, а с другой -- выщелачивание кремнезема в условиях теплого и достаточно влажного климата.

В результате формируется большая группа почв от красноземов и желтоземов в субтропиках до типичных ферралитных почв влажных тропиков.

Солонцовый (галогенный) процесс -- накопление водорастворимых солей в почвенном профиле при выпотном типе водного режима в условиях минерализованных грунтовых вод и засоленных материнских пород. В результате образуются сначала солончаки, различающиеся по роду и составу солей (хлоридные, сульфатные, содовые и др.), при вымывании солей -- солонцы, при дальнейшем промывании -- солоди (солончаковатость -- солонцеватость -- осолодение, схема К. К. Гедройца).

4.7 Производственная деятельность человека

Производственная деятельность человека -- специфический мощный фактор воздействия на почву (обработка, удобрения, мелиорация и т. п.) и на весь комплекс окружающих условий развития почвообразовательного процесса (растительность, элементы климата, гидрологию).

В процессе производственной деятельности человек оказывает огромное влияние на природные факторы почвообразования и почвы. Однако характер влияния человека на почву принципиально отличается от роли природных факторов.

Почва, формируясь под совокупным действием природных условий, изменяется в соответствии с медленными изменениями в окружающей среде, протекающими как естественный, стихийный процесс.

Человек влияет на почву путем целенаправленной деятельности, при этом изменение почвы может совершаться очень быстро.

Способы воздействия человека на почву многообразны. Уничтожение природной растительности, замена ее сельскохозяйственными культурными растениями вносит изменения в биологический круговорот зольных элементов и азота, в водно-воздушный и тепловой режимы почвы, меняет ее биологию.

Вырубка леса и превращение этих площадей в луговые угодья коренным образом изменяет направление почвообразования. Вместе с тем вырубка леса влечет за собой и изменения климата.

Осушение болотных и заболоченных почв, орошение почв южной зоны, мелиорация солончаков и солонцов, посадка полезащитных лесных полос на черноземных и других почвах степей, известкование кислых почв, обработка, особенно глубокая вспашка, внесение удобрений и пр. приводят к резкой перестройке биологических, химических и других явлений, резко изменяют водные, воздушные, тепловые и другие свойства почв.

Таким образом, используя природные почвы как средство сельскохозяйственного производства, человек изменяет условия почвообразования, интенсивность почвообразовательного процесса, а в ряде случаев направление его и, следовательно, свойства почв.

На разных исторических этапах развития общества влияние производственной деятельности человека на факторы почвообразования и почвы было различным. Оно изменялось в соответствии с менявшимися формами общественного производства и уровнем развития производительных сил. В современную эпоху производственная деятельность человека становится решающим фактором почвообразования на значительных пространствах.

Однако при самом интенсивном агротехническом и мелиоративном воздействии на почву естественный процесс почвообразования, связанный с окружающей природной средой, не перестает действовать. Меняется только его направление или интенсивность.

Агроном в своей практической работе имеет дело преимущественно с почвами, измененными сельскохозяйственной деятельностью человека. Поэтому главной задачей агронома является изучение процессов почвообразования в его культурной стадии и осуществление такой системы агромероприятий, которая способствовала бы развитию благоприятных для сельскохозяйственных растений свойств почвы, повышению ее эффективного плодородия.

Неправильное использование почв без учета их свойств, условий развития, с нарушением научно обоснованных рекомендаций применения того или иного приема приводит не только к отсутствию необходимого эффекта в повышении плодородия почв, но и может вызвать существенное их ухудшение (развитие эрозии, вторичное засоление, заболачивание, загрязнение почвенной среды и т.д.).

Производственная деятельность человека ускоряет или, наоборот, замедляет процесс развития эволюционного преобразования ночи. Поэтому наблюдаемый в настоящее время почвенный покров страны, особенно на сельскохозяйственной площади, является результатом совокупного воздействия природных факторов и хозяйственной деятельности человека.



Краткий конспект лекции

Выветривание является начальным этапом большого геологического круговорота веществ на земной поверхности.

Выветривание -- совокупность сложных и разнообразных процессов количественного и качественного изменения горных пород и слагающих их минералов под воздействием атмосферы, гидросферы и биосферы.

Горизонты горных пород, где протекают процессы выветривания, называются корой выветривания. В ней различают две зоны: зону поверхностного, или современного, выветривания и зону глубинного, или древнего, выветривания.

В процессе выветривания различают по преобладающему действию тех или других факторов три формы -- физическое, химическое и биологическое.

Физическое выветривание -- механическое раздробление горных пород и минералов без изменения их химического состава.

Химическое выветривание -- процесс химического изменения и разрушения горных пород и минералов с образованием новых минералов и соединений.

Биологическое выветривание -- механическое разрушение и химическое изменение горных пород и минералов под действием организмов и продуктов их жизнедеятельности.

Большой геологический круговорот веществ - геологические процессы превращения и перемещения массы горных пород на протяжении геологических эпох.

Малый биологический круговорот веществ - комплекс процессов обеспечивающий циклическую динамику биогеохимии почвообразования.

Факторы почвообразования климат, растительность, почвообразующие породы, рельеф местности, возраст страны (времени).

Почва как особое природное тело формируется в результате тесного взаимодействия следующих факторов -- климата, растительности, почвообразующих пород, рельефа местности и возраста страны (времени).

Климат.

разносторонняя роль климата как фактора почвообразования проявляется в следующем.

Во-первых, климат является важным фактором развития биологических и биохимических процессов. Определенное сочетание температурных условий и увлажнения обусловливает тип растительности, темпы создания и разрушения органического вещества, состав и интенсивность деятельности почвенной микрофлоры и фауны.

Во-вторых, атмосферный климат, преломляясь через свойства и состав почвы, оказывает огромное влияние на водно-воздушный, температурный и окислительно-восстановительные режимы почвы.

В-третьих, с климатическими условиями тесно связаны процессы превращения минеральных соединений в почве (направление и темп выветривания, аккумуляция продуктов почвообразования и др.).

В-четвертых, климат оказывает большое влияние на процессы ветровой и водной эрозии почв.

Рельеф, как и климат, является одним из условий, в которых развиваются почвы. Он имеет очень важное значение в почвообразовании и размещении почв по территории.

Рельеф выступает как главный фактор перераспределения солнечной радиации и осадков в зависимости от экспозиции и крутизны склонов и оказывает влияние на водный, тепловой, питательный, окислительно-восстановительный и солевой режимы.

Рельеф оказывает большое влияние на развитие эрозионных процессов. В условиях склоновых форм рельефа возможно проявление водной эрозии, т. е. смыва и размыва почвы. Равнинные формы в районах с засушливым и континентальным климатом благоприятствуют возникновению ветровой эрозии.

Рельеф выступает и как фактор эволюции растительности и почв при его изменении.

Почвообразующие породы как фактор почвообразования

Горные породы, из которых формируется почва, называются почвообразующими, или материнскими.

Почвообразующие породы характеризуются по их происхождению, составу, строению и свойствам. Почвообразующая порода является материальной основой почвы и передает ей свой механический, минералогический и химический состав, а также физические и химические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются в различной степени под воздействием почвообразовательного процесса.

Свойства и состав материнских пород влияют на состав поселяющейся растительности, ее продуктивность, на скорость разложения органических остатков, качество образующегося гумуса, особенности взаимодействия органических веществ с минералами и другие стороны почвообразовательного процесса.

Главными почвообразующими породами являются рыхлые осадочные.

Осадочные породы -- отложения продуктов выветривания массивно кристаллических пород или остатков различных организмов. Они подразделяются на обломочные, химические осадки и биогенные.

К наиболее распространенным осадочным породам относятся континентальные четвертичные отложения: ледниковые, водно-ледниковые, лессы и лессовидные суглинки, элювиальные, аллювиальные, делювиальные, пролювиальные, эоловые, менее распространены озерные, морские. Они различаются по характеру сложения, влагоемкости, водопроницаемости, порозности, что определяет водно-воздушный и тепловой режимы.

Биологический фактор почвообразования

Под биологическим фактором почвообразования понимается многообразное участие живых организмов и продуктов их жизнедеятельности в почвообразовательном процессе.

Наиболее могущественным фактором, оказывающим влияние на направление почвообразовательного процесса, являются живые организмы. Начало почвообразования всегда связано с поселением организмов на минеральном субстрате. В почве обитают представители всех четырех царств живой природы -- растения, животные, грибы, прокариоты. Пионерами в освоении и преобразовании косного минерального вещества в почве яляются различные виды микроорганизмов, лишайники, водоросли. Они еще не создают почву, они готовят биогенный мелкозем -- субстрат для поселения высших растений -- основных продуцентов органического вещества. Именно им, высшим растениям, как главным накопителям вещества и энергии в биосфере, и принадлежит ведущая роль в процессах почвообразования