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
Экология СПРАВОЧНИК
Информация
взаимосвязь почвы и климата
КЛИМАТ ПОЧВЫ. Совокупность внутрипочвенных физических явлений с суточным и годовым их ходом, развивающаяся во взаимосвязи с (атмосферным) климатом, почвой, растительностью и производственной деятельностью человека. Основными элементами, определяющими характер К. П., являются температура и влажность почвы. Почвенная климатология изучает закономерности формирования и изменения К. П., влияние его на жизнь растений, почвы и сельскохозяйственное производство, пути его регулирования.[ . ]
Э. и Р. Комареки много лет изучали влияние пожара на экологическую систему в целом. В результате этих исследований Стоддард (1936) одним из первых выступил на защиту контролируемых выжиганий для увеличения продукции древесины и дичи в те времена, когда с «официальной», «профессиональной» точки зрения лесников все пожары считались вредными. Благодаря системе «точечных» выжиганий и разнообразному использованию земли на участках, предназначенных для хозяйственного выращивания леса, удается многие годы поддерживать высокую численность куропаток и диких индеек. С 1963 г. на Станции ежегодно собирается «конференция по экологии пожаров». Труды конференций отражают не только местный опыт, но и проблему взаимосвязи пожаров, почвы, растительности и климата в глобальном масштабе.[ . ]
Влияние климата сильно преобразовывает взаимосвязь отдельных пород. Это приводит к тому, что в то время как в одних климатических условиях существование двух пород нежелательно, при другом климате те же породы образуют выгодное сочетание. На севере, северо-западе и в центральной части европейской половины СССР считается недопустимым совместное пребывание сосны и осины, так как осина передает сосне заболевание грибом сосновым вертуном. Между тем в области так называемого сухого лесоводства, в сухих восточных борах европейской части и в западносибирских ленточных борах, осиновый подлесок обычно не опасен в этом отношении. Наоборот, осиновый подлесок здесь оказывается явно полезным фактором, содействующим возобновлению сосны, так как в конусе его тени высокие температуры почвы и связанное с ними испарение почвенной воды не доходят до тех пределов, при которых без защитного влияния осины сосновый самосев погибает. Так, по наблюдениям Месоеда, в ленточных борах в одном и том же типе бора, занимающего западины между дюнами, подлесок образует то ива сибирская, то эта же ива с осиной, то вкрапливается желтая акация. Последняя оказывает отрицательное влияние на самосев сосны. Ива сибирская улучшает процесс возобновления, но особенно резко возрастает (в 2—4— 6 раз) количество соснового самосева в присутствии осины, когда на 1 га количество подроста сосны доходит до 41 ООО.[ . ]
В лесоведении и раньше имели большое значение вопросы взаимосвязей между лесом н климатом, лесом и почвой. С развитием современной цивилизации эти вопросы, особенно связанные с растущим дефицитом чистой воды, а также загрязнением воздуха, приобретают особое значение.[ . ]
Живые организмы и надорганизменные системы активно участвуют в формировании особенностей климата, типов почв, вариантов ландшафта, характера циркуляции вод и во многих других процессах, на первый взгляд не относящихся к категории биогенных. конечном итоге многообразные формы жизни в их глобальной взаимосвязи определяют уникальные свойства биосферы как самоподдерживаю-щейся системы, гомеостаз которой запрограммирован на всех уровнях организации живой материи. Теснейшая функциональная «вязь биологических систем разных уровней превращает дискретные формы жизни в интегрированную глобальную систему — биосферу (ИЛ. Шилов, 1988; В.Е. Соколов, И.А. Шилов, 1989).[ . ]
Тип вырубки, как и тип леса, обусловлен климатом и почвой, кроме того техногенными воздействиями (лесозаготовки). Как природное единство, он включает в себя весь комплекс природных факторов, определяющих внешний вид и растительные условия данного участка вырубки. Находясь во взаимосвязи с исходным типом леса, тип вырубки включает те его стороны, которые мало изменяются и сохраняют свое значение после рубки. Прежде всего это рельеф и механический состав почвы. Однако для полноценной характеристики вырубки этого недостаточно, так как при одном и том же механическом составе почвы и даже рельефа по-разному могут складываться условия среды для возобновления леса.[ . ]
В своем развитии и формировании почвы проходят несколько этапов. Молодые почвы являются обычно результатом выветривания материнских горных пород или переноса отложения осадков (например, аллювия). На этих субстратах поселяются микроорганизмы, лишайники, мхи, травы, мелкие животные. Постепенно внедряются другие виды растений и животных, состав биоценоза усложняется, между минеральным субстратом и живыми организмами возникает целая серия взаимосвязей. В результате формируется зрелая почва, свойства которой зависят от исходной материнской породы и климата. Процесс развития почвы заканчивается, когда достигается равновесие, соответствие почвы с растительным покровом и климатом, то есть возникает состояние стабильности.[ . ]
Природные факторы (климат, рельеф, породы, почвы), определяющие геохимические особенности водных объектов на данной территории, за сравнительно небольшой отрезок времени изменяются незначительно. Установившиеся в результате их суммарного воздействия равновесия и взаимосвязи являются более или менее устойчивыми, что обусловливает относительно постоянный химический состав вод, донных отложений, растительности и определенные закономерности миграции элементов в аквальных системах.[ . ]
Тема монографии — раскрытие взаимосвязи эволюции почв с изменениями географической среды. Рассмотрены главные проблемы эволюционного почвоведения — возраст и скорость развития почв, закономерности изменения почв под воздействием природных и антропогенных факторов. Показано, как отражаются особенности природной среды в морфологии и свойствах почв. Выделены важнейшие стадии формирования профиля современных почв, типы эволюции почв. На основе анализа палеопочв прослежены реконструкции природной среды и предложена новая схема изменений климата и биоты. Рассмотрены различные направления антропогенной эволюции почв.[ . ]
Известно также, что существует тесная взаимосвязь между живой и неживой (или косной) природой. Любой живой организм зависит от температуры, влажности окружающей его среды, химического состава пищи и других факторов. С другой стороны, свободный кислород в атмосфере появился в результате жизнедеятельности растений, плодородный слой почвы — это сложный продукт взаимодействия климата, влаги, живых организмов с верхними горизонтами горных пород. Биогенное происхождение (т. е. связанное с жизнедеятельностью растений, животных, микроорганизмов) имеют каменный уголь, мел, донные отложения океана., торф и др.[ . ]
Одно из важнейших свойств биогеоценоза — взаимосвязь и взаимозависимость всех его компонентов. Вполне понятно, что климат всецело обуславливает состояние и режим почвенных факторов, создает среду обитания живых организмов. В свою очередь почва в какой-то степени определяет климатические особенности (например, от окраски поверхности почвы зависит ее отражательная способность — альбедо, а значит, прогреваемость, влажность воздуха), а также влияет на животных, растения и микроорганизмы. Все живые организмы теснейшим образом связаны между, собой, являясь друг для друга либо источником пищи, либо средой .обитания, либо факторами смертности. Особенно важна роль микроорганизмов (в первую очередь бактерий) в процессах почвообразования, минерализации органических веществ и нередко выступающих в качестве .возбудителей заболеваний растений и животных.[ . ]
Задача этого раздела — показать все многообразие факторов, определяющих качества почвы, изменение их под влиянием климата и необходимость для производственных работ устанавливать ведущие звенья в цепи сложных взаимосвязей для планомерного улучшения лесорастительной среды в хозяйственных целях.[ . ]
ЛАНДШАФТ (А.)- природный географический комплекс, в котором все основные компоненты (рельеф, климат, вода, почвы, растительность, животные) взаимосвязаны. А. — понятие географическое, в экологии оно соответствует экосистеме определенного ранга. Различие между А. и экосистемой заключается в том, что признаки А. можно изучить визуально, а для изучения экосистемы необходим анализ взаимодействия компонентов, входящих в ее состав (в первую очередь их участие в создании биологической продукции и круговоротах веществ).[ . ]
Ландшафт — географическое понятие. Это участок суши, в пределах которого все природные компоненты (горные породы, рельеф, климат, воды, почвы, растительный и животный мир) тесно взаимосвязаны, образуя единое целое — сложную и в известной степени замкнутую систему, например ландшафт лесной, горный, пустынный и т.д. Изучение, рациональное использование и охрана ландшафтов — одна из важнейших задач комплексной науки охраны природы.[ . ]
Окружающая среда может быть определена как окружающая природная среда, т.е. совокупность естественных систем, природных объектов и природных ресурсов, включая атмосферный воздух, воды, землю (почву), недра, животный и растительный мир, а также климат и ближний космос, в их взаимосвязи и взаимодействии.[ . ]
Применяя формулу: «понять природу — значит изобразить ее как процесс», лесовод должен, познавая лес, стремиться изобразить как процесс взаимосвязь леса с окружающей его средой, для чего диалектический метод явится могучим орудием. Климат, почва, растения и фауна суть элементы среды, в которых возникают, развиваются и умирают леса.[ . ]
Собственно, лесоведение (т. е. лесоведение в узком смысле) рассматривает вопросы биологии леса в целом, составляющих его лесных сообществ, взаимосвязи между лесом и климатом, лесом и почвой, лесом н биотическими факторами; раскрывает и изучает закономерности в возобновлении и формировании древостоев и других компонентов леса, процессы смены пород, типы леса и их изменения в пространстве и во времени. Это соответствует наиболее сложившемуся в настоящее время представлению о предмете лесоведения и его содержании.[ . ]
По теории В. Н. Сукачева — создателя биогеоценологии (науки о биогеоценозах), биогеоценозы состоят из двух основных компонентов — биоценоза (сообщества организмов) и экотопа (косной среды). В состав биоценоза входят растения, образующие растительное сообщество (фитоценоз), животные и микроорганизмы. Среда, в которой обитают организмы (экотоп), определяется условиями климата, гидрологией, почвообразующей породой, почвой. Между организмами и их средой в биогеоценозах существуют сложные взаимосвязи (рис. 64). Биогеоценозы иногда называют экосистемами.[ . ]
Полный учет всех других статей прихода осадков ни разу не производился ни в одном из лесных районов. О попытках дать количественное выражение отдельным статьям этого прихода упоминается в тех главах данной книги, где говорится о взаимосвязи между лесом и климатом (определение количества осадков в ожеледи) и о взаимосвязи между лесом и почвой (определение внутрипочвенной росы). Здесь можно только сказать, что статьи в общей сложности составляют малую долю по сравнению с дождевыми и снеговыми осадками в большинстве типичных лесных районов.[ . ]
Источник