Возраст как фактор почвообразования. Развитие и эволюция почв
Почва как особое естественно-историческое тело, сформировавшееся в результате взаимодействия поверхностных слоев горных пород, биоты в определенных климатических, геоморфологических, гидрологических и других условиях, отличается динамичностью изменения своего состояния во времени, т.е. процесс почвообразования протекает во времени. Если климат, биота, рельеф, горная порода — относительно постоянные факторы, то время является переменным фактором.
Почва возникла на определенной стадии развития Земли, развивалась в течение эволюции Земли и продолжает развиваться сейчас, изменяться во времени.
Под развитием почв понимают постепенное образование из почвообразующей породы полностью сформированной (зрелой) почвы, достигшей динамического равновесия с данным комплексом факторов почвообразования. Но так как сами факторы почвообразования находятся в постоянном развитии (глобальные изменения климата, землетрясения, наводнения и др.), это отражается в эволюции почв во времени. Под эволюцией почв понимают изменение уже сформировавшихся почв в новые типы или подтипы, связанное с эволюцией всей природной среды. В эволюции почв различают следующие циклы:
· цикл собственно биологический (биогенный), являющийся результатом борьбы двух противоположно направленных процессов: биологической аккумуляции веществ (биологического круговорота) и геологического выноса (геологического круговорота);
· цикл биогеоморфологический, в котором почва участвует вместе со всем ландшафтом в результате эволюции рельефа земной поверхности;
· цикл биоклиматический, связанный со сменой климата и природной обстановкой в течение геологических эпох.
Ниже приводится в качестве примера несколько эволюционных рядов почв:
— засоленная почва – солонец – солодь;
— перегнойно-карбонатная почва – подзолистая почва;
— оподзоленная почва – серая лесная почва;
— чернозем – выщелочный чернозем – оподзоленный чернозем.
Изучение растительности и географических условий прошлых периодов позволяет воссоздать возможный путь развития почвообразования (табл. 9).
Первичный почвообразовательный процесс происходил в кембрийский и ордовиковский периоды, т.к. в то время существовали только низшие растения – бактерии и водоросли. В силурский, девонский, каменноугольный периоды с появлением и расселением псилофитов (низкорослых растений кустарничкового типа), хвощовых, папоротников происходили развитие и усложнение почвообразовательного процесса.
По-видимому, лишь в конце палеозоя (карбон, пермь) сложился развитый почвообразовательный процесс. Именно к этому времени относят ученые появление сплошного растительного покрова на суше. Кроме папоротников, плаунов, хвощей, появились голосемянные растения. Преобладали в этот период ландшафты лесов и болот, сформировалась зональность климата на фоне господства теплого тропического и субтропического. Следовательно, в этот период преобладали болотный и лесной тропический почвообразовательные процессы.
С середины пермского периода наступают постепенное похолодание и иссушение климата. Сухость и похолодание способствовали дальнейшему росту зональности. Именно в этот период (вторая половина перми, триас) широкое развитие получили голосемянные хвойные растения. В высоких широтах в это время шло образование кислых подзолистых почв, в низких – почвообразование шло по пути развития желтоземов, красноземов.
В юре появились диатомовые водоросли, а в следующем меловом периоде – покрытосеменные цветковые растения. С середины мелового периода широкое распространение получают лиственные породы: клен, дуб, береза, ива, эквалипт, орех, бук, граб. Под их пологом начинает ослабевать подзолообразовательный процесс, так как в составе опада этих растений велика доля Са, Мg, К.
В третичную эпоху на земном шаре преобладали тропическая флора: пальмы, магнолии, секвойя, бук, каштан. Минеральный состав, вовлекаемый в круговорот этими лесами, характеризовался значительным участием Са, Мg, К, Р, S, Si Al. Создавались тем самым экологические предпосылки для проявления и развития травянистой растительности: уменьшение кислотности почв и пород, накопление элементов питания.
Появление травянистой растительности сыграло существенную роль для почвообразовательного процесса. Кратковременность жизни травянистой растительности и сосредоточенность корневых масс в самых верхних слоях почвы обеспечивают под покровом трав пространственную концентрацию биологического круговорота минеральных веществ в менее мощной толще горизонтов с аккумуляцией в них элементов зольного питания. Таким образом, начиная со второй половины мелового периода, в третичном и особенно в четвертичном периодах под воздействием господства травянистой растительности распространился дерновый процесс почвообразования.
В четвертичный период в результате материкового оледенения почвообразовательный процесс прерывался на большей части суши (50-60 %). На территории, где распространялись ледники, почвенный покров был полностью уничтожен, а на прилегающих к ледникам территориях был разрушен стекающими водами при таянии ледника, а затем покрыт флювиогляциальными и аллювиальными отложениями. В субтропических, тропических областях ледник отсутствовал, поэтому здесь почвенный покров сохранился от третичного периода. На территории нашей страны почти весь дочетвертичный почвенный покров был уничтожен, поэтому после ледниковой эпохи начался современный почвообразовательный процесс.
В современную геологическую эпоху на горной породе, вышедшей на дневную поверхность, последовательность будет иной, чем с момента зарождения жизни на Земле. На рыхлой породе могут поселяться сразу высшие травянистые или деревянистые растения.
Различают абсолютный (суммарный, или общий) и относительный (конкретный, или частный) возраст почв.
Абсолютный возраст – это время, прошедшее от начала формирования почвы до современной стадии ее развития. Так как в южных районах биологические процессы протекали дольше, поэтому там распространены более старые почвы: черноземы, каштановые. На севере же абсолютный возраст определяется временем последнего оледенения (10-25 тыс. лет), поэтому в таежно-лесной зоне почвы более молодые, чем в степной. Молодые почвы находятся в тундровой зоне, где территория освободилась от ледника несколько позже. Наиболее молодыми также является аллювиальные почвы речных долин на современных аллювиальных отложениях, их возраст измеряется сотнями, десятками и даже несколькими годами. Большая часть территории Европейской части России имеет послеледниковый, голоценовый возраст – 10-12 тыс. лет.
Наибольший абсолютный возраст имеют почвы тропических областей (до миллиона лет), а наименьший – прирусловой части поймы, так как они ежегодно сносятся при разливе рек, а после окончания паводка почвообразовательный процесс начинается заново на свежеотложенных аллювиальных породах.
Относительный возраст почвхарактеризует степень, скорость почвообразовательного процесса. Почвы, не достигшие типичного строения, полной дифференциации и полного развития, называют незрелыми в противоположность вполне “развитым”, зрелым почвам. Многие почвенные образования никогда не достигают зрелости. Неразвитость почв может быть вызвана большой крутизной склона, что вызывает сильную эрозию, а она обусловливает недостаток влаги и слабо химическое, биологическое выветривание. Развитию почв препятствует плотность горных пород, их мелкозернистость, высокое содержание кварца. Так, в лесной зоне слабоподзолистые почвы являются более молодыми по сравнению со средне- и сильноподзолистыми почвами, образовавшимися на одной и той же территории, на тех же материнских породах. Это может быть связано с различным положением почв по рельефу.
Дата добавления: 2017-11-21 ; просмотров: 2083 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
Эта статья перенесена сюда!
Формирование и развитие почвенного покрова, тесно связано с конкретным сочетанием природных факторов почвообразования и влиянием хозяйственной деятельности человека.
В.В. Докучаев выделял пять факторов почвообразования: материнская (почвообразующая) порода; климат; растения; животные организмы; рельеф и время. В настоящее время они пополнились еще двумя: водами (почвенными и грунтовыми) и хозяйственной деятельностью человека.
Почвообразующие породы (или материнские) – это горные породы, из которых почвы формируются. Почвообразующая порода является материальной основой почвы и передает ей свой механический, минералогический и химический состав, а также физические, химические и физико-химические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются в различной степени под воздействием почвообразовательного процесса придавая определённую специфику каждому виду почв.
Почвообразующие породы различаются по происхождению, составу, строению и свойствам. Они делятся на магматические, метаморфические и осадочные горных пород.
Минералогический, химический и механический состав пород определяет условия произрастания растений, оказывает большое влияние на гумусонакопление, оподзоливание, оглеение, засоление и другие процессы. Так, карбонатность пород в таежно-лесной зоне создает благоприятную реакцию среды, способствует формированию гумусового горизонта, его оструктуренности. На кислых породах эти процессы идут значительно медленнее. Повышенное содержание водорастворимых солей приводит к образованию засоленных почв. В зависимости от механического состава, характера сложения породы различаются по водопроницаемости, влагоемкости, пористости, что предопределяет в процессе развития почв их водный, воздушный, тепловой режимы.
Значение рельефа в формировании почв и развитии почвенного покрова велико и разнообразно. Рельеф выступает как главный фактор перераспределения солнечной радиации и осадков в зависимости от экспозиции и крутизны склонов и оказывает влияние на водный, тепловой, питательный, окислительно-восстановительный и солевой режимы почв.
Так, в горах возникает вертикальная зональность климата, растительности и почв вследствие понижения температуры воздуха с высотой и изменения в увлажнении. Воздушные массы, приближаясь к горам, медленно поднимаются, и постепенно охлаждаются, что способствует достижению точки росы и выпадению осадков. Перевалив через горы, те же воздушные массы, опускаясь, нагреваются и становятся сухими. Различия в увлажнении вызывают изменения питательного, окислительно-восстановительного и солевого режимов.
Поверхности разного наклона и экспозиции получают в течение гола неодинаковое количество солнечной радиации, что отражается на условиях температурного и водного режима.
Все это приводит к возникновению различных растительных формаций, и следовательно неодинаковым условиям гумусонакопления и разложения органического вещества, изменению почвенных минералов и, в конечном счете, к образованию разных почв в различных условиях рельефа.
В настоящее время в зависимости от положения в рельефе и особенностям увлажнения выделяют следующие группы почв, которые называются рядами увлажнения.
Автоморфные почвы – формируются на ровных поверхностях и склонах в условиях свободного стока поверхностных вод, при глубоком залегании грунтовых вод (глубже 6 м).
Полугидроморфные почвы – формируются при кратковременном застое поверхностных вод или при залегании грунтовых вод на глубине 3-6 м (капиллярная кайма может достигать корней растений).
Гидроморфные почвы – формируются в условиях длительного поверхностного застоя вод или при залегании грунтовых вод на глубине менее 3 м (капиллярная кайма может достигать поверхности почвы).
Рельеф оказывает большое влияние на развитие эрозионных процессов (особенно на склонах с крутизной более 3 0 . В условиях склоновых форм рельефа возможно проявление водной эрозии, т.е. смыва и размыва почвы. На выровненных территориях в условиях засушливого климата большее значение имеет ветровая эрозия.
Рельеф выступает и как фактор эволюции растительности и почв при его изменении. Например, при постепенном врезе русла реки, пойменная терраса превращается в надпойменную. Это приводит к изменению режима увлажнения (прекращению пойменных и аллювиальных процессов, понижению грунтовых вод) и, как следствие, к развитию почв не в гидроморфных или полугидроморфных условиях, а в автоморфных.
Биологический фактор в образовании каждой почвы является ведущим. Почва могла возникнуть лишь после появления живых организмов. Почвообразование происходит благодаря глубокому и сложному взаимодействию между растительными, животными организмами и внешними факторами. При этом происходит значительное преобразование материнской породы. Главным условием, обеспечивающим непрерывность этого процесса, является приток лучистой солнечной энергии на поверхность Земли.
В формировании почв принимает участие растительность, животные и микроорганизмы, перерабатывающие минералы горных пород и атмосферные газы. Энергетической основой почвообразовательного процесса является солнечная радиация. На земной поверхности мертвая минеральная природа переходит в органическую и живую, а последняя, отмирая и разлагаясь, снова переходит в мертвую минеральную материю. В процессе постоянного взаимодействия между мертвой и живой природой, а также при их переходе друг в друга в поверхностном слое литосферы происходит формирование разнообразных почв и развивается основное и специфическое свойство каждой почвы – ее плодородие.
Роль растительности. Зеленые растения служат основным поставщиком почв свежими органическими веществами. Вместе с биомассой в почвах аккумулируется солнечная энергия, количество которой может равняться 9,33 ккал на 1 г углерода, что при средней величине накопления растительных остатков 10 т/га составляет 9,33.107 ккал солнечного тепла. Такие огромные ресурсы энергии включаются в естественные процессы почвообразования, а также могут использоваться людьми.
Растительные сообщества извлекают из материнских пород (а в дельнейшем из почв) элементы питания, синтезируют биомассу и тем самым переводят эти легкоподвижные химические элементы в состав сложных органических соединений (гумус), а также возвращают в формирующуюся почву эти соединения в виде отмирающего наземного опада и корней.
Леса характеризуются наибольшей биомассой по сравнению с остальными фитоценозами. Но в лесах (за исключением субтропиков) ежегодный прирост ее меньше, чем в луговых степях, причем в травянистых сообществах до 85 % биомассы составляют корни, органические вещества здесь почти целиком возвращаются в почву. Поэтому под луговыми травянистыми ассоциациями почвы бывают более плодородные, чем под лесами и сухими степями.
В лесных фитоценозах происходит глубокое промачивание почвенной толщи, в результате чего из почвы элювируются (вымываются) растворимые формы органических и минеральных соединений. В травянистых фитоценозах обильные ежегодные растительные остатки концентрируются в верхней части почвенного профиля, образуя перегнойно-аккумулятивный горизонт. Под моховым покровом накапливаются растительные остатки в виде торфа (из-за переувлажнения и медленного разложения их).
Процесс разложения органических остатков зависит также от химического состава: в хвойных лесах зольность опада составляет 1-2 %, в лиственных – увеличивается до 4 %, в степях и полупустынях – 2-4 %, а в опаде галофитной растительности солончаковых пустынь она достигает 14 %.
Растения обладают избирательной поглотительной способностью, которая выражается в том, что их корни извлекают из минерального субстрата химические элементы в нужных соотношениях. Например, в золе растений (особенно в злаках, осоках, хвощах, диатомовых) скапливается очень много кремнезема, в то время как почвенный раствор содержит его ничтожно малое количество. В растениях пустынь накапливается большое количество минеральных солей.
Роль животных в почвообразовании неотделима от существенного влияния растительности и микроорганизмов. Почва является жизненной средой для огромного числа позвоночных и беспозвоночных животных организмов. В процессе питания они измельчают растительную массу и перемещают ее в нижележащие горизонты, перемешивая органические вещества с минеральной частью.
Позвоночные животные (суслики, хомяки, сурки, кроты, слепыши, мыши, тушканчики, ящерицы, змеи, ужи и др.) создают в почвах свои норы и гнезда. Землерои перемещают минеральную массу из глубины почвенного профиля и выносят ее на поверхность. Например, в степной полосе в местах поселения этих животных образовались перерытые черноземы, каштановые и другие почвы.
Особенно большую работу по преобразованию органических остатков в почве производят дождевые черви, а также отчасти личинки многочисленных насекомых. Они осуществляют механическую и химическую переработку органо-минеральной части почвы.
Распространение животных в природе подчиняется закону зональности и имеет тесную связь с характером растительного покрова, климатом, почвообразующими породами.
Все организмы растительного и животного происхождения активно участвуют в малом биологическом круговороте веществ, и, находясь в тесном взаимодействии между собой и с минеральной частью, они способствуют развитию почвенного плодородия.
Климат является одним из важнейших факторов почвообразования и географического распространения почв. От угла наклона солнечных лучей к земной поверхности зависит поступление на нее солнечного тепла. На экваторе такой приток максимальный, а на полюсах Земли – минимальный. В связи с этим совокупность погодных условий на различных географических широтах подчиняется закону климатической зональности.
На почвообразование климат влияет как прямо (определяя энергетический уровень и гидротермический режим почвы), так и косвенно, воздействуя на изменение почв через растительность, жизнедеятельность животных и микроорганизмов.
Многолетний режим погоды (климат) зависит от высоты над уровнем моря и форм рельефа.
Различают две формы проявления климата – макроклимат и микроклимат. Из элементов климата на образование почв наибольшее влияние оказывают температура, атмосферные осадки, ветер. Различные соотношения между элементами климата и другими рассмотренными факторами почвообразования способствуют формированию пестрого почвенного покрова.
С климатом тесно связаны водные, воздушные и тепловые свойства почв. Именно тепловой режим почв определяет общую широтно-зональную закономерность распространения их на равнинных территориях. В горных условиях вертикальная зональность почв зависит от высоты местности и экспозиции склонов. С притоком на земную поверхность солнечного излучения тесно связан тепловой режим почв и энергетика почвообразования.
Совершенно особый фактор почвообразования – время. Длительность процессов почвообразования накладывает определенный отпечаток на свойства и облик каждой почвы, развивающейся из конкретной горной породы. В связи с этим почвы могут различаться по абсолютному и относительному возрасту.
Абсолютный возраст почв связан с геологическим прошлым в каждом регионе. С тех пор, когда любая конкретная территория стала сушей и на ней поселились растения и животные, началось наземное почвообразование. Однако в определении понятия абсолютного почвенного возраста следует также учитывать подводный период почвообразования, который связан с возрастом материнских пород.
Относительный почвенный возраст характеризуется разновременностью и различными скоростями протекания биологических, физико-химических и других процессов в сравниваемых почвах. Относительный возраст почв тесно связан с сельскохозяйственной деятельностью человека. Учет почвенного возраста важен для оценки результатов мелиорации земель, а также перспективных возможностей в деле повышения почвенного плодородия.
Хозяйственная деятельность человека – один из факторов почвообразования. В настоящее время почти не осталось девственных почв в зоне деятельности человека. Механическая обработка (вспашка), удобрение, осушение, орошение, сенокошение, выпас скота, вырубка лесов и другие приемы резко изменяют как направление и скорость естественного почвообразования, так и качество почвы. Человек теперь может сознательно управлять естественными процессами почвообразования, улучшая почвенное плодородие в антропогенном ландшафте. С развитием научно-технического прогресса и общественных отношений усиливается использование почв и их преобразование.
Т.о., сложная взаимосвязь всех перечисленных факторов почвообразования обусловливает формирование пестрого почвенного покрова. Взаимодействие живых организмов и продуктов их жизнедеятельности с материнской породой обычно проявляется по-разному. Но во всех случаях почвообразование является следствием биологического круговорота веществ в природе.
Источник