КЛИМАТ КАК ФАКТОР ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
Факторы почвооб разования — элементы природной среды, под влиянием и при участии которых формируется почвенный покров земной поверхности.
Основы учения о факторах почвообразования разработал основоположник генетического почвоведения В.В.Докучаев. Классическое определение процесса образования почвВ. В. Докучаев сформулировал следующим образом: «Почвы всегда имеют свое собственное происхождение, они всегда и всюду являются результатом совокупной деятельности материнской горной породы, живых и отмерших организмов (как растений, так и животных), климата, возраста страны и рельефа местности».
Климат, рельеф, материнские горные породы и отмершие организмы — элементы природной среды. Возраст территории отражает развитие почв во времени. Все эти почвообразователи принимают равноправное участие в образовании почв. Вместе с тем подобное «равноправие» факторов отнюдь не означает, что каждый из них везде и всегда оказывает одинаковое влияние на процесс почвообразования. При постоянном и обязательном действии всех факторов (их совокупности) характер проявления каждого из них или относительная роль отдельных факторов в почвообразовании существенно изменяется. Каждый из факторов почвообразования, различаясь по своему существу, эффекту и значению, остается незаменимым. Сочетание факторов почвообразования — это комбинация экологических условий, необходимых для развития почвообразовательного процесса. При отсутствии одного из факторов исключается возможность формирования почв. Наряду с отмеченными пятью природными факторами почвообразования выделяют еще шестой — антропогенный фактор (производственная деятельность человека), оказывающий как прямое, так и косвенное влияние на почвообразование и почвенный покров.
Рассматривая климат как фактор почвообразования, необходимо иметь в виду, что в данном случае физическое тело природы — атмосфера, а климат — главный показатель атмосферных процессов, воздействующих на почву. Климат представляет собой статистический многолетний режим погоды на определенной территории. Он характеризуется средними показателями метеорологических элементов (температура, осадки, испаряемость и т. д.) и их крайними значениями, которые дают представление об амплитудах колебаний того или иного параметра в течение суток, сезона, года. Главные показатели климата — количество поступающей на земную поверхность солнечной радиации и количество выпадающих осадков. Солнечная радиация — важнейший источник энергии для большинства явлений, происходящих в биосфере Земли, в том числе и как почвообразовательного процесса. Космический приток солнечной энергии на верхней границе атмосферы составляет около 8,4 кДж/(см 2 ×мин), однако поверхности Земли достигает не более 50 %. Примерно 30 % солнечной радиации отражается от атмосферы в космос, около 20 % поглощается парами воды и пылью в атмосфере и небольшая часть поступает на земную поверхность уже в виде рассеянной радиации.
Лучистая энергия Солнца, достигающая земной поверхности, превращается в другие формы энергии. Часть ее в процессе фотосинтеза, осуществляемого зелеными растениями, трансформируется в химическую энергию, аккумулирующуюся в органических соединениях. Большее количество солнечной радиации, поглощаясь почвой, превращается в тепловую энергию, которая в дальнейшем расходуется на нагревание почвы и приземного слоя воздуха, на испарение почвенной влаги.
С помощью тепловой энергии, затрачиваемой на нагревание почвы, вней создается соответствующий температурный режим. Тепловые условия почвообразования на земной поверхности весьма разнообразны. В соответствии с поступлением тепла на поверхность Земли формируются термические пояса (группы) климатов планеты:
Полярный (холодный) -23. -15 ; 2 ×мин)
Бореальный (умеренно холодный) -4. +4 ; 42.. .84
Суббореальный (умеренно теплый) +10 ; 84. 209
Субтропический (теплый) +15; 209. 251
Тропический (жаркий) +32;251. 335
В целом, от полюсов к экватору наблюдается закономерное увеличение количества тепла, поступающего на земную поверхность, что оказывает огромное влияние на формирование кор выветривания и характер почвообразовательных процессов. Известно, что с увеличением температуры на каждые 10 0 С скорость химических реакций возрастает в 2. 4 раза. При повышении температуры увеличивается и степень диссоциации многих химических соединений. Так, если степень диссоциации воды при 0 0 С принять за 1, то при 10 0 С она возрастет в 2,7 раза, при 20 0 С — в 3,5, а при 35 0 С — в 4,5 раза. С повышением температуры увеличивается и диссоциация угольной кислоты, растворенной в воде. Поэтому по мере роста температуры все большее количество ионов водорода будет вовлекаться в процессы выветривания и почвообразования. Кроме того, чем выше радиационный баланс местности, тем более активно функционирует почвенная биота, больше синтезируется растительной биомассы и выше биологическая продуктивность территории. Поэтому процессы выветривания и почвообразования в тропиках протекают гораздо интенсивнее, чем в умеренном климате и тем более в полярных областях. По мере увеличения радиационного баланса от полярного пояса к тропическому существенно возрастает интенсивность элементарных почвенных процессов, обусловливающих как глубокую трансформацию горных пород и иллювирование продуктов почвообразования, так и сопровождающихся поступлением, синтезом и аккумуляцией новых минеральных и органических соединений и их производных. Однако при этом на характер выветривания и почвообразования в значительной степени влияютусловия увлажнения конкретной территории, т. е. количество выпадающих осадков.
Атмосферные осадки — важнейший источник воды в почве, без которой невозможно протекание химических, физико-химических и биологических процессов, а следовательно, и реализация почвообразующего эффекта лучистой энергии Солнца. Атмосферные осадки, выпадающие на сушу, — это часть воды, участвующей в мировом круговороте между океаном, атмосферой и континентами. Их ежегодное количество в среднем составляет более 100 тыс, км 3 . Это та влага, которая вовлекается в процессы выветривания, почвообразования и в создание биомассы. Ее значение в этих процессах исключительно велико. Сатмосферными осадками в почву поступают пыль, оксиды азота, аммиак, соединения серы, а в индустриальных районах и различные токсичные вещества, в результате чего происходит загрязнение почвенного покрова. Влагу атмосферных осадков, удерживаемую в почвенных горизонтах, растения используют для создания биомассы, которая в последующем становится источником гумуса, энергии и питательных веществ. Благодаря атмосферной влаге осуществляются процессы растворения и выщелачивания веществ, гидратация, гидролиз первичных и вторичных минералов. С движением воды связаны миграционные процессы разнообразных соединений в почвенном профиле, приводящие к расчленению его на генетические горизонты, а также эрозия и переотложение смытого материала.
Количество атмосферных осадков, выпадающих в течение года в разных частях земного шара, варьирует весьма существенно. На территории абсолютных пустынь в течение длительного времени (от нескольких до 10 лет) атмосферные осадки не выпадают совершенно. В лесных областях умеренно холодного пояса ежегодно выпадает до 500-800 мм осадков. Количество атмосферных осадков, ежегодно выпадающих во влажных субтропиках, составляет 1500-2500 мм, а в экваториальных областях влажных тропиков достигает иногда 7-10 тыс. мм. Некоторые районы в дельте Ганга и Брахмапутры получают до 14 тыс. мм осадков в течение года. В целом поступление атмосферных осадков существенно возрастает от полюсов к экватору. Внутри континентов в распределении атмосферных осадков наблюдаются существенные отклонения от общепланетарной схемы. Они обусловлены особенностями атмосферной циркуляции, размерами материков, конфигурацией и высотой горных сооружений, наличием низменностей, удаленностью местности от побережья морей и океанов, близостью холодных или теплых морских течений. В зависимости от этого на той или иной территории складывается водный режим определенного типа, не всегда соответствующий поясному характеру распределения осадков.
Для характеристики влагообеспеченности территории используют коэффициент увлажнения (КУ),введенный в практику почвоведения Г. Н.Высоцким (1904) и детально разработанный Б. Г. Ивановым (1948). Его вычисляют по формуле КУ=А : Е, где А— среднемноголетнее количество осадков за год, мм; Е — испаряемость за тот же период, определенная по испарению с поверхности водоемов, мм.
В соответствии с этим коэффициентом по условиям атмосферного увлажнения выделяют климатические области (группы климатов) и сопряженные с ними почненно-растительные зоны.
Между характером почвенного покрова и количеством выпадающих осадков существует тесная взаимосвязь, которая проявляется следующим образом. В аридных регионах, где резко выражен дефицит атмосферных осадков, формируются почвы с высокой засоленностью и карбонатностью. Они бедны гумусом, вторичными минералами, имеют щелочную реакцию и низкую поглотительную способность. По мере увеличения количества выпадающих осадков активизируется процесс выноса из почвенного профиля легко- и труднорастворимых солей, снижается реакция среды, возрастают содержание гумуса, вторичных глинистых минералов и поглотительная способность почв. В областях повышенного увлажнения распространены почвы с кислой и сильнокислой реакцией среды, почвенный профиль которых почти полностью отмыт от водорастворимых хлоридов, сульфатов и карбонатов щелочных и щелочно-земельных элементов. Почвы обогащены гидроксидами и оксидами железа и алюминия, содержат мало гумуса и глинистых минералов с разбухающей кристаллической решеткой, что наряду с развитием амфолитоидности обусловливает невысокую емкость катионного обмена.
Для формирования почв большое значение имеют не только общие условия увлажнения, но также интенсивность выпадения осадков и распределение их по сезонам года. В периоды наибольшего поступления осадков происходит разбавление почвенных растворов и развитие сезонных нисходящих токов влаги, способствующих перемещению растворенных веществ и тонкодисперсных частиц. В пустынях сезонное нисходящее движение почвенных растворов происходит не ежегодно и составляет лишь несколько сантиметров. В условиях степи и саванн сезонное нисходящее движение влаги распространяется на глубину 50.. .70 см, а иногда на 2. 3 м.
Во влажных регионах в дождливый сезон нисходящее передвижение влаги распространяется на весь почвенный профиль и кору выветривания вплоть до грунтовых вод. Это наблюдается в северных лесных областях, субтропиках и тропиках.
В периоды наибольшего увлажнения в почвах нередко создаются анаэробные условия и развиваются восстановительные процессы, соединения элементов с переменной валентностью переходят в подвижные формы и вовлекаются в миграционные процессы. Интенсивные дожди в районах с расчлененным рельефом вызывают эрозию, в результате чего смывается верхний, наиболее плодородный слой почвы. В сухие и жаркие периоды нисходящее движение сменяется восходящим в результате испарения и транспирации почвенной влаги. Увеличивается концентрация почвенных растворов, вследствие чего выпадают в осадок соединения с низкой растворимостью, коагулируют почвенные коллоиды, синтезируются новые соединения, в том числе глинистые минералы.
Важное значение имеют интенсивность и продолжительность холодных, теплых, дождливых и засушливых периодов. От степени выраженности этих процессов, их сочетания зависят тип растительности, состав и активность почвенной биоты, темпы создания и разрушения органического вещества, направление и скорость выветривания, характер миграционных процессов.
В процессах почвообразования большую роль играют почвенно-климатические условия, которые не тождественны атмосферно-климатическим.
Климат почвы это многолетний режим температуры и влажности и их географическое распределение, зависящее от комплекса природных факторов и производственной деятельности человека.
Источник
Климат как фактор почвообразования
Климат оказывает прямое воздействие на почвы и почвенный покров.
Он определяет характер водно-теплового режима почв и энергетику процессов почвообразования. Климат влияет на растительный покров, являющийся важным фактором развития почв.
Климат — это средний многолетний показатель состояния атмосферы, характеризующий режимы погоды и воздействие атмосферных процессов на почву. Климат обусловлен взаимодействием солнечной радиации с земной поверхностью, циркуляцией воздушных масс, теплообменом и влагооборотом. Важные характеристики климата как фактора почвообразования — радиационный баланс, среднемноголетние значения температур и сумм годовых активных температур воздуха (более 10 °С). Они влияют в многолетнем плане на формирование зонального распределения типов почв.
Планетарные почвенно-биоклиматические пояса
Температура воздуха, ветер, осадки и испарение создают температурно-влажностный режим погоды каждой местности (ландшафта, региона, зоны, страны, материка).
Температура
Количество солнечной радиации, поступающей на поверхность почвы, зависит от широты местности (на экватор поступает максимум солнечной энергии), угла падения солнечных лучей на поверхность элементов рельефа и высоты местности над уровнем моря. Закономерности поступления солнечной радиации описываются законом географической (природной) зональности. Наблюдается прямая зависимость температуры почвы и атмосферного воздуха от почвенно-биоклиматического пояса.
Температура почвы и воздуха по почвенно-
биоклиматическим поясам, °С (по В.Н.Димо, 1968)
Затраты энергии на процессы почвообразования зависят от количества солнечной энергии, поступающей на земную поверхность, и связаны с радиационным балансом и температурой воздуха. Поступающая в почву энергия расходуется на процессы разной природы: физического и химического выветривания, круговорота тепла и влаги в почвенной толще, биологического превращения и миграции веществ в почвенном профиле.
Наибольшая доля энергии почвообразования (от 95,0 до 99,5 %) идет на испарение и транспирацию. Остальная энергия расходуется на циклические биологические процессы: синтез органического вещества в почве — от 0,5 до 5,0 %, разложение минералов почвообразующих пород — 0,01 %.
Суммарные затраты энергии на почвообразовательные процессы существенно различаются в разных географических зонах. Они минимальны в тундрах и пустынях — от 2 000 до 5 000 кал/(см 2 ·год) и очень велики во влажных тропических областях — от 60 000 до 70 000 кал/(см 2 ·год). Для лесного и степного почвообразования в умеренном поясе затраты составляют от 10 000 до 40 000 кал/(см 2 ·год). Затраты энергии на почвообразовательные процессы в условиях высокого увлажнения возрастают от тундры к тропикам более, чем в 20 раз. Основным аккумулятором энергии Солнца в почвенной толще является гумус почвы. В почвенном гумусе связано до 1019 ккал солнечной энергии.
Следствие большого разброса величин затрат энергии на почвообразовательные процессы — разная степень преобразования минеральной массы почвы. Во влажных тропиках в почвах разрушены практически все первичные минералы, а доля оксидов железа и алюминия (результат почвообразования) составляет до 50 % валового химического состава почвы. В почвах тундры минеральный состав изменен в минимальной степени.
Осадки
Количество атмосферных осадков, выпадающих на поверхность почвы в разных природных условиях, зависит от многих факторов: географической широты и долготы, высоты местности над уровнем моря, особенностей атмосферной циркуляции и удаленности от морей. Атмосферная влага (осадки, транспирация) служит основным источником увлажнения почв и образования жидкой фазы почвы.
Климатические области (по М.И. Будыко, 1974)
Для характеристики климата как главного фактора, определяющего годовой режим увлажненности почв, используется коэффициент увлажнения (КУ).
где Рос — среднемноголетняя (месячная) сумма осадков, мм; Еис — испаряемость за тот же период, мм. Территории, где КУ >1,0 мм, считаются влажными (гумидными), а с КУ
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник