5.2 Основные факторы почвообразования.
Основные факторы почвообразования – климат, материнская порода, растительный и животный мир, рельеф и геологический возраст территории, а также хозяйственная деятельность человека.
Рис. 5.1. Взаимосвязь почвообразующих факторов и почвы во времени
Материнская порода в процессе почвообразования превращается в почву и от её гранулометрического (механического) состава и структурных особенностей зависят физические свойства почв – водо- и воздухопроницаемость, водоудерживающая способность и пр., а следовательно, водный и тепловой режим почвы, воздушный режим, скорость передвижения веществ в почве и др. Минералогический состав материнской породы определяет минералогический и химический состав почв и первоначальное содержание в ней элементов питания для растений. По окончании почвообразовательного процесса материнская порода становится по отношению к почве подстилающим телом и влияет на обмен газами, влагой и растворенными в ней солями и тепловой энергией между ней и почвенной толщей.
Климат.
Для почвенных процессов важнейшее значение имеют климатические показатели, характеризующие температурные условия и увлажнение, так как с ними связаны водно-температурный режим почв и биологические процессы. Главный источник энергии – солнечная радиация, а основной источник увлажнения – атмосферные осадки. Постоянный тепло- и влагообмен между почвой и атмосферой формирует гидротермический режим почвы.
По сумме среднесуточных температур выше 10°С за вегетационный период выделяют главные термические группы климата:
холодные (полярные) – менее 600 °С;
холодно-умеренные (бореальные) – 600-2000 °С;
тепло-умеренные (суббореальные) – 2000-3800 °С;
теплые (субтропические) – 3800–8000 °С;
жаркие (тропические) – более 8000 °С.
С этим показателем связаны тепловой режим почв, скорость химических и биохимических процессов, биологическая продуктивность при оптимальном увлажнении. Территории с климатом, соответствующим указанным термическим группам, располагаются в виде широтных поясов земного шара. Для широтного пояса характерны не только сумма среднесуточных температур, но и определенные типы растительности и почв, разнообразие которых зависит от увлажнения. Эти пояса называются почвенно-биоклиматическими, или почвенно-биотермическими.
Условия увлажнения определяют водный режим, окислительно-восстановительный потенциал почв, степень выветрелости и вышелоченности и оцениваются коэффициентом увлажнения, представляющим собой отношение количества осадков к испаряемости с открытой водной поверхности. По условиям увлажнения осадками (по коэффициенту увлажнения КУ по Высоцкому–Иванову) при равных термических условиях различают шесть главных климатических групп:
очень влажные (экстрагумидные) – КУ > 1,33;
влажные (гумидные) – КУ = 1,33+1;
полувлажные (семигумидные) - КУ = 1+0,55;
полусухие (семиаридные) – КУ = 0,55+0,33;
сухие (аридные) – КУ = 0,33+0,12;
очень сухие (экстрааридные) – КУ < 0,12.
Климат является важным фактором развития биологических и биохимических процессов. Определенное сочетание температуры и увлажнения обусловливает тип растительности, темпы создания и разрушения органического вещества, состав и интенсивность деятельности почвенной микрофлоры и фауны. Климат оказывает огромное влияние на водно-воздушный, температурный и окислительно-восстановительный режимы почвы. С климатическими условиями тесно связаны процессы превращения минеральных соединений в почве, эрозионные процессы.
Рельеф местности. Рельеф как главный фактор перераспределения солнечной радиации и осадков в зависимости от экспозиции и крутизны склона оказывает влияние на водный, тепловой, питательный, окислительно-восстановительный и солевой режимы почв, развитие эрозионных процессов. Кроме того, изменение рельефа способствует эволюции растительности и почв.
В зависимости от положения в рельефе и соответствующего ему перераспределения осадков выделяют следующие группы почв:
автоморфные почвы – на ровных поверхностях в условиях свободного стока поверхностных вод при глубоком залегании грунтовых вод (более 6 м);
полугидроморфные почвы – при кратковременном застое поверхностных вод или при залегании грунтовых вод на глубине 3–6 м (капиллярная кайма может достигать корней растений);
гидроморфные почвы – в условиях длительного поверхностного застоя вод или при залегании грунтовых вод на глубине менее 3 м (капиллярная кайма может достигать поверхности земли).
Растительность непосредственно воздействует на почву: корни рыхлят и оструктуривают почвенную массу, извлекают из неё минеральные элементы. В естественных условиях минеральные и органические вещества поступают в почву и на её поверхность в виде корневого и наземного опада. Годовое количество опада изменяется примерно от 5–6 ц/га в пустынях и 10 ц/га, в арктических тундрах, до 250 ц/га во влажных тропических лесах. Различен и качественный состав опада: его зольность изменяется от 1 до 15%. В почвах опад подвергается воздействию микрофлоры, минерализирующей до 80–90% его массы и участвующей в синтезе гумусовых веществ, которые образуются из продуктов распада и микробных метаболитов.
Главной функцией животных в биосфере и почвообразовании следует считать потребление, первичное и вторичное разрушение органического вещества, перераспределение запасов энергии и превращение части потенциальной энергии в тепловую, механическую и химическую. Животные организмы существенно ускоряют темпы биологического круговорота веществ в биосфере и почвах. В процессе дыхания, движения, обмена организмов со средой идет последовательное окисление части углерода до двуокиси, выделение воды, паров и газов, минеральных солей, экскрементов. К этому добавляются минеральные и органические продукты посмертного разложения. Все это определяет ведущую роль биологического фактора в почвообразовании.
Возраст почв. Генезис почв протекает во времени с той или иной скоростью. Каждый новый цикл почвообразования (сезонный, годичный, многолетний) вносит свои изменения в превращения органических и минеральных веществ в почвенном профиле. От продолжительности почвообразования, даже при одинаковых его условиях, зависит степень обеднения почвы одними веществами и степень накопления других веществ, вследствие чего будут различаться и почвы разного возраста. На эволюцию почв во времени влияет также смена географических условий.
Принято различать абсолютный и относительный возраст почв. Абсолютный возраст – время, прошедшее с начала формирования почвы до настоящего времени. Он колеблется от нескольких лет до миллионов лет. Максимальный возраст имеют почвы тропических территорий, не претерпевших различного рода трансформации. На территории нашей страны абсолютный возраст почв исчисляется тысячелетиями и десятками тысяч лет. Самые молодые почвы располагаются в современной пойме. Со временем почва превращается из «молодой» в «зрелую». При этом под воздействием природных условий (климата, растительности, степени увлажнения и др.) меняются ее свойства.
Относительный возраст почв 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.
Производственная деятельность человека. Это специфический мощный фактор сознательного, направленного воздействия на почву, вызывающий изменение ее свойств и режимов (реакции при известковании, питательного режима при внесении удобрений, водно-воздушного и окислительно-восстановительного режимов при осушении и орошении и пр.) значительно более высокими темпами, чем при естественном процессе. Производственная деятельность человека, предусматривающая мероприятия по окультуриванию почв, становится решающим фактором почвообразования и повышения плодородия почв. Характер и значимость изменений почвы зависят от социально-экономических производственных отношений, уровня развития науки и техники. Неправильное использование почв без учета их свойств, условий развития может вызвать существенное их ухудшение (развитие эрозии, вторичное засоление, заболачивание, загрязнение почвенной среды и др.).