Почвообразование.

Почвообразование.
Это - процесс формирования почв и их развития под
воздействием комплекса различных факторов.
Почвообразование - совокупность явлений превращения и
перемещения веществ и энергии в пределах биогеосферы
Земли.
Почвообразовательный процесс является почвенным
звеном в процессе геологического и биологического
круговорота вещества и энергии.
Геологический круговорот вещества и энергии – процесс их
перемещения с суши в океан и обратно.
Биологический круговорот - процесс обмена веществом и
энергией между почвой и смежными природными телами
(материнской горной породой, атмосферой и биотой).
Первичный почвообразовательный процесс – изменение
рыхлой горной породы в результате биологического
круговорота.
1
Почвообразование.
• Общая схема почвообразовательного процесса:
Горная порода ==> выветривание ==> кора
выветривания ==> почвообразование ==> почва.
• Понятие «почвообразовательные процессы» сформировалось
в результате изучения генезиса различных почв и стало
синонимом термина «почвенные процессы».
• В
этом
плане
процесс
следует
понимать
как
последовательно направленную динамику и смену состояний
свойств почвы под влиянием условий и факторов
почвообразования.
•
Согласно А.А. Роде (1955) почвообразовательный процесс
состоит из двух этапов: превращения веществ и их
перемещения.
2
Факторы почвообразования.
Материнская горная порода.
• Материнская горная порода – это верхний слой горной
породы, выходящей на поверхность, который в процессе
почвообразования превращается в почву.
• Материнская горная порода играет двоякую роль в «жизни»
почвы.
• Первая роль –фактор почвообразования:
• 1) из материнской породы формируется состав почвенной
массы, а именно, гранулометрический, агрегатный,
минералогический и химический;
• 2) гранулометрический и агрегатный состав определяют
физические свойства почвы, в том числе, водо- и
воздухопроницаемость, водоудерживающая способность,
влагоемкость;
3
Факторы почвообразования
• Последователь В.В. Докучаева проф. А.А. Роде уточнил
представление о факторах, пояснив, что в последних работах
В.В. Докучаев (1898-99 гг.) факторами-почвообразователями
назвал лишь климат, живые организмы и материнскую
горную породу, а вот земное тяготение и рельеф, как считает
А.А. Роде-это условия почвообразования.
• В свою очередь, В.Р. Вильямс предложил отнести к
факторам почвообразования относительный возраст почв и
хозяйственную деятельность человека.
• В ГОСТе «Почвы» ( № 27593-88) дано определение
факторам почвообразования, учитывающее эти дополнения:
• «почвообразующие факторы - элементы природной среды:
почвообразующие породы, климат, живые и отмершие
организмы, возраст и рельеф местности, а также
антропогенная деятельность, оказывающие существенное
влияние на почвообразование».
• Это определение расширяет по содержанию определение
В.В. Докучаева.
4
Факторы почвообразования.
Материнская горная порода.
• 3) минералогический состав породы определяет
сопряженный с ним химический состав почвы
(содержание калия, фосфора, серы, кальция и др.) и
протекание химических процессов в ней;
• Вторая роль – подстилающая порода:
• 1) обмен с почвенной толщей газами, влагой с
растворенными в ней солями, тепловой энергией;
• 2) «мембрана» (рыхлая, или плотная порода),
определяющая почвенные процессы.
5
Факторы почвообразования.
Климат.
• Главные показатели – тепло- и влагообеспеченность
территории.
• Теплообеспеченность (тепловой режим почвы) зависит от
поступления на поверхность почвы лучистой энергии
солнца.
• Влагообеспеченность (водный режим почвы) зависит от
выпадающих на поверхность почвы осадков: снеговых,
дождевых, ливневых.
6
Климат.Тепловой режим географических поясов
Пояс
СреднеСумма активных
годовая
температур
температура
Полярный (холодный)
- (23-15)
400-600
Бореальный (умеренно
холодный)
(-4) – (+4)
600-2000
Суббореальный (умеренно
тёплый)
10
2000-4000
Субтропический (тёплый)
15
4000-8000
Тропический (жаркий)
32
>8000
7
Климат. Водный режим географических поясов
Области
обеспеченности
влагой
Избыточно
влажные
Влажные
Почвенно-растительные зоны
Тундра, тайга с глееподзолистыми
почвами
(КУ)
Г.Н. Высоцкого –
Н.Н. Иванова
>1.33
Таежные и лиственные леса с
подзолистыми и д.-подз. почвами
1.33-1.00
Полувлажные
Лесостепь с серыми лесными почвами
и лесостеп. чернозёмами
1.00-0.77
Полузасушливые
и засушливые
Очень
засушливые
Полусухие и
сухие
Очень сухие
Черноземы обыкновенные и южные
степной зоны
0.77-0.44
Сухие степи с тёмнокаштановыми и
каштановыми почвами
0.44-0.33
Полупустыни со светлокаштановыми и
бурыми пустынно-степными почвами
0.33-0.12
Пустыни с серо-бурыми почвами и
такырами
<0.12
8
Климат.
• Континентальность – показатель, определяющий
суровость климата. Формула континентальности:
К=А*100/0,33*М, где А – годовая амплитуда
температуры из среднемесячных её величин, Мширота местности.
• Атмосфера и почвообразование характеризуются
взаимовлиянием,
между
ними
постоянно
происходит диффузный газообмен – кислород в
почву, углекислый газ в атмосферу, а также
воздухообмен (ветер, температура, влажность,
атмосферное давление).
9
Факторы почвообразования.
Живые организмы.
• Основная роль в почвообразовании принадлежит высшим
зелёным растениям и микроорганизмам.
• По Вильямсу, климатические условия определяют ряд
растительных формаций, под которыми формируются и
соответствующие почвы.
• Деревянистая с подзолистыми почвами.
• Луговая с дерновыми почвами.
• Степная с чернозёмами и каштановыми почвами
• Пустынная с бурыми почвами и серозёмами.
• Лишайниково-моховая с тундрово-глеевыми почвами.
• Формирование почв связано со способностью растений
сортировать зольные элементы и фотосинтеза.
10
Факторы почвообразования.
Живые организмы.
• Микроорганизмы делятся на три группы: аэробные и
анаэробные бактерии и грибы.
• Аэробы живут и развиваются при свободном доступе
кислорода.
• Анаэробы – наоборот при его отсутствии.
• Из грибов исключительна роль микроскопических грибовактиномицетов, активно разлагающих клетчатку, лигнин,
органические вещества почвы, образующих гумус.
• Основная
роль
микроорганизмов
–
разложение
органического вещества за счет выделяемых различных
ферментов
и
образование
органо-минеральных
коллоидных соединений.
11
Факторы почвообразования.
Живые организмы.
• В процессе почвообразования принимают также участие:
водоросли, простейшие, дождевые черви, насекомые,
млекопитающие.
• Все они активно разрушают органическое вещество,
минерализуют его, обеспечивая круговорот элементов
питания, без которого невозможен почвообразовательный
процесс.
• Живые организмы играют роль посредников в обмене
между почвой и солнцем, атмосферой, внутри почвенного
профиля. Обмен сопровождается преобразованием
вещества и энергии.
12
Факторы почвообразования.
Живые организмы.
• Живые организмы вовлекают в процесс
почвообразования радиационную энергию Солнца
и создают восходящий поток зольных веществ и
азота, состав которого определяется их
биологическими особенностями.
• Обмен веществами и энергией между почвой и её
«живой фазой» является важнейшей составной
частью процесса почвообразования в любой
почве, при любых условиях.
13
Условия почвообразования.
• А.А. Роде и В.Н. Смирнов к факторам добавляют условия
почвообразования: земное тяготение и рельеф.
• Гравитационное поле Земли определяет нисходящий
процесс передвижения негазообразных веществ.
• Рельеф определяет перераспределение на поверхности
почвы вещества и энергии, влияя тем самым на величину
влаго- и теплооборота почвы (экспозиция, уклон).
• Процесс почвообразования развивается во времени и
пространстве, поэтому возраст почвы и её формирование в
пространстве
также
являются
условиями
почвообразования.
14
Факторы почвообразования.
Антропогенез.
• Влияние хозяйственной деятельности человека на
почвообразование проявляется в регулировании состава и
характера растительности, изменении свойств самих почв
и процессов, протекающих в них (техногенез,
механизация, агротехника, мелиорация - химическая,
биологическая, водная; и др.).
• Деградация
почв
–
результат
разрушительной
деятельности человека (эрозия, дефляция, дегумификация,
переувлажнение, переосушение, загрязнение и др.) и, как
следствие, несбалансированность элементарных
почвенных процессов вследствие нарушения
естественного процесса почвообразования.
15
Почвенные процессы. Их классификация.
• А.А.Роде выделил почвообразовательные макрои микропроцессы. К почвообразовательным
макропроцессам
он
относил
процессы
определяющие характерные черты типа почвы:
дерновый, подзолистый, болотный и пр.
• Изменения же свойств почв в результате разных
воздействий и реакций, в том числе и под
влиянием изменения климата или растительности,
были
выделены
в качестве почвенных
микропроцессов. В дальнейшем они получили
название элементарных почвенных процессов.
16
Группировка и иерархия почвенных процессов
• При группировке процессов проявляется их различный
уровень - определенная иерархия:
• 1. Молекулярные процессы, т.е. реакции взаимодействия
веществ и элементов в самих почвах. Например,
окисление-восстановление химических соединений,
реакции замещения элементов в решетках кристаллов,
обменные реакции, образование гумуса и др.
• 2. Процессы массопереноса, приводящие к формированию
структурных агрегатов и почвенных горизонтов (водный
режим, выщелачивание веществ, эоловый перенос солей и
других веществ и их перемещение из грунтовых вод).
• 3. Процессы формирования почвенного профиля. Это
разные сочетания вышеуказанных процессов, но уже на
втором уровне.
• 4. Процессы, приводящие к формированию почвенного
покрова.
17
Классификация элементарных почвенных процессов.
• 1. Биогенно-аккумулятивные процессы.
Процесс гумификации, который является результатом
практически трех процессов (гумусообразования in situ,
аккумуляции гумуса и дерновый). Механизм процессов
этой группы заключается в разложении органических
веществ, гумификации, образовании лесной подстилки и
торфообразовании.
Процесс дегумификации – потеря гумуса при его
разложении. В естественном ландшафте этот процесс по
скорости адекватен процессу накопления гумуса. В
ландшафте при антропогенном воздействии на него
накопленный гумус выносится безвозвратно (эрозия,
дефляция).
18
Классификация элементарных почвенных процессов.
• 2. Иллювиально-аккумулятивные процессы.
Процесс выноса веществ вниз по профилю (по закону
гравитации) называется иллювиированием (выносится и
аккумулируется ил, гумус, железо, карбонаты.
Глинисто-иллювиальный процесс, или лессиваж,
лессивирование. Его обычно описывают как
своеобразный процесс оподзоливания, но идущий в
лиственных лесах, результатом которых является
образование псевдоподзолистых почв. Механизм процесса
заключается в выносе ила из почвенного слоя без
разрушения и отложение его в более глубоком
(иллювиальном) горизонте. Главным доказательством
выноса ила считают кутаны, оптически
ориентированную глину, скорлупообразные натеки глин,
которые видны под микроскопом в порах структурных
агрегатов.
19
Классификация элементарных почвенных процессов.
Гумусо-иллювиальный процесс – вынос органического
вещества из верхних горизонтов и отложение его в горизонте
В с образованием слоя почвы, обогащенного гумусом.
Железисто-иллювиальный
и
глиноземно-иллювиальный
процесс – вынос соединений железа и алюминия из верхних
горизонтов и аккумуляция их в иллювиальном горизонте.
Карбонатно-иллювиальный – миграция карбонатов в верхнем
горизонте почвы.
Процесс рассоления почв, вынос растворимых солей из
верхних слоев почвы в нижние, вплоть до грунтовых вод. В
этом случае о характере процесса свидетельствуют данные по
залеганию в почвах гипсового горизонта и горизонта
скопления хлоридов.
20
Подзол иллювиально-гумусовый
21
Подзол иллювиально-железистый
22
Классификация элементарных почвенных
процессов.
• Осолодение – процесс, связанный с щелочным
разрушением
минералов
в
почве
и
формированием более легкого, обогащенного
кремнием горизонта, аналогичного горизонту А2
подзолистых почв. Отличие солодей от подзолов
в большой подвижности Аl в солодях, щелочной
реакции горизонта В (иллювиального) и наличии
в профиле солодей горизонтов накопления
карбонатов (Вк), гипса (Сs) и растворимых
солей, которые вымыты из подзолов.
23
Классификация элементарных почвенных процессов.
3.
Гидрогенно-аккумулятивные процессы связаны
поступлением веществ из грунтовых вод.
с
•Засоление – процесс, распространенный в аридных
регионах. Механизм процесса проявляется в накоплении
солей в почве в результате испарения воды при
постоянном ее подтоке из грунтовых вод. Итоговая
стадия засоления – образование солончаков, т.е. почв с
высоким содержанием легкорастворимых солей более 1%,
на которых могут произрастать только солеустойчивые
растения (солянки, солеросы).
•Процесс загипсования – выпадения гипса из грунтовых
растворов.
24
Классификация элементарных почвенных процессов.
• Олуговение, как почвенный процесс проявляется в
том, что кайма грунтовых вод поднимается до
гумусового слоя, происходит оглеение почв и
формирование более темных гумусовых
горизонтов.
• В более теплом климате на тяжелосуглинистых и
глинистых отложениях в неглубоких депрессиях
процесс олуговения может сопровождаться
слитизацией,
25
Классификация элементарных почвенных процессов.
• 4. Элювиальные процессы включают все процессы,
связанные с разрушением и выносом материала из
почвенных горизонтов.
• Процесс выщелачивания один из наиболее важных
элементарных процессов массопереноса. К этому
процессу относят вынос нисходящим током воды
растворенных в ней веществ без существенного
изменения их химического состава.
• Процесс кислотного разрушения глинистых минералов,
идущий в гумидных почвах до образования оксидов и
гидроксидов
кремния,
железа,
алюминия.
Эти
особенности
характеризует
подзолистый
процесс
почвообразование – разрушение вторичных минералов под
действием органических кислот и преобразование
гумусового горизонта А1 в подзолистый обедненный
гумусом и др. элементами горизонт А2.
26
Классификация элементарных почвенных процессов.
• 5. Метаморфические процессы проявляются в основном
при длительном переувлажнении почв.
• Оглеение – преобразование почвенной массы в результате
постоянного или периодического застойного
переувлажнения, которое создает восстановительные
условия в почве. Оглеение, в отличие от оподзоливания,
приводит к утяжелению гранулометрического состава
почв в результате диспергации минералов. При этом в
оглееном горизонте образуются почвенные
новообразования – орштейны, которые содержат
повышенное количество железа и марганца.
27
Классификация элементарных почвенных процессов.
• Осолонцевания почв, когда под воздействием обменного
натрия почва диспергируется и в ней образуются
призмовидные и столбчатые агрегаты – характерный
признак солонцов.
• Такие почвы называют многонатриевыми.
•
Влияние метаморфических процессов, проявляющихся
на первоначальном этапе в гидроморфных условиях, когда
идет дипергация коллоидов под влиянием разложения
органических веществ при дефиците в почвенном
растворе ионов кальция, приводит к преобладании в ППК
катионов магния с натрием. Такие солонцы называют
малонатриевыми.
28
Классификация элементарных почвенных
процессов.
• 6. Криогенные процессы характерны для зоны
распространения мерзлотных почв. Почвенные
процессы имеют свою специфику, связанную, в
первую очередь, с невозможностью обеспечить
промывку продуктов иллювиирования вглубь
почвенного профиля, а также непредсказуемым и
пульсирующим режимом замерзания-оттаивания
поверхностных горизонтов почв.
29
Классификация элементарных почвенных
процессов.
• 7. Педотурбационные процессы.
В естественных почвах даже в тех районах, где нет
мерзлоты, отмечаются процессы, связанные с нарушением
строения почвенного профиля:
• образование почвенно-ветровальных комплексов в
результате вывала деревьев;
• перемешивание почв живыми организмами;
• антропогенное перемешивание почв (вспашка, рыхление,
мелиорация и др.).
30
Контрольные вопросы.
•
•
•
•
•
•
•
•
1. Что такое почвообразование, его схема?
2. Факторы почвообразования.
3. Роли материнской породы.
4. Климат и его роль в почвообразовании.
5. Роль живых организмов в почвообразовании.
6. Условия почвообразования.
7. Влияние человека на процесс почвообразования.
8. Почвенные процессы. Их классификация.
31