Лекция 2 Факторы почвообразования • В соответствии с учением о факторах почвообразования, почва является результатом (функцией) взаимодействия почвообразующих пород (П. п. ), растительных организмов (Р. о. ), животных организмов (Ж. о. ), климата (К. ), рельефа (Р. ), вод (В. ), деятельности человека (Д. ч. ), времени (t. ). • П = f(П. п. , Р. о. , Ж. о. , К. , Р. , В. , Д. ч. )t.
Факторы почвообразования (внутри) и факторы дифференциации почвенного покрова
• Породы – фундамет для развития почвы, в значительной мере определяет ее химический, гранулометрический и минералогический состав, физические, водные, тепловые и некоторые физикохимические свойства. Порода определяет также строение и мощность профиля, структуру почвенного покрова, исходный уровень плодородия. По генезису и составу породы весьма разнообразны. • Горные породы делятся на три группы – магматические, метаморфические и осадочные. Разнообразие вариантов петрографического состава пород является одной из причин пестроты почв в природе.
рис1
• По генезису породы делятся на : элювиальные, делювиальные, пролювиальные, аллювиальные, озерные и морские, ледниковые, эоловые, покровные. • Элювий накапливается на плоских водоразделах. • Делювий – это наносы мелкозернистой части породы, снесенные в нижние части склонов холмов. • Аллювиальные отложения откладываются в поймах рек во время половодий. • Озерные отложения имеют преимущественно глинистый, реже мелкопесчаный состав. • Ледниковые отложения подразделяются на моренные, водно-ледниковые и озерно-ледниковые. • Эоловые отложения, формирующиеся из песка разного размера (0, 05– 0, 25 мм), перенесенные ветром. • Морские отложения – слоистые с послойной сортировкой пород разного гранулометрического состава. • Покровные суглинки представлены лессовидными отложениями и лессом.
Химический, минералогический и гранулометрический состав пород • • • Основу твердой части почвы составляют: O (47, 0%), Si (33, 0), Al (7, 13), Fe (3, 8), Ca (1, 37), K (1, 36), H (1, 0), Na и Mg (по 0, 63 %), сумма которых составляет 95, 92 % от общей массы. На остальные химические элементы Периодической системы приходится 4, 08 %. В эту часть входят химические элементы, которые необходимы для образования гумуса, – C (0, 023 %), N (0, 002), P (0, 081), S (0, 085 %). Химические элементы почвы C, O, H, N используются растениями для построения клеток и тканей, а Cu, Mn, Mo, Zn, B и другие – для ускорения физиологических процессов. Физиологическая роль в жизни растений значительной части элементов достаточно не изучена. Количественное описание химического состава почв называют химической характеристикой почв. Она используется для диагностики и классификации, оценки генетических особенностей и плодородия почв. Показатели химического состава почв и почвенных компонентов можно разделить на три группы: элементарного состава почвы; вещественного состава (легкорастворимые соли, органическое вещество, гумус); группового и фракционного состава (например, гипса).
• Минералогический состав. Минералы горных пород относятся к первичным минералам в почве. Они подвергаются гидролизу с образованием вторичных, или глинистых минералов. Основу глинистых минералов составляют Si, Al, O, OH, Fe, Mg, K, Mn и другие элементы. Вторичные минералы преобладают в почвах экваториальной, тропической и субтропической зон, так как в них в течение года активно действует гидролиз. • Наиболее распространены в почвах алюмосиликаты и силикаты, которые составляют около 85 % веса земной коры. По химическому составу они очень разнообразны, однако, главные составные элементы в них – кремний, алюминий и кислород. • Всего известно более 2000 минералов, из них 230 – породообразующие, в том числе около 70 минералов встречается часто и только 25 минералов составляют основные массивы горных пород. Около 59, 5 % земной коры представлено полевыми шпатами, 16, 8 – силикатами (авгит, роговая обманка), 12 – кварцем, 3, 8 – слюдой, 3, 9 – рудными минералами, 4 % – другими минералами и водой.
• Основные группы глинистых минералов. • Монтмориллонитовая группа преобладает в черноземах и черных почвах. • Каолинитовая группа минералов преобладает в почвах экваториального, тропического и субтропического поясов (красные и желтые почвы, красноземы и желтоземы). • Гидрослюды представлены в почвах преимущественно гидромусковитом (иллитом). Гидрослюды преобладают в дерново-подзолистых почвах.
• Под влиянием почвообразования формируется специфическая по типу химизма кора выветривания (верхняя часть литосферы). В тундре, тайге и зоне широколиственных лесов кора выветривания сиаллитная (Si, Al), в степях – сиаллитная карбонатная (Si, Al, Са), в пустынях – сиаллитная засоленная (Si, Al, Cl, SO 4), в субтропических, тропических и экваториальных лесах – ферраллитная (Fe, Al). Тип химизма устанавливается по преобладающим химическим элементам.
• По размерам частиц механические фракции объединяются в две крупные группы: физический песок (сумма фракций диаметром более 0, 01 мм) и физическую глину (сумма фракций диаметром менее 0, 01 мм). Суммарно физический песок и физическая глина составляют 100 % от массы почвы. Например, если физической глины в почве 10 %, то физического песка – 90 %. Физическая глина значительно отличается от физического песка не только физическими, но и физико-химическими свойствами. Она характеризует почвеннопоглотительный комплекс относительно катионов и анионов, емкости их поглощения, выполняет буферную роль в регулировании щелочнокислотных и окислительно-восстановительных условий. Поэтому содержание в почве физической глины положено в основу классификации почв и пород по гранулометрическому составу
Классификация почв и пород по гранулометрическому составу ТАБЛИЦА 1 Наличие физической глины (% частиц < 0, 01 мм) Гранулометрический состав почв 0– 5 песок рыхлый 5– 10 песок связный 10– 15 супесь рыхлая 15– 20 супесь связная 20– 30 суглинок легкий 30– 40 суглинок средний 40– 50 суглинок тяжелый 50– 65 глина легкая 65– 80 глина средняя > 80 глина тяжелая
Биологические факторы (Р. о. , Ж. о. ) • Растительные организмы Таблица 2
• В гумусовом слое Земли сосредоточено такое же количество энергии, как и во всей биомассе суши, причем аккумулируется энергия, ассимилированная в растениях благодаря фотосинтезу. Одна из наиболее продуктивных составляющих биомассы — опад. • Процесс минерализации ежегодного опада в основном совершается в течение годового цикла. В смешанных и широколиственных лесах в гумусообразовании большее участие принимает опад травянистой растительности. Освобождающиеся при минерализации опада основания нейтрализуют кислые продукты почвообразования. • Под пологом травянистой степной или луговой растительности — масса отмирающих корней. Гидротермические условия степной зоны способствуют быстрому разложению органических остатков.
• • • Микрофауна (менее 0, 2 мм): простейшие — амебы, инфузории — до 1, 5 млн в 1 г почвы, а также нематоды, живущие во влажной почвенной среде; Мезофауна (0, 2 — 4 мм): мельчайшие насекомые, черви, приспособленные к жизни в почве с достаточно влажным воздухом; Макрофауна (4— 80 мм): земляные черви, моллюски, насекомые (муравьи, термиты и др. ); Мегафауна (более 80 мм): крупные насекомые, крабы, скорпионы, кроты, сурки, змеи, черепахи, мелкие и крупные грызуны, лисы, барсуки и другие животные, роющие в почвах норы. Среди почвенных животных абсолютно преобладают беспозвоночные, суммарная биомасса которых в 1000 раз больше, чем позвоночных. На фоне всего разнообразия фауны одними из самых важных почвообразователей считаются дождевые черви. Они составляют 90 % от всей зоомассы в почвах таежных и лиственных лесов и ежегодно пропускают через свой кишечник в разных зонах от 50 до 600 т мелкозема с площади 1 га, создавая в поверхностных гумусовых горизонтах почв мелкозернистую и комковатую структуру. Копролиты — продукты жизнедеятельности дождевых червей — по массе с площади 1 га составляют в среднем 25 т в год.
• Микроорганизмы (бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли, простейшие). В поверхностном горизонте суммарная масса микроорганизмов — несколько тонн на 1 га, причем почвенные микроорганизмы составляют от 0, 01 до 0, 1 % от всей биомассы суши. Микроорганизмы предпочитают селиться на обогащенных питательными веществами экскрементах животных. Они участвуют в гумусообразовании и разлагают органические вещества до простых конечных продуктов: газов (диоксид углерода, аммиак и др. ), воды и простых минеральных соединений. Главная масса микроорганизмов сосредоточена в верхних 20 см почвы. Микроорганизмы (например, клубеньковые бактерии бобовых растений) фиксируют азот на 2/з из воздуха, накапливая его в почвах и поддерживая азотное питание растений без внесения минеральных удобрений. РИС. 2
Климат • • • Климат — результат взаимодействия многих природных факторов, из которых главными являются: Приход и расход лучистой энергии Солнца. Атмосферная циркуляция, перераспределяющая тепло и влагу. Влагооборот, неотделимый от атмосферной циркуляции. Поверхности Земли достигает около половины солнечной энергии, причем одна часть ее отражается от атмосферы, другая часть поглощается парами воды, пыли, а остаток достигает Земли в виде рассеянной радиации. В соответствии с поступлением тепла на поверхности Земли формируются термические пояса планеты. ТАБЛИЦА 3
• Климат как фактор водного режима почв впервые обосновал Г. Н. Высоцкий. Им было введено понятие «коэффициент увлажнения территории» (К) как величина, показывающая отношение суммы осадков (Q, мм) к испаряемости (V, мм) за тот же период (К= Q/V). По его подсчетам, К для лесной зоны равен 1, 38; лесостепной — 1, 0; степной — 0, 67; сухостепной — 0, 33. ТАБЛИЦА 4
Рельеф • Роль в почвообразовании заключается в перераспределении на земной поверхности в той или иной степени следующих факторов: • 1) теплоты — радиационной энергии Солнца (влияние экспозиции склонов в разных широтах); • 2) влаги и растворенных в ней веществ в форме водных молекулярных или коллоидных растворов, а также в форме твердых взвесей при плоскостном поверхностном стоке, солифлюкции и т. д. ; следствие таких миграций — различный водный режим и генетическое разнообразие типов почв; • 3) твердых веществ; результат — различная мощность почв в зависимости от степени выноса и аккумуляции выносимого материала, а также обновление субстрата с доминантой синлитогенного почвообразования, почвообразования на постоянно обновляемом субстрате.
Вода • Вода в почве может находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном, каждое из которых имеет различные физические формы. ТАБЛИЦА 5 Форма воды Состояние воды в почве Подвижность Доступность растениям Химически связанная Ионы Н+ и О Н- Неподвижная Недоступная Кристаллизационная Молекулы Н 2 О Неподвижная Недоступная Парообразня В почвенном воздухе Подвижная Недоступная Гигроскопическая Отсорбированные молекулы Фиксированная Недоступная Капиллярная Менисковая Подвижная Доступная Гравитационная Свободная Подвижная Доступная Грунтовая Свободная Подвижная Доступная Поверхностная Свободная Подвижная Доступная Лед Свободная Неподвижная Недоступная
• Свободная вода в почвах представлена капиллярной, гравитационной и грунтовой. • Капиллярная перемещается под влиянием капиллярных сил и заполняет капилляры почв. В зависимости от положения воды в капиллярах она делится на капиллярно- подвешенную, капиллярно-подпертую, капиллярно-внутриагрегатную и стыковую. • А) Капиллярно-подвешенная вода удерживается в капиллярах благодаря разнице давления между нижним и верхним менисками. • Б) Капиллярно-подпертая вода – это вода, подпертая снизу грунтовой водой. Зона капиллярного насыщения над грунтовой водой называется капиллярной каймой. • В) Капиллярная внутриагрегатная вода удерживается в почвенных агрегатах, которые отделяются один от другого воздушным пространством. • Г) Стыковая вода образуется в местах соприкосновения почвенных частиц. • Гравитационная вода – свободная вода, которая под влиянием силы тяжести стекает вниз. Она может достигать слоя грунтовых вод или постепенно распределяется по толще почвы, переходя в капиллярную форму. • Грунтовая вода – это свободная вода, которая накапливается на водоупорном горизонте и заполняет все поры почвы, образуя водоносный горизонт.
• Различают следующие типы водного режима почв: промывной, периодически промывной, непромывной, выпотной, застойный, мерзлотный, аридный, ирригационный. Общим критерием выделения типа водного режима является коэффициент увлажнения (КУ). В разных природных зонах КУ изменяется от 0, 1 до 3, 0.
Деятельность человека • Изменения факторов почвообразования через антропогенное воздействие проявляются в разных формах: • в преобразовании почвообразующих пород (рекультивационные наносы, горные выработки, торфоразработки и т. д. ); • путем изменения форм рельефа (формирование терриконов, карьеров, дамб, планировки территорий и т. д. ); • в результате изменения климатических параметров на макро-, мезо- и микроуровнях (глобальный парниковый эффект и эффект потепления в мегаполисах, орошение почв и связанное с ним изменение микроклимата и т. д. ); • путем изменения характера биоты (сельскохозяйственные посевы культурных растений, лесонасаждения, подсечноогневое земледелие и др. ). • Антропогенное воздействие не только изменяет факторы почвообразования, но и прямо или косвенно непосредственно сказывается на почвах.
Время • Период времени, необходимого для полного формирования почвы, принято называть «характерное время» . Оно различное для разных почв и стадий их развития ТАБЛИЦА 6 Почвы Характерное время стадий, лет Признаки профиля (А—С) Появление диагностических горизонтов Зрелый профиль Тундровые глееземы 10 10— 20 200 Подзо лы 20 50— 100 1500 Дерново-подзолистые суглинистые 10 100— 500 2500 --3000 5— 10 300— 700 3000 Черноземы 5 100— 200 2500 --3000 Каштановые 10 100— 200 1500 --2000 Солонцы 10 100— 200 1000 --2000 Серые лесные
Скачать презентацию Лекция 2 Факторы почвообразования В соответствии с
Лекция 2.ppt