Этапы почвообразовательного процесса кратко
Обновлено: 05.07.2024
Почвообразовательный процесс, или почвообразование, - это сложный природный процесс образования почв из слагающих земную поверхность горных пород, их развития, функционирования и эволюции под воздействием комплекса факторов почвообразования в природных или антропогенных экосистемах Земли.
Почвообразование начинается с момента поселения живых организмов на скальных породах или на продуктах их выветривания и переотложения - водноаккумулятивных (флювиальных), гляциальных, эоловых, гравитационных наносах.
Первичный почвообразовательный процесспо существу совпадает с выветриванием,и формирующаяся на плотной скальной породе почва физически совмещена с корой выветривания → выветривание и почвообразование разделяются в пространстве и времени, а почва формируется лишь в самой верхней зоне коры выветривания горных пород.
В абиотический период развития земной поверхности в далеком геологическом прошлом Земли выветривание протекало без почвообразования и на земной поверхности существовали коры выветривания, но не было почв.
Факторы (условия) выветривания и почвообразования
одни и те же и протекают эти процессы в одних и тex
же термодинамических условиях земной поверхности,
однако конечные результаты, продукты этих
Кора выветривания горных пород - это продукт их разрушения, трансформации минеральных компонентов, потоковой, массоразмерной сортировки и переотложения - гравиградационной седиментации.
Почва - это результат новообразования специфического биокосного природного тела, отличающегося от коры выветривания наличием гумуса, характеристической морфологией иерархической структуры, глобальными функциями.
Таким образом, почвообразование - это один из частных процессов трансформации земного вещества в зоне гипергенеза в специфических условиях педосферы.
В процессе выветривания горные породы приобретают свойства, существенные для формирующихся из них почв:
1) из плотных, массивных образований становятся рыхлыми, раздельночастичными;
2) приобретают порозность, т.е. воздухоемкость и воздухопроницаемость, влагоемкость и водопроницаемость;
3) наряду с первичными породообразующими минералами горные породы коры выветривания содержат вторичные минералы, в том числе глинистые минералы предколлоидного и коллоидного размера, являющиеся продуктом трансформации и обладающие обменной поглотительной способностью;
4) перераспределяются на земной поверхности по своему гранулометрическому, минералогическому и химическому составу;
5) содержат химические элементы, как биофильные, так и токсичные, в форме доступных живым организмам соединений;
6) имеют литологическую слоистость, формирующуюся в процессах выветривания, перемещения и переотложения материала.
Стадийность почвообразования
В процессе почвообразования каждая почва проходит ряд последовательных стадий, направление, длительность и интенсивность которых определяются конкретным комплексом факторов почвообразования и их эволюцией в каждой точке земной поверхности.
Стадия начального почвообразования (на скальных горных породах она носит название первичного почвообразования) обычно длительна, так как свойства почвенного тела, характерные для развитых почв, еще не сформировались, мала мощность охватываемого почвообразованием субстрата, медленно происходит аккумуляция элементов почвенного плодородия, профиль слабо дифференцируется на генетические горизонты.
Стадия развития почвы протекает с нарастающей интенсивностью, охватывая все большую толщу почвообразующей породы вплоть до формирования зрелой почвы с характерным для нее профилем и комплексом свойств.
К концу этой стадии процесс постепенно замедляется, т.е. приходит к некоторому равновесному состоянию, определяемому комплексом факторов почвообразования и внутренних почвенных свойств.
Стадия равновесия - климаксное состояние, длящееся неопределенно долго. В климаксном состоянии поддерживается более или менее постоянное динамическое равновесие почвы со средой, т.е. с существующим комплексом факторов почвообразования.
Климаксная стадия сменяется эволюцией почвы в результате саморазвития экосистемы, в которую она входит в качестве одного из компонентов, либо в результате изменения одного или нескольких факторов почвообразования - климата, растительности, характера грунтового увлажнения, под влиянием распашки территории, орошения или осушения и т.д.
Существует эволюция одних типов почв в другие:
болотные почвы → обсыхание территории → луговые почвы;
луговые почвы → остепнение → каштановые или черноземы;
солончаки → рассоление → солонец;
буроземы → оподзоливание → дерново-подзолистые почвы и т.д.
Т.е. почва образуется не непосредственно из почвообразующей породы, а из предшествовавшего какого-то вида почвы. Таких циклов почвообразования на одном и том же субстрате может быть несколько. В профиле таких полигенетических (полициклических) почв обычны унаследованные реликтовые черты и признаки, не связанные с современным этапом почвообразования.
Почвообразовательный процесс (почвообразование) – это сложный природный процесс преобразования материнской горной породы в почву, ее становления и эволюции под воздействием комплекса факторов. По своей природе почвообразование – это биофизико-химический процесс.
Преобразование горной породы в почву происходит в результате одновременно идущих процессов – выветривания и почвообразования. Они тесно связаны между собой, но обычно первый процесс предшествует. Физическое и химическое выветривание подготавливают породу к почвообразованию – доводят до состояния рухляка, в котором может содержаться некоторое количество влаги и элементов питания в доступной форме.
Общая схема почвообразования состоит из следующих основных стадий:
1) привнесение химических элементов и соединений с атмосферными осадками, почвенными животными и растениями в почвообразующую породу;
2) элементарные процессы содействуют преобразованию, перемещению и аккумуляции химических элементов по профилю почвы и формированию генетических горизонтов;
3) частичный вынос химических элементов за пределы почвенного профиля с участием атмосферных осадков.
1 стадия – привнесение химических элементов и соединений с атмосферными осадками, почвенными животными и растениями в почвообразующую породу. Почвообразование начинается с поселения на продуктах выветривания горной породы микроорганизмов, растений, животных. Сначала поселяются одноклеточные организмы (фото- и хемосинтезирующие авторофы), микроскопические водоросли. Они добывают из породы труднодоступные элементы и связывают азот – тем самым создают условия для поселения более сложных растительных организмов. Зеленые растения поглощают из породы необходимые химические элементы, осуществляют фотосинтез и создают органические вещества. Органические остатки отмерших организмов разлагаются микроорганизмами. Из большей части остатков, после их частичного разложения, синтезируется новое стойкое вещество – гумус, а остальная часть полностью минерализуется до конечных продуктов разложения – СО2, Н2О, ионы. Гумус постепенно накапливается в верхней части породы, придавая ей темную окраску и новые свойства. Одновременно с образованием гумуса идет и процесс его разложения микроорганизмами.
В результате постоянно идущих процессов синтеза и разложения органического вещества происходит круговорот углерода, азота и элементов зольного питания в системе почва – растение – почва. Его обычно называют малым или биологическим круговоротом веществ. Благодаря биологическому круговороту в верхних слоях почвы накапливаются элементы питания растений N, К, Р, Са, S, и др. В результате порода приобретает качественно новое свойство – плодородие.
Вместе с малым круговоротом веществ в природе имеет место и так называемый большой, или геологический, круговорот веществ. С ним связан процесс выноса из почвы взмученных и растворенных веществ в ручьи, реки, моря, океаны с образованием на дне водоема осадочных пород.
В результате геологических изменений земной коры они вновь могут выйти на дневную поверхность и попасть под влияние континентального выветривания. Очевидно, что для поддержания плодородия почвы необходимо стремиться содействовать проявлению биологического круговорота веществ и ограничивать геологический.
Отличительной чертой почвообразовательного процесса является синтез минеральных соединений – глинистых минералов, солей под воздействием организмов, продуктов их распада, атмосферных факторов. Одновременно идут и процессы разрушения минералов. В итоге минералогический состав почвы может существенно отличаться от минералогического состава материнской породы.
2 стадия – преобразование, перемещение и аккумуляция химических элементов по профилю почвы и формирование генетических горизонтов.
Почвообразование сопровождается взаимодействием минеральных и органических веществ с образованием сложной системы органо-минеральных соединений.
Характерная черта почвообразовательного процесса – перераспределение части минеральных и органических веществ по вертикальному профилю с помощью воды и корневых систем растений и возникновение генетических горизонтов.
В начальной фазе образования почвы возникают фрагментарные почвенные горизонты. В период зрелой фазы формируется почвенный профиль и устанавливаются показатели состава и свойств почв.
3 стадия – частичный вынос химических элементов за пределы почвенного профиля с участием атмосферных осадков. Эта стадия начинается когда почва уже сформирована (наличие почвенного профиля, определенного состава и свойств почвы).
В результате общей схемы почвообразования формируется новая регулирующая, открытая биокосная система, для которой характерны цикличный и поступательный характер почвообразования. Скорость почвообразования зависит от величины используемых энергетических ресурсов. Поэтому почвообразование во влажных экваториальных лесах в девять раз происходит быстрее, чем в зоне тундры. Использование энергии на почвообразование в тундре составляет 8 МДж/см2 почвообразования в год, а в тропиках – 240–280 МДж/см2 в год. Соотношение энергии, используемой на процессы следующие: 100 частей идет на испарение, одна часть – на биохимические процессы, 0,01 части – на выветривание.
Изменчивость в пространстве и во времени факторов почвообразования, а значит и процессов, которые имели место в прошлом и действуют в настоящее время, обусловливает закономерности географического распространения почв на земной поверхности, их развитие, эволюцию.
При изменении экологических условий (климат, растительность и др.) почва вступает в фазу эволюционного развития – в ней возникают новые признаки и свойства, соответствующие изменившимся экологическим факторам.
Преобразование рыхлых горных пород в почву осуществляется в процессе межфазного взаимодействия минеральной матрицы с водой, воздухом, растительностью, живыми организмами и продуктами их метаболизма (жизнедеятельности) при переменных значениях температуры, осадков и испарения.
Бесконечное множество сочетаний факторов почвообразования в пространстве и времени обусловливает громадную вариацию почвенных процессов, разную интенсивность и направление развития почвообразовательного процесса. Вследствие этого образуется огромное разнообразие почвенных форм.
Совокупность почвообразовательных процессов
Почвообразовательный процесс представляет собой совокупность многочисленных разнородных процессов: разрушения и синтеза минерального и органического вещества; взаимодействия между твердой, жидкой, газовой и живой фазами почвы (межфазные взаимодействия); выноса, аккумуляции и перераспределения вещества и энергии, в результате которых образуется особое природное тело — почва.
Уровни почвообразовательных процессов
Первый, высший уровень представляет собой профилеобразующий процесс, объединяющий результаты всех почвенных процессов, управляемых, в первую очередь, радиационным и, следовательно, тепловым балансом территории. Это интегральный процесс, определяющий специфическое строение всего профиля почвы, ее принадлежность к определенному типу почв и почвенно-климатической зоне. К профилеобразующим процессам относятся подзолистый, болотный, бурозёмный, чернозёмный, солонцовый, солончаковый и др. Каждый профилеобразующий процесс состоит из разных комбинаций горизонтообразующих процессов, представляющих собой процессы второго уровня.
Горизонтообразующие процессы зависят, как правило, от водного баланса, с которым связаны определенные особенности состава и свойств генетических горизонтов и последовательное расположение их в профиле. К горизонтообразующим процессам относятся органо-аккумулятивный, элювиальный, иллювиально-гумусовый, текстурный, глеевый, метаморфический и др.
Третий уровень представлен элементарными почвенными процессами (ЭПП). Это базовые специфически почвенные процессы, главные составляющие процесса формирования почвы в целом. Выделяют следующие основные группы элементарных почвенных процессов (ЭПП): метаморфизм (преобразование) органического и минерального вещества, переорганизация почвенной массы, оглеение, миграция, сегрегация и цементация вещества. Примерами ЭПП являются минерализация органического вещества, гумификация, дезинтеграция, оструктуривание, криотурбации, засоление, осолонцевание, альфегумусовая миграция, карбонатная цементация, сегрегация железа и марганца и др. Определенное сочетание ЭПП обусловливает специфику каждого горизонтообразующего процесса.
Четвертый уровень в иерархической системе почвообразующего процесса составляют неспецифические для почвы процессы: механические, физические, физико-химические, химические, биологические. Примерами могут служить такие процессы, как флотация, растворение, окисление, гидратация, восстановление, гидролиз. Неспецифические процессы входят во все ЭПП и участвуют в формировании всех почвенных горизонтов, однако их сочетания, интенсивность, степень проявления и роль различны в разных почвенных процессах в соответствии с условиями среды и почвенными режимами.
Стадии почвообразования
При постоянстве или слабой изменчивости среднемноголетних величин осадков и температуры для формирования полнопрофильной зрелой почвы требуется много столетий.
Почвы являются постоянно развивающимися системами. Весь жизненный цикл почвы состоит из нескольких стадий. На разных этапах развития свойства и состав почв изменяются. Принято выделять четыре этапа, или стадии, в развитии почвы в естественных условиях.
Первый этап продолжается от момента начала образования почвы до появления характерных морфологических признаков и свойств, которые позволяют идентифицировать тип профилеобразующего процесса. В этот период под действием почвенных процессов происходит дифференциация почвообразующей горной породы на горизонты, рост их мощности, формирование в соответствии с зональным типом почвообразования типоморфных свойств и режимов.
Второй этап почвообразования — это период формирования всех устойчивых типоморфных признаков почвы соответствующего типа почвообразования. К типоморфным признакам относятся морфологическое строение профиля, содержание и групповой состав гумуса, кислотно-щелочная характеристика, окислительно-восстановительные условия, состав почвенно-поглощающего комплекса. На этом этапе почвообразования завершается формирование зрелой полнопрофильной почвы.
Третий этап почвообразования представляет собой период устойчивого функционирования зрелой почвы, когда она находится в динамическом равновесии с климатической нормой почвообразования данного типа почвы и развитым на ней биоценозом. Это так называемое климаксное состояние почвы. Продолжительность климаксной стадии почвообразования может составлять многие тысячи лет. Этот период может закончиться вследствие изменения факторов почвообразования либо из-за вмешательства человека и естественным путем перейти в новый виток почвообразования — в стадию эволюции.
Стадия эволюции вызывается изменением характера и направления развития почвы. Причинами эволюции могут стать саморазвитие почвы (например, прогрессивное заболачивание глеевых подзолов при постепенном нарастании мощности органогенного горизонта), а также устойчивое изменение климата или степени дренированности территории. Сплошная вырубка древостоя на подзолистых глеевых почвах и осушительная мелиорация переувлажненных лесных почв также могут привести к коренному изменению процесса почвообразования.
Естественный ход развития почвы может нарушиться в результате процессов эрозии, дефляции, солифлюкции или антропогенной деятельности. При этом происходит полное или частичное разрушение почвенного профиля (например, при эрозии), полное погребение почвенного профиля (например, вулканическим пеплом или делювиальными наносами). На измененном профиле целиком или частично формируется новый почвенный профиль.
Каждый профилеобразующий процесс в конкретном ландшафте всегда распространяется на свойственную ему определенную глубину материнской породы, создавая собственную комбинацию горизонтов. Его можно рассматривать как модель естественного преобразования горной породы в почву. Такая модель почвообразования неуклонно реализуется и на нарушенных почвах. Вследствие этого в почвенном профиле могут сочетаться признаки и свойства разных стадий почвообразования, свидетельствующие о полигенетичности почвы. Так же как и на первой стадии, почва на этапе эволюции находится в неустойчивом состоянии и стремится к достижению равновесия с изменяющейся средой. Стадии формирования почв характеризуются траекторией развития почвы.
Возраст почвы
Почва, как и другие природные тела, имеет возраст.
Различают абсолютный и относительный возраст почв. Под абсолютным возрастом почвы понимается период ее развития с начала почвообразовательного процесса по настоящее время. Время стабилизации поверхности суши и начала почвообразовательного процесса на разных территориях не совпадало, следовательно, современный почвенный покров образован разновозрастными почвами, находящимися на разных стадиях развития.
Совсем молодые почвы встречаются на аллювиальных наносах в речных долинах, на свежих вулканических выбросах пепла или лавы, отвалах горных пород, образующихся при добыче полезных ископаемых, или на открытых поверхностях с почвенным покровом, нарушенным при проведении строительных работ. Глубина и степень преобразования материнской породы при прочих равных условиях связана с длительностью процесса почвообразования, т. е. с возрастом почвы.
Для определения абсолютного возраста почвы используется радиоуглеродный метод ( 14 C). Этим методом был определен абсолютный возраст зрелых чернозёмов. Он составил около 7—8 тыс. лет.
Относительный возраст почв характеризует степень развития, молодость или зрелость почв в соответствии со стадиями их развития.
Почвообразование или почвообразовательный процесс – совокупность явлений превращения и передвижения веществ и энергии, формирующих самостоятельное биокосное тело – почву.
Первичное почвообразование – развитие почвообразовательного процесса на обнаженной горной породе, сложный комплекс одновременно идущих физических, химических и биологических процессов.
Почвообразовательные процессы объединяют в три группы: общие (тотальные) макропроцессы, элементарные почвенные процессы (ЭПП), микропроцессы.
Общие (тотальные) почвообразовательные макропроцессы – подзолообразование, черноземообразование, буроземообразование, они формируют конкретные почвенные индивидуумы.
Элементарные почвообразовательные процессы (ЭПП, частные, признакообразующие, специфические) – сочетание взаимосвязанных биологических, химических, физических явлений, приводящих к образованию конкретного признака почвы, простые элементы общего процесса и типовых микропроцессов.
Элементарные почвообразовательные процессы
Биогенно-аккумулятивные процессы – накопление в верхней части профиля веществ, прежде всего органических.
Биогенный синтез глинных минералов – вторичное глинообразвание, результат взаимодействия освобождающихся при разложении остатков простых соединений или ионов.
Гумусообразование – разложение растительных остатков на месте их отмирания (in situ) и последующего новообразования гумуса без его перемещения по профилю.
Гумусонакопление – аккумуляция гумуса в верхних горизонтах и постепенное пропитывание им почвенного профиля.
Дерновый процесс – интенсивное гумусообразование и гумусонакопление под действием травянистой растительности. Происходит накопление гумуса, биогенная аккумуляция азота и зольных элементов в верхнем слое. Почвы приобретают благоприятные физико-химические свойства, формируется водопрочная зернисто-комковатая структура
Подстилкообразование – формирование на поверхности лесной подстилки или степного войлока.
Торфообразование (оторфовывание, оторфянивание, торфонакопление) – 1) накопление медленно гумифицирующихся и почти не минерализующихся растительных остатков. Процесс протекает в анаэробной среде при избыточном увлажнении; 2) консервация отмерших органических остатков при незначительной гумификации.
Иллювиально-аккумулятивные почвообразовательные процессы – аккумуляция веществ ниже элювиальных горизонтов, отложение, преобразование, закрепление привнесенных сверху веществ.
Глинисто-, железисто-, карбонатноиллювиальные процессы – соответственно накопление глинистых, железистых, карбонатных частиц.
Солонцово-иллювиальный процесс – иллювиальное накопление глинистых частиц и аморфных полуторных окислов, гумуса.
Гидрогенно-аккумулятивные почвообразовательные процессы связаны с влиянием грунтовых вод на формирование почвенного профиля.
Засоление – накопление водорастворимых солей в профиле почвы.
Загипсование – вторичная аккумуляция гипса при его отложении из минерализованных грунтовых вод.
Латеритизация – формирование железистых и железисто-кварцевых каменных конкреций, слоев (панцирей) в мелкоземистой толще почв под действием притока соединений Fe и АI с кислыми водами. Широко проявляется в условиях сезонно-влажных тропиков.
Окарбоначивание – вторичная аккумуляция карбонатов в почвенном профиле при его отложении из минерализованных грунтовых вод.
Элювиальные почвообразовательные процессы связаны с разрушением или преобразованием минеральных и органических компонентов в элювиальном горизонте и выносом образованных продуктов.
Оглинивание (сиаллитизация, оглинение, метаморфизация, внутрипочвенное выветривание, неосинтез глин) – образование вторичных глинистых минералов и других компонентов илистой фракции из первичных, а также из продуктов распада минералов.
Слитогенез. Слитые почвы – плотные образования, в сухом состоянии обладают очень высокой твердостью, во влажном – низкой твердостью и высокой пластичностью. Слитые почвы склонны к сильному растрескиванию при высыхании.
Глееобразование – сложный биохимический восстановительный процесс (маслянокислое брожение), протекающий в анаэробных условиях при обязательном присутствии органического вещества и участии анаэробных микроорганизмов. Сущность процесса – под воздействием неспецифических гетеротрофных анаэробных микроорганизмов Fe свободных окисных соединений восстанавливается до закисного 2-х валентного, вступает в комплексные связи с органическими соединениями и алюмосиликатами.
Аллитизация (ферраллитизация) – совокупность явлений почвообразования и выветривания, результатом которых является накопление в почвах окисных минералов Fe и АI (гетит, гидрогетит, лимонит, гидрогелит, гиббсит), вторичного алюмосиликата каолинита, а также потеря кремнезема и остальных окислов.
Выщелачивание – обеднение горизонта почвы основаниями в результате их выхода из кристаллической решетки минералов или органических соединений, растворения и выноса (вымывания) за пределы почвы и коры выветривания простых солей щелочных и щелочноземельных металлов (Na, К, Са, Mg).
Солончаковый процесс – накопление легкорастворимых солей в верхней части профиля. Проявляется в условиях с КУ менее 1.
Солонцовый процесс (осолонцевание) связан с внедрением обменного Na в почвенно-поглощающий комплекс (ППК). Свойства солонцеватости: пептизация коллоидов, обесструктуривание, появление в почвенном растворе Nа2СО3, NаНСО3, щелочная реакция.
Осолодение (щелочной гидролиз) проявляется в степных депрессиях, западинах в условиях лесостепи, степи, сухой степи при близком залегании слабоминерализованных грунтовых вод или при периодическом передвижении растворов водами поверхностного стока. Ион натрия вытесняется из ППК, затем разрушается кристаллическая решетка минералов и происходит аккумуляция кремнезема. У почв рН слабощелочная
Подзолистый процесс (оподзоливание), кислотный гидролиз – формирование осветленного белесого горизонта. Среди образующихся органических соединений преобладают фульвокислоты, уксусная, муравьиная и другие вещества, агрессивные к большинству минералов почвы. Органические кислоты, фильтрующиеся из лесной подстилки, в условиях кислой рН, разрушают минералы. Промывной режим – важнейшее условие развития процесса.
Лессиваж (иллимеризация, лессивирование) – процесс пептизации, отмывки илистых частиц (перенос) с поверхности зерен грубозернистого (песчаного и крупно пылеватого) материала или из микроагрегатов и выноса в неразрушеннном состоянии из элювиального горизонта без изменения их химического состава, проявления гидролиза, растворения.
Микропроцессы – наиболее простые и многочисленные процессы и явления в почвах, идущие на молекулярном, ионном, атомном уровнях (Апарин и др., 2006). Это различные противоположно направленные явления. Их отличие: микропроцессы не оставляют видимых морфологических следов в почвах.
1. Поглощение живыми организмами из почвы минеральных соединений и синтез органического вещества. Выделение живыми организмами в почву и почвенную атмосферу органических и минеральных соединений.
2. Разложение и минерализация органических остатков. Синтез из органических и минеральных соединений гумусовых веществ.
3. Подкисление почвенных растворов органическими кислотами, выделяемыми организмами при жизни и освобождающимися после их отмирания, а также образующимися при гумификации. Нейтрализация почвенных растворов при обменных реакциях водорода органических кислот с основаниями, освобождающимися при минерализации органических остатков и разложение первичных минералов.
4 Разрушение первичных минералов породы. Синтез вторичных минералов и органо-минеральных комплексов.
5. Коагуляция органических, органо-минеральных и минеральных коллоидов, образование устойчивых агрегатов. Пептизация почвенных коллоидов, разрушение агрегатов.
6. Гидратация минеральных соединений. Их дегидратация.
7. Окислительные процессы, идущие при свободном доступе кислорода в почву. Восстановительные процессы идут при постоянном или периодическом застое влаги и недостатке кислорода.
8. Движение растворов вверх (восходящий ток влаги) и накопление подвижных соединений в верхней части профиля. Движение растворов вниз (нисходящий ток влаги), растворение и вынос подвижных соединений.
9. Поглощение элементов-органогенов живыми организмами и биогенное их накопление в верхних горизонтах почв. Растворение и вынос элементов биогенной аккумуляции.
10. Адсорбция почвенными коллоидами и живыми организмами газов почвенной атмосферы. Десорбция газов, их выделение в процессе дыхания и при разложении растительных остатков.
Какие условия влияют на формирование?
Почва — природная оболочка земли, верхний слой суши, покрывающей поверхность нашей планеты. Почвообразование происходило на протяжении многих миллионов лет под действием внешних природно-климатических факторов на горные породы. Земля обладает своим уникальным составом и строением. Почва является одной из важнейших составляющих биоценоза, именно в ней осуществляется поддержание экологических связей живых существ с жидкой, газообразной и твердой оболочкой Земли.
На процессы почвообразования прямо влияют внешние природные факторы, в которых он протекает, а также их сочетания.
Остановимся подробнее на каждой составной части схемы почвообразования.
- Почвообразующие породы. Весь почвенный покров на нашей планете сформировался из горных пород, именно поэтому их химический состав играет определяющую роль в формировании свойств земли и ее качества. На направленность процесса почвообразования влияют такие свойства материнских пород, как их плотность, пористость, теплопроводность и габариты микрочастиц.
- Климат. Воздействие климата на формирование грунтов многообразно. Ключевыми факторами становятся тепловой режим и уровень влажности, а также перераспределение воздушных масс в пространстве. От климата косвенно зависит и плодородие, поскольку определяет присутствие растительных сообществ особых типов.
- Флора и фауна. По мере развития корневая система растений пронизывает материнскую породу и доставляет на поверхность грунта минеральные вещества. Соединяясь с продуктами жизнедеятельности животных, они формируют органические соединения и обуславливают плодородие земли.
- Рельеф. Это косвенный фактор. Он влияет не на сам процесс почвообразования, а на перераспределение тепла и влаги в окружающей материнскую породу среде. Так, в низинах скапливается вода, а на возвышенностях и холмах она не задерживается — уровень влаги влияет на скорость разложения растительных остатков в земле. Южные склоны обычно получают больше тепла, чем северные — в теплой среде почвенные микроорганизмы более активны. На высоких участках более выражены процессы выветривания, а значит, горные породы быстрее растрескиваются и рассыпаются.
- Возраст почвы. Почвенный покров, как любое другое природное тело, постоянно развивается, изменяет свой состав и структуру. Тот тип грунта, который мы видим сейчас — лишь один из этапов непрерывного процесса почвообразования. Даже если внешние факторы останутся неизменными, то верхний слой земли все равно будет подвергаться преобразованиям. Возраст может быть абсолютным и относительным. Под абсолютным подразумевается время с момента образования почвенного покрова до нынешней ступени развития. Однако далеко не все части суши на протяжении истории своего формирования были ею, многие образованы на месте бывших морей и океанов. Относительный возраст рассчитывают как разницу в развитии плодородного верхнего слоя в рамках одной территории.
В последнее столетие большое влияние на почвообразование влияет человек. Мелиоративные мероприятия, культивация полей, вырубка лесов, выбросы химических отходов — все это вносит свою лепту в изменение структуры и химического состава земли.
Как образуется почва?
Вопросы о том, как и в какой последовательности происходило образование почвы, занимает не одно поколение ученых-исследователей. Известно, что наша планета имеет плотное ядро, окруженное раскаленной мантией с вязкой структурой. Выше расположена внешняя кора, она состоит из горных пород. Около 4 миллиардов лет назад планета начала остывать, это сопровождалось выходом магмы на поверхность. В этом месте образовывались базальты, а под ними — граниты. На протяжении миллионов лет под действием внешних факторов происходил синтез новых веществ и изменял первичную материнскую породу.
После того как в земной атмосфере появился кислород, началось активное формирование осадочного слоя. В результате сильного нагрева горных пород в дневное время и последующего резкого охлаждения ночью происходило интенсивное выветривание. Оно привело к появлению трещин, со временем они углублялись и расширялись. В них проникала вода и замерзала, приводя к еще большему разрушению породы изнутри. Все эти физические воздействия приводят к тому, что горные породы дробились на обломки разной величины, постепенно они становились рыхлыми. Таким образом сформировались пески, гипс, известняк, а также глины.
Согласно данным исследований, в тот период на планете уже существовали простейшие одноклеточные и бактерии. Они питались атмосферным азотом и углеродом, поглощали минеральные компоненты материнской породы и довольно легко приспосабливались к изменяющимся условиям внешней среды.
В ходе жизнедеятельности они выделяли особые ферменты, способные растворять горные породы. Постепенно на их месте появлялись мхи и лишайники, которые продолжали разрушать горные породы. Отмирая, низшие растения разлагались микроорганизмами — это дало начало формированию первых плодородных горизонтов.
В этом слое содержались микро- и макроэлементы, необходимые для полноценного питания высших древесных и травянистых растений. Отмирающие части растений становились пищей для животных и бактерий. В процессе переработки они выделяли еще больше органических веществ, разрушающих горную породу. Благодаря этому в верхних слоях земли накапливался перегной. Таким образом, попадание растительных остатков в землю влекло за собой обогащение верхнего слоя биологически важными для растений элементами. Именно так происходила окончательная трансформация горных пород в землю. Этот процесс продолжается и по сей день.
В процессе биологических, физических и химических процессов формируется структура почвы — ее внутреннее строение из земляных комочков разной величины. Самые плодородные земли имеют мелкокомковатую или зернистую структуру, комочки в ней не превышают 1 см. В таких почвах образуется много пустот, они создают условия для поступления влаги и воздуха, что стимулирует усиленный рост числа полезных бактерий. Такой структурой отличаются черноземные грунты и близкие к ним почвы.
Какова роль живых организмов?
Большую роль в формировании почвы играют животные и растения. Листья, травинки, хвоя и ветки деревьев, попадая на землю, скапливались в верхнем слое. Они довольно быстро разлагаются и уже спустя 6 месяцев превращаются в удобрение высокого качества. В таком виде они расходуются растениями, а затем снова возвращаются в почву — происходит так называемый почвенный круговорот, который связывает в единое целое живую и неживую природу.
В процессе почвообразования активно участвуют и животные — полевки, кроты, суслики, а также черви и насекомые. По мере передвижения по грунту они разрыхляют землю и смешивают ее с гниющими растительными остатками. В результате улучшается химический состав почвы, она становится плодородной. Исследователи подсчитали, что, к примеру, кроты, прокапывая глубокие ходы, выкидывают на поверхность землю, богатую магнием, кальцием, железом и другими минералами.
За год в березовом лесу кроты поднимают наверх до 10 т гумусной земли на каждый гектар площади. Кроме того, в кротовинах накапливается вода, которая увлажняет землю и ускоряет процесс разложения растительных остатков.
Совокупность животных и растительных сообществ оказывает существенное влияние на почвообразование, улучшая структуру грунта, насыщая полезными веществами и тем самым повышая плодородие земли.
Читайте также: