50) Роль факторов среды в энергетике почвообразования.

Почвообразование – это сложный природный процесс образования почвы из горной породы под воздействием факторов почвообразования в пределах биогеосферы Земли.

Почвообразование – важное звено в процессе геологического и биологического круговорота вещества и энергии. Геологический круговорот – это процесс переноса веществ с суши в океан и обратно. Биологический круговорот – это совокупность процессов обмена веществом и энергией между почвой, материнской горной породой, атмосферой и биотой.

Основные факторы почвообразования

Почвообразовательный процесс протекает под влиянием внешних по отношению к почве природных условий – факторов почвообразования. Факторы почвообразования следует разделить на два типа: природные (естественные) и антропогенные (искусственные).

Природные (естественные) факторы.

Выделяют шесть природных факторов почвообразования:

1. материнские, или почвообразующие горные породы;

2. климат;

3. рельеф;

4. растения и живые организмы;

5. земное тяготение

6. время.

Все природные факторы являются равнозначными. Каждый из них оказывает свое специфическое влияние на почвообразование и без участия какого-либо из них почвообразование невозможно.

Почвообразующая порода является той основой, из которой формируется почва. Минеральная часть в подавляющем большинстве почв составляет 90 –95% почвенной массы. Выделяют две основные функции материнской горной породы в почвообразовании: формирование состава почвенных масс и подстилающей породы.

Климатический фактор определяет обеспеченность почвообразования влагой (атмосферные осадки) и энергией (солнечная радиация – свет и тепло). Климат на различных широтах земного шара различен. Различают арктический, субарктический, умеренный, субтропический и тропический климат. В соответствии с климатическими условиями различают и растительные зоны, отличающиеся количеством растительного органического вещества, и, соответственно, скоростью и продолжительностью биологического круговорота и тип процесса почвообразования. 

Рельеф определяется характером чередования пониженных и повышенных участков суши. Различают три вида рельефа: микрорельеф (колебания высот до нескольких метров); мезорельеф (колебания высот до нескольких десятков метров); макрорельеф (колебания высот от нескольких десятков до нескольких сот метров). Влияние рельефа связано с количеством поступающего на поверхность почвы света, тепла и влаги. 

Функции растительных и живых организмов в почвообразовании весьма разнообразны. Почвообразование является биогенным процессом, и оно начинается с момента появления растений и живых организмов на массивно-кристаллических или осадочных породах. Растительные и живые организмы являются единственным источником органического вещества, которое служит материалом для образования почвенного гумуса. 

Земное тяготение. А.А. Роде и В.Н. Смирнов считают гравитационное поле Земли фактором, который определяет нисходящий процесс передвижения жидких и твердых веществ.

Время. Возраст почв исчисляется с начала почвообразовательного процесса.  Почва – природное, постоянно изменяющееся природное тело. Считается, что тот вид, который сегодня имеют все существующие на Земле почвы, представляет собой лишь одну из стадий в длительной и непрерывной цепи их эволюции, а отдельные теперешние почвенные образования, в прошлом представляли другие формы и в будущем могут подвергнуться существенным превращениям даже без резких изменений внешних условий.

Энергетика почвообразования представляет собой открытую гетерогенную и многофазную термодинамическую систему. В настоящее время почвоведение еще не располагает необходимым запасом фактического материала для полного энергетического анализа почвы как термодинамической системы. Сейчас мы можем рассматривать лишь отдельные составляющие энергетических процессов в почвах.

Поступление энергии в систему при почвообразовании (на основе первого закона термодинамики в приложении к почвам) происходит двумя путями: в процессе теплообмена и в процессе биогеохимического массообмена в ландшафте. Поэтому энергетика почв связана не только с радиацией, но и с биогео-химической аккумуляцией и миграцией веществ. Соотношение количества энергии, поступающей в почву в тепловой форме и расходуемой на работу почвообразовательного процесса в ходе развития почвы из материнской породы и ее дальнейшей эволюции, подробно рассмотрено В.Р.Волобуевым и названо им «энергетическим балансом почвообразования».

Согласно исследованиям В. Р. Волобуева, энергетический баланс почвообразования можно представить в следующем виде:

Q = w1 + w2 + b1 + b2 + i1 + i2 + g + c,

где Q — количество энергии, участвующей в почвообразовании (в основном это солнечная радиация);

w1 — энергия, расходуемая в явлениях физического разрушения почвообразующих пород;

w2 — энергия химического разложения минералов почвообразующих пород в процессе выветривания;

b1 — энергия, аккумулируемая в гумусовом веществе;

b2 — энергия, расходуемая в биологических реакциях преобразования органических и минеральных веществ;

i1 — энергия, расходуемая на испарение с поверхности почвы и растений;

i2 — энергия, расходуемая в процессе транспирации;

g — потери энергии в процессах механической миграции солей и мелкозема в почве;

с — энергия, расходуемая в процессе теплообмена в системе почва—атмосфера (в годовом балансе в большинстве случаев близка к нулю).

Суммарные затраты энергии на почвообразование весьма различны в пределах природных вариаций гидротермических условий. В тундрах и пустынях они составляют 2—5 ккал (8—21 кДж)/см2 в год, в черноземных степях — 15— 30 (63—126), во влажных тропиках — до 70 ккал (293 кДж)/см² в год.