Факторы почвообразования План лекции n n n

Факторы почвообразования

План лекции n n n n 1. Учение Докучаева В. В. о факторах почвообразования 2. Климат как фактор почвообразования 3. Рельеф как фактор почвообразования 4. Почвообразующие породы как фактор почвообразования 5. Почвенная биота как фактор почвообразования 6. Антропогенный фактор почвообразования 7. Время как фактор почвообразования

Вопрос 1 Факторы почвообразования — элементы природной среды, включают: n климат, n рельеф, n почвообразующие породы, n живые и отмершие организмы, n возраст местности, n антропогенная деятельность, оказывающая существенное влияние на почвообразование

Факторы почвообразования П = f(К, Р, Г, О)T, где П — почва, К — климат, Р — рельеф, Г — горные породы, О — организмы, Т — время

Вопрос 2 КЛИМАТ КАК ФАКТОР ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ – оказывает разностороннее влияние на развитие биологических и биохимических процессов; водно-воздушный, температурный и окислительно-восстановительные режимы почв; превращения минеральных соединений в почве (направление и темп выветривания, аккумуляция продуктов почвообразования и др. ); процессы ветровой и водной эрозии почв

С климатическими условиями связаны энергетические особенности почвообразования Климат оказывает прямое и косвенное влияние на почвообразование Прямое влияние сказывается в непосредственном воздействии элементов климата (увлажнение почвы влагой осадков и ее промачивание, нагревание и охлаждение и т. п. ), косвенное влияние проявляется через воздействие климата на живые организмы

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

Климат – результат взаимодействия многих природных факторов, главные из которых: • • • приход и расход лучистой энергии Солнца; атмосферная циркуляция, перераспределяющая тепло и влагу; влагооборот, неотделимый от атмосферной циркуляции

Каждый из перечисленных факторов климата зависит от географического положения местности (широты, высоты над уровнем моря и т. д. ) Ведущим фактором общеземного климата является солнечная радиация, количество которой сильно различается в зависимости от местоположения данной территории Общий приток тепла к земной поверхности измеряется радиационным балансом

Наклон земной оси по отношению к плоскости эклиптики (плоскости орбиты Земли)

Орбита Земли очень близка к круговой

Схема движения Земли вокруг Солнца и смены времен года

Общепланетарное значение климата сказывается прежде всего в распределении по поверхности суши земного шара почвеннобиоклиматических поясов, зон и областей

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

Радиационный баланс — разность между радиацией, поглощенной земной поверхностью и эффективным излучением. Радиационный баланс (R, к. Дж·см-2·год-1) составляет: R = (Q + q)(1 A) E, где Q — прямая радиация; q — рассеянная радиация; А — альбедо (доли единицы); Е — эффективное излучение поверхности

Биоклиматические показатели — факторы, определяющие требовательность биологических объектов к свету, теплу и влаге

Атмосферные осадки — количество воды в жидком или твердом состоянии (дождь, роса, снег, иней, град), выпавшей на земную поверхность или на иные предметы в определенном месте за сутки, месяц, год и т. д. , либо за определенный промежуток времени, либо в многолетнем среднем Cумма осадков измеряется толщиной слоя (мм) выпавшей воды

Определенное сочетание температурных условий и увлажнения обусловливает тип растительности, темпы создания и разрушения органического вещества, состав и интенсивность деятельности почвенной биоты

С главными термическими группами климатов в почвообразовании сопряжены: • • • тепловой режим почв скорость химических и биохимических процессов биологическая продуктивность при оптимальном увлажнении

Атмосферное увлажнение — степень снабжения местности влагой, необходимой для развития растительности Атмосферное увлажнение характеризуется: • коэффициентом увлажнения по Н. Н. Иванову; • радиационным индексом сухости по М. И. Будыко; • гидротермическим коэффициентом по Г. Т. Селянинову

Коэффициент увлажнения (КУ) — отношение количества осадков, выпадающих на поверхность почвы в течение одного года, к количеству влаги, испаряющейся с открытой поверхности за тот же период

В зависимости от КУ различают климаты: • • • экстрагумидные (очень влажные) - КУ > 1, 33 гумидные (влажные) - КУ = 1, 00 -1, 33 семигумидные (полувлажные) - КУ = 0, 55 -1, 00 семиаридные (полусухие) - КУ = 0, 33 -0, 55 аридные (сухие) - КУ = 0, 12 -0, 33 экстрааридные (очень сухие) - КУ < 0, 12

Радиационный индекс сухости — доля радиационного баланса, которая тратится на испарение осадков K = R/ r, где R - радиационный баланс, к. Дж·см-2·год-1; r - количество осадков в год, мм; - скрытая теплота фазовых преобразований воды (Дж/г)

Радиационный индекс сухости • • • северная тундра - 0, 37 -0, 40 южная тундра - 0, 40 -0, 55 лесотундра - 0, 55 -0, 56 северная тайга - 0, 56 -0, 60 средняя тайга - 0, 60 -0, 75 южная тайга - 0, 75 -0, 85 широколиственные леса - 0, 85 -1, 00 лесостепь - 1, 00 -1, 30 степи - 1, 30 -2, 50 северные полупустыни - 2, 50 -4, 00 южные полупустыни и пустыни - 3, 00 -15, 00

Термические группы климатов — климаты, основа выделения которых — сумма среднесуточных температур выше 10°С за вегетационный период ( t )

Сумма температур воздуха выше 10°С: • для полярных (холодных) климатов - менее 600°С • для бореальных (холодно-умеренных) - 600 -2000°C • суббореальных (тепло-умеренных) - 2000 -3800°C • субтропических (теплых) - 3800 -8000°C • тропических (жарких) - более 8000°C

Гидротермический коэффициент (ГТК) - одна из характеристик климата, представляющая собой отношение (%) суммы осадков в мм за период с температурами выше 10°С к сумме температур за тот же период (°С). Наиболее распространен ГТК Селянинова (К): К = R/ t где R — суммарное количество осадков (в мм) за период с температурами выше 10°C, t — сумма температур выше 10° C за это же время. Например, северная граница степной полосы совпадает с ГТK = 1, а северная граница полупустынь с ГТK = 0, 5

Гидротермический коэффициент (ГТК) - одна из характеристик климата, представляющая собой отношение (%) суммы осадков в мм за период с температурами выше 10°С к сумме температур за тот же период (°С)

Наиболее распространен ГТК Селянинова (К): К = R/ t где R — суммарное количество осадков (в мм) за период с температурами выше 10°C, t — сумма температур выше 10° C за это же время Например, северная граница степной полосы совпадает с ГТK = 1, а северная граница полупустынь с ГТK = 0, 5

вопрос 3 РЕЛЬЕФ КАК ФАКТОР ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ - главный фактор перераспределения солнечной радиации и осадков по земной поверхности в зависимости от экспозиции и крутизны склонов. Он оказывает влияние на водный, тепловой, питательный, окислительновосстановительный и солевой режимы

Рельеф — совокупность форм горизонтального и вертикального расчленения земной поверхности, образующихся в результате взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов

Различная направленность рельефообразующих процессов выражается в том, что эндогенные процессы создают положительные или отрицательные формы земной поверхности (тектонические процессы) или только положительные (вулканические процессы), а экзогенные разрушая горные породы и, переотлагая разрушенный материал, стремятся сгладить эти формы и привести поверхность земли к одному уровню

Различают три группы форм рельефа макрорельеф, мезорельеф, микрорельеф: Макрорельеф — рельеф, представляющий собой горные хребты, возвышенности, равнины. Мезорельеф — рельеф, представляющий собой холмы, сопки, долины, балки, межбалочные водоразделы, овраги. Микрорельеф — рельеф, представляющий собой небольшие неровности на склонах долин, бессточные западины на выравненных участках, кочки, канавы

Экспозиция склона - разная направленность элемента рельефа по отношению к странам света - способствует тому или иному поступлению тепловой энергии Солнца на единицу площади поверхности суши и обусловливает перераспределение тепла и влаги

Экспозиция склонов В Северном полушарии склоны южной экспозиции являются самыми обеспеченными теплом, склоны северной экспозиции - самыми необеспеченными теплом, а склоны восточной и западной экспозиций занимают по теплообеспеченности промежуточное положение

В зависимости удаления уровня грунтовых вод от поверхности почв различают: n n n автоморфные почвы полугидроморфные почвы

Вопрос 4 ПОЧВООБРАЗУЮЩИЕ ПОРОДЫ КАК ФАКТОР ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ - главный фактор определяющий гранулометрический, химический и минералогический составы почв, их физико-механические, физические, физико-химические и химические свойства Оказывает влияние на водный, тепловой, питательный, кислотный, солевой и окислительно-восстановительный режимы

Состав и свойства почвообразующей породы влияют на скорость почвообразовательного процесса и его направленность Уровень почвенного плодородия весьма четко взаимосвязан со свойствами и составом почвообразующей породы

При смене в ландшафте только почвообразующей породы и неизменности всех остальных факторов почвообразования формируется литокатена (серия почв) Вещественный состав почвообразующей породы и ее физические свойства имеют большое значение в сельскохозяйственной практике

На формирование почв оказывают существенное влияние следующие свойства почвообразующих пород: § § § гранулометрический состав (легкие и тяжелые, «теплые» и «холодные» почвы) степень карбонатности (щелочные, нейтральные и кислые почвы) а также наличие и качественный состав легкорастворимых солей (засоленные и незасоленные)

Объёмная масса, г/см 3

Удельное сопротивление почвы

По свойствам, существенным для почвообразования, можно выделить четыре основные группы почвообразующих пород:

1. Тяжелые по гранулометрическому составу (суглинистые и глинистые) некарбонатные и малокарбонатные, незасоленные 2. Легкие по гранулометрическому составу (супесчаные и песчаные) некарбонатные и малокарбонатные, незасоленные; 3. Карбонатные (многокарбонатные) незасоленные, преимущественно тяжелого гранулометрического состава; 4. Засоленные, почти все в той или иной степени карбонатные и имеющие тяжелый гранулометрический состав.

В каждой из первых трех групп можно выделить подгруппы каменистых и некаменистых почвообразующих пород. В группе засоленных пород каменистость — явление редкое

В почвенном профиле выделяются Рыхлая почвообразующая порода (обозначается индексом С) — почвообразующая порода, затронутая почвообразованием в степени, недостаточной для ее идентификации как диагностического горизонта. Допускается выделение генетических признаков Плотная почвообразующая порода (обозначается индексом М) — почвообразующая (вернее материнская) порода, на продуктах выветривания которой формируется почвенный профиль

Подстилающая порода (обозначается индексом D) — порода, которая в пределах профиля сменяет почвообразующую породу и состоит из материала, резко отличного от нее по своему генезису и внутренним свойствам, в частности по минералого-гранулометрическому составу. Допускается выделение генетических признаков. Например, водно-ледниковые пески, супеси могут подстилаться массивнокристаллическими, меловыми и другими породами. Органогенная порода (обозначается индексом ТТ) — порода, представленная торфяной залежью, залегающей глубже 50 см

Почвообразующая порода в пределах почвенного профиля может быть однородной, а может быть и неоднородной — двучленной Почвообразующая порода двучленная — такая почвообразующая порода, когда в пределах почвенного профиля, т. е. обычно до глубины 1, 0 1, 5 м, одна почвообразующая порода (покровная) сменяется другой (подстилающей)

Вопрос 5 ПОЧВЕННАЯ БИОТА КАК ФАКТОР ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ — фактор, связанный с воздействием биоты на почвенный покров, почву и почвообразовательные процессы Почвенная биота оказывает сильное влияние на все процессы почвообразования, свойства и режимы почв Велика роль биоты трансформации органического вещества почв

По словам В. И. Вернадского, «. . . на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а поэтому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом»

В. И. Вернадский нашел, что вся биомасса на суше составляет n· 1012 т. По подсчетам В. А. Ковды биомасса, создаваемая всеми видами организмов на суше, равна примерно 3· 1012… 1· 1013 т, в том числе: леса: n· 1011…п· 1012; травы n· 1010…n· 1011; животные n· 109; микроорганизмы n· 108 9.

Фиксированная солнечная энергия, содержащаяся в биомассе суши, составляет n· 1019 к. Дж В гумусовой оболочке Земли сосредоточено такое же количество энергии (n· 1019… n· 1020 к. Дж), как и во всей биомассе суши

Тип растительной ассоциации определяет скорость, объём характер и химизм биологического круговорота элементов. Например, ёмкость биологического круговорота в травянистых ценозах ниже, нежели в лесных сообществах, однако интенсивность круговорота в первых значительно выше, а, следовательно, быстрее и скорость обращения отдельных элементов в цикле биологического круговорота

В зависимости от химического состава минерализующихся остатков создается определенный тип биологического круговорота в различных растительных ассоциациях. Так, для еловых насаждений он определяется как кальциево-азотный, для широколиственных лесов как азотнокальциевый, для злаковых лугов как азотно-калиевый, а для галофитной растительности как хлоридно-натриевый

Наряду с высшей растительностью большое влияние на процессы почвообразования оказывают многочисленные представители почвенной биоты беспозвоночные и позвоночные, грибы, протисты, хромисты, бактерии и археи, населяющие различные горизонты почвы и живущие на ее поверхности

Вся почвенная биота находится в тесной связи с эколого-географическими закономерностями распределения почв по лику земного шара и отражает специфику взаимоотношений, складывающихся между представителями органического мира и другими факторами почвообразователями

Вопрос 6 АНТРОПОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ как ФАКТОР ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ — фактор, связанный с воздействием человека на почвенный покров, почву и почвообразовательные процессы Хозяйственная деятельность человека оказывает влияние на все факторы почвообразования, свойства и режимы почв

Антропогенное воздействие — любой вид деятельности человека (производственной, рекреационной, военных действий и др. ), оказывающей влияние на окружающую среду

Выделяют следующие виды отрицательного антропогенного воздействия на почвы: 1) уничтожение почвы при строительстве и добыче полезных ископаемых, 2) опустынивание, 3) химическое загрязнение почв, 4) тепловое воздействие на почвы, 5) деградация почв при обработке и использовании, 6) уменьшение видового разнообразия педобиоты

Отмечаются такие последствия деградации почвенного покрова, как: 1) разрушение структуры; 2) засоление; 3) дегумификация; 4) эрозия

Дегумификация почв — процессы, при осуществлении которых снижаются содержание и качественный состав органического вещества почв Дезагрегация — разрушение почвенных агрегатов под влиянием механических воздействий, дегумификации, засоления и других причин Деструкция (от лат. destructio) — разрушение, нарушение нормальной структуры чего-либо Истощение почвы — обеднение элементами питания и уменьшение биологической активности почвы в результате ее нерационального использования

Потери почвенных ресурсов при строительстве и добыче полезных ископаемых — отчуждение части территории с растительностью и почвами под города, поселки, промышленные предприятия, различные сооружения, шахты и дороги. Общая площадь земель, занятых населенными пунктами, промышленными предприятиями, горными разработками и наземными коммуникациями, составляет около 3 млн. км 2, а ежегодное отчуждение земель для этих целей — 8 млн. га

Влияние техногенного использования почв на окружающую среду — вторичные явления, возникающие в результате антропогенного воздействия на почвенный покров. Выделяют следующие разновидности влияния техногенного использования почв на окружающую среду: 1) запыление атмосферы, 2) вынос твердого материала речным стоком, 3) вынос солей дренажным стоком

Можно выделить положительные аспекты антропогенного воздействия на почвы: 1) интродукция живых организмов в почвы, 2) интродукция растений, 3) мелиорации

Вопрос 7 Время или возраст страны как фактор почвообразования В числе факторов почвообразования наряду с климатом, горной породой, живыми организмами и рельефом местности В. В. Докучаевым было названо время или возраст страны В. В. Докучаев определил почву как естественно-историческое тело, подчеркнув тем самым идею изменения почв во времени или эволюции почв

По современным представлениям время занимает особое место, несоразмеримое с другими факторами почвообразования, оно является объективной формой существования всего материального мира, в том числе и почв. Почва возникла на определенной стадии развития Земли, развивалась в течение всей истории биосферы Земли и продолжает развиваться сейчас

В процессе формирования почвы все факторы являются 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

Факторы почвообразования П = f(К, Р, Г, О)T, где П — почва, К — климат, Р — рельеф, Г — горные породы, О — организм, Т — время