Климат как фактор почвообразования

Лекция 2

Факторы почвообразования. Происхождение почв. Морфология почв

Почва образуется из горных пород в процессе выветривания и почвообразования.

Выветривание

Процесс разрушения массивных горных пород и превращение их в рыхлые продукты принято называть выветриванием. Выветривание горных пород и минералов на поверхности Земли совершается под воздействием на них;

1) температур, механической силы воды, ветра, движения ледников;

2) углекислого газа, кислорода и атмосферной воды;

3) живых организмов – биогенным путем.

В связи с разнообразием факторов выветривания горных пород обычно различают три его формы: физическое, химическое и биологическое.

Физические факторы выветривания превращают горную породу в более мелкие обломки, щебень, песок и пыль, размельчают ее механически, не изменяя петрографического и химического состава.

Раздробление и разрыхление пород и минералов создает благоприятные условия для развития процессов химического выветривания, которое приводит к их химическому изменению, разрушению и образованию новых стойких к воздействию внешней среды соединений. Основными факторами химического выветривания являются атмосферная вода, углекислый газ и кислород. При распаде горных пород и минералов образуются некоторые новые, более подвижные соединения, которые растворяются, а наличие в растворе углекислого газа, в свою очередь, усиливает этот процесс. Особенно интенсивно он происходит в осадочных породах, в первую очередь в известняках, гипсах и других солях. В результате химического выветривания из первичных продуктов выветривания образуются вторичные минералы.

Биологические факторы выветривания действуют на горные породы одновременно с физическими и особенно с химическими. Многочисленные организмы и растения в процессе своей жизнедеятельности выделяют во внешнюю среду различные минеральные и органические кислоты, углекислый газ, кислород, которые разрушают горные породы. При разрушении горных пород и минералов часть элементов переходит в подвижное состояние, что создает благоприятные условия для произрастания растительности, которая играет ведущую роль в процессе почвообразования. Пронизывая корнями почвообразующую породу, растения извлекают из нее питательные вещества и закрепляют их в синтезированном органическом веществе, которое после отмирания растений придает почве ряд благоприятных физических свойств. При этом в процессе разрушения органического вещества образуются органические кислоты, действующие на материнскую породу и усиливающие процесс выветривания. После минерализации отмерших частей растений заключенные в них зольные элементы и азот отлагаются и накапливаются в верхнем горизонте почвообразующей породы, формируя благоприятные условия для произрастания новых растений. Растения в процессе жизнедеятельности сами выделяют различные кислоты, под действием которых труднорастворимые минеральные соединения переходят в растворимые.

Таким образом, почвообразование – это совокупность взаимно связанных явлений превращения и перемещения вещества и энергии, совершающиеся в верхнем слое земли, в результате чего образуется почва. Почвообразовательный процесс является звеном более широкого процесса-круговорота вещества и энергии, протекающего в биосфере и ее отдельных системах. Связь почвообразовательного процесса и круговорота вещества и энергии выражается в том, что между почвой и смежными природными телами (грунт, атмосфера, живые организмы) происходит взаимный обмен веществом и энергией, сопровождаемый их преобразованием. Характерной особенностью почвообразования является двухсторонний процесс перехода одной формы вещества в другую: процесс синтеза и разрушения органического вещества, процесс перехода минеральных соединений в органические и обратно.

Факторы 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. Он впервые установил, что формирование почвенного покрова теснейшим образом связано с физико-географической средой и историей ее развития, а также дал определение понятия «почва». По Докучаеву:

«Почвы – это поверхностные минерально-органические образования, которые всегда имеют свое собственное происхождение; они всегда и всюду являются результатом совокупной деятельности материнской горной породы, живых и отживших организмов (как растений, так и животных), климата, возраста страны и рельефа местности...».

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

П = f (K, О, Г, Р)Т,

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

В.В. Докучаев считал все факторы равнозначными и незаменимыми. Отсутствие одного из них исключает возможность почвообразовательного процесса. На определенных стадиях или в специфических условиях развития почвы в качестве определяющего может выступать какой-либо один из факторов. Оценивая роль факторов в процессах формирования почв, он писал: «Все эти агенты почвообразователи суть совершенно равнозначные величины и принимают равноправное участие в образовании почв». 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.

Климат как фактор почвообразования

Климат – статистический многолетний режим погоды, одна из основных географических характеристик той или иной местности – главный количественный показатель состояния атмосферы и воздействующих на почву атмосферных процессов, прежде всего поступления в почву тепла и воды. Поэтому, когда говорят о климате как факторе почвообразования, имеют в виду определенную часть атмосферы данной местности, характеризующуюся тем или иным климатическим режимом.

Климат характеризуется комплексом показателей, но для понимания процессов почвообразования в почвоведении используют только некоторые: годовое количество осадков, коэффициент увлажнения почв, среднегодовую температуру воздуха, средние многолетние температуры января и июля, сумма среднесуточных температур воздуха за период с температурой выше 10 С, продолжительность этого периода, длина вегетационного периода.

Учитывая важность гидротермического режима для почвообразования, иногда целесообразно подразделять климат на группы не по комплексу показателей, а только по температурным условиям (показателем принимается сумма среднесуточных температур выше 10 °С за вегетационный период) или особенностям увлажнения почв.

В соответствии с поступлением тепла на поверхности Земли формируются следующие термические пояса планеты:

- полярный (холодный) – сумма активных температур за год менее 600 С;

- бореальный (умеренно холодный) – 600-2000°С;

- суббореальный (умеренно теплый) – 2000-3800°С;

- субтропический (теплый) – 3800-8000°С;

- тропический (жаркий) – более 8000°С.

Значение температурного фактора в процессах выветривания и почвообразования исключительно велико. По правилу Вант-Гоффа с возрастанием температуры на 10°С скорость химических реакций увеличивается в среднем в 2-4 раза.

Определенное значение в направлении почвообразования имеет континентальность климата или амплитуда температур холодного и теплого периодов года (термическая контрастность сезонов). Континентальность во многом определяет выделение на Земле особых почвенно-географических провинций или фаций в пределах зонального распространения почв.

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 условиям увлажнения выделяются следующие главные группы климатов:

- исключительно сухие (супераридные) – среднегодовое количество осадков составляет 10-20 мм, коэффициент увлажнения – 0,2-0,1;

- засушливые (аридные) – осадков – 50-150 мм, коэффициент увлажнения – 0,5-0,3;

- умеренно сухие (семиаридные) – осадков – 200-400 мм, коэффициент увлажнения –0,7-0,5;

- влажные (гумидные) – осадков – 50-800 мм, коэффициент увлажнения – 1,0;

- избыточно влажные – осадков – 1500-2000 мм, коэффициент увлажнения – 1,2-1,5;

- особенно влажные (супергумидные) – осадков – 3000-5000 мм, коэффициент увлажнения – 1,5-3,0.

Климатические показатели имеют зональную (поясную) изменчивость, что предопределило образование на земном шаре растительных и почвенных зон. Однако в каждой почвенно-климатической зоне кроме преобладающих типов почв встречаются также и другие почвы, что определяется в большой степени неодинаковым гидротермическим режимом почв разных территорий одной и той же климатической зоны, оказывающим влияние на формирование биоценозов и течение почвенных процессов.

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

- определенное сочетание температурных условий и увлажнения обуславливает тип растительности, темпы создания и разрушения органического вещества, состав и интенсивность деятельности почвенной микрофлоры и фауны;

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

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

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