Вальков - Почвоведение. Издательский центр МарТ
 Скачать 19.72 Mb.
|
|
16 Почвоведение bibТаблица Глобальные функции почв (педосферы) (Добровольский, Никитин, Сферы влияния Литосфера Гидросфера Атмосфера Биосфера в целом Биохимическое преобразование верхних слоев литосфе ры Трансформация поверхностных вод в грунтовые Поглощение и отражение солнечной радиации Среда обитания, аккумулятор и источник вещества и энергии для организмов суши Источник вещества для образования минералов, пород, полезных ископае мых Регулирование влагооборота ат мосферы Связующее звено биологического и геологического кру говоротов Передача аккумулированной солнечной энергии в глубокие части литос феры Участие в формировании речного сто ка Источник твердого вещества и микроорганизмов, поступающих в атмосфе ру Фактор биопродук тивности водоемов за счет приносимых почвенных соеди нений Поглощение и удержание некоторых газов от ухода в космическое про странство Защитный барьер и условие нормального функционирования биосферы Защита литосферы от чрезмерной эрозии и условие ее нормального разви тия Сорбционный защищающий от загрязнения барьер аква торий Регулирование газового режима атмосферы Фактор биологической эволюции . Защитный барьер биосферы Почва в большей степени, чем другие компоненты биосферы, закрепляет в себе (хоронит, нейтрализует) значительную часть загрязняющих биосферу веществ, тем самым предотвращая их поступление в живое вещество. При загрязнении буферные (защитные) свойства почвы снижаются. Обеспечение существования жизни на Зем ле. Венцом всех охарактеризованных экологических функций почвы выступает ее плодородие, обеспечивающее возможность существо Часть. Сост а вис вой ст в а п о ч в 167 вания жизни на континентах в современной форме, а также жизнь и хозяйственную деятельность человека. Негативное антропогенное воздействие снижает почвенное плодородие, продуктивность и устойчивость экосистем, количество и качество сельскохозяйственной продукции, ухудшает здоровье и качество жизни населения, сокращает продолжительность жизни. Нарушение общебиосферных функций, выполняемых почвой, в результате целого комплекса причин в настоящее время принимает планетарный характер. Этот процесс вносит свою отрицательную лепту в развитие глобального экологического кризиса и создает угрозу стабильного существования биосферы. Сельскохозяйственные bbф у н к ц и и п о ч в Почва является незаменимым исчерпаемым относительно воз обновимым природным ресурсом По принципу заменимости она относится к незаменимым природным ресурсам, поскольку ни сегодня, нив обозримом будущем нет другого природного ресурса, который мог бы заменить почву в полной мере в качестве средства сельскохозяйственного производства. По принципу исчерпаемости и возоб новимости почва относится к исчерпаемым относительно возобнови мым природным ресурсам. Исчерпаема она потому, что ее количество ограничено и абсолютно, и относительно наших потребностей и сроков существования. Возобновимой она оказывается потому, что по мере использования почвенные ресурсы постоянно восстанавливаются, относительно возобновимой, — так как период восстановления достаточно велик. Для сохранения способности к восстановлению возобновимых природных ресурсов, в том числе почвы, необходимы определенные условия, нарушение которых замедляет или вовсе прекращает процесс восстановления. Темпы расходования возобновимых природных ресурсов должны соответствовать темпам их восстановления. Охрана возобновимых природных ресурсов должна осуществляться путем рационального их использования и расширенного воспро изводства. Однако правила рационального использования почвенных ресурсов соблюдаются далеко не всегда, ив итоге почва теряет свое плодородие Почвоведение bСледствием снижения почвенного плодородия в результате различных деградационных процессов является падение продуктивности как естественных, таки агрокультурных ландшафтов. Это сокращает продовольственные ресурсы биосферы и усиливает дефицит продовольствия Часть II ОБРАЗОВАНИЕ ПОЧВ 2.1. ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ. Методология системного подхода к изучению почв bВеличайшие достижения естествознания — разработка учения о системном подходе к познанию явлений природы. В полной мере эта концепция была представлена на рубеже XIX и XX вв. Основа системного подхода в естествознании вообще и к географическим объектам в частности впервые была разработана В.В. Докучаевым. Главная сущность этого подхода заключается в следующем любой объект или явление природы рассматривается не изолированно, а во взаимосвязи и взаимообусловленности с окружающими его системами и явлениями. Современная природа поверхности Земли представляет собой сложную материальную систему, в которой все ее части взаимодействуют друг с другом, взаимообусловлены и существовать отдельно друг от друга не могут. В первую очередь именно В.В. Докучаев, основоположник генетического почвоведения, доказал эту взаимообусловленность. Для В.В. Докучаева было характерно понимание материального единства природы (целостности) и взаимосвязи ее тел и сил. В связи с этим он писал, что важнейшей задачей должно быть познание тех соотношений и взаимодействий, той закономерной связи, которые несомненно существуют между всеми силами, явлениями и телами природы. Представления В.В. Докучаева о взаимосвязи и взаимообусловленности явлений и природных тел сейчас воспринимаются как обычные, само собой разумеющиеся. Но для современников ученого его открытие явилось необычайным откровением, было встречено восторженно, сравнивалось с открытием Дарвина в биологии и Лайеля в геологии. Воззрения В.В. Докучаева нашли последователей во многих отраслях естествознания. Достаточно назвать АИ. Воейкова в климатологии Почвоведение bВ нейтральных и слабощелочных черноземных почвах степей почвенные воды насыщаются соединениями кальция, становятся жесткими, подвижные соединения железа в них отсутствуют, а гумусовые вещества нерастворимы вводе. В сухих и полупустынных степях с каштановыми и бурыми почвами количество солей вводе еще более увеличивается. Эти же свойства передаются грунтовыми речным водам, в которых возрастает количество солей, в результате фильтрации через карбонатные и часто засоленные материнские породы и коры выветривания. Таким образом, внутренние и внешние компоненты природных систем находятся в постоянном обмене веществами и энергией. Это в конечном итоге определяет развитие и стабильность или нестабильность географической зоны, ландшафта, биогеоценоза. Эволюция природной среды на Земле — это развитие географических систем в связи с количественно-качественным изменением обмена веществ и энергии, что обусловлено временным непостоянством отдельных компонентов системы. В природе постоянно противоборствуют два противоположно направленных комплекса явлений. Это интеграционные процессы при интеграции системы. В развитии географической зоны взаимоотношения между почвой и окружающей средой находятся в постоянном стремлении код нородности, к одному конечному результату, к равновесию между всеми компонентами почвенно-географической системы. На обширных территориях при однородном рельефе наблюдается однотипность почв, растительности, коры выветривания, гидрогеологических свойств и т. д. Такие условия можно наблюдать на равнинах Азово-Кубанской низменности, Аргентинской пампы, низменности Амазонии и т. д. Равновесное стабильное состояние существует в природе, пока не произойдет изменение какого-либо объекта природной среды, и это изменение вызовет нарушение равновесия системы, количественно-качественную перестройку всех компонентов, составляющих единство системы. Такие явления приводят к дифференциации природной обстановки, к ее усложнению и разнообразию окружающей среды. При не изменяющихся климатических условиях главная роль в развитии дифференциации принадлежит рельефу и геологической неоднородности поверхностных слоев литосферы Часть. ОбрдзовАНИЕ почв b175Современные природные зоны и ландшафты возникли вместе с развитием живой природы в разные геологические эпохи. Они появлялись и исчезали на Земле, суша занималась морем, море становилось сушей, пустыни заменялись лесами, ледники выпахивали громадные площади. Процессы интеграции и дифференциации географической среды постоянно взаимодействовали, следуя за изменением климата, растительности и других компонентов природной среды .1 .2 . Атмосфера bbиbbк ли мат и чески е у слови яка к ф акт о р п о ч во образования bВ результате неравномерности поступления солнечной радиации от экватора в сторону южного и северного полюсов происходят закономерные, хотя и не вполне последовательные, изменения температуры и количества выпадающих осадков. Непоследовательность широтных изменений определяется различиями в геоморфологии континентов, удаленностью или близостью территории от океана, высотой местности над уровнем моря и другими факторами. Климатические условия проявляются как поступление на поверхность Земли световой и тепловой энергии, а также воды, без которых немыслимы жизненные процессы и экзогенное преобразование поверхности континентов. Климат связан с атмосферой Земли, которая, как и другие сферы, образующие нашу планету, функционирует по своим законам, в тоже время во взаимосвязи с океаном, литосферой, корой выветривания, почвами, живым веществом биосферы. Функционирование атмосферы отражается на всех оболочках Земли, в частности на почвах при их образовании и эволюции. Из всего многообразия климатических и погодных показаний, которыми оперирует метеорология как наука, почвоведы прежде всего используют данные температуры, выражаемые в градусах Цельсия Си атмосферных осадков в миллиметрах слоя воды, выпадающих на поверхность конкретной территории. Т ем пер ат урны е показатели климата анализируются в их временном конкретно усредненном или экстремальном выражении годовая, сезонная, теплого или холодного месяца, абсолютный минимум или максимум, температурная контрастность и Континентальность и т. д Почвоведение bВ формировании климата важнейшим процессом является поступление солнечной радиации в атмосферу Земли и на ее поверхность. Этот процесс имеет четко зональный характер, так как количество достигающей земной поверхности радиации зависит от угла падения лучей, те. от широты местности, а также от альбедо — отражающей способности поверхности. Наиболее объективной, удобной мерой потенциальной биологической и агрономической оценки термического режима территории являются величины суммы активных годовых температур выше С. Постоянная среднесуточная температура С во внетропических условиях считается биологическим началом весны, расцвета жизненных процессов. Отметим здесь же биологическое начало и конец лета — последний и первый заморозки. По годовой сумме среднесуточных температур выше С сушу Земли разделяют на биоклиматические пояса (табл. 3 0 Таблица 31 Биоклиматические пояса Земли Биоклиматиче ские пояса Годовая сумма температур больше 10 °С Культурные растения — экологические индикаторы Площадь, млн км2 Биомасса суши, % от общей Полярный полярный и субполярный) 0,5-800 Не сельскохозяйственные зоны 1 Бореальный (умеренный) 800-1800 Рожь, лен, картофель, брюква, турнепс 18 Суббореальный (умеренно теплый) 1800-4000 Пшеница, кукуруза, соя, сахарная свекла, подсолнечник, яблоня, груша, слива, вишня 12 Субтропический 4000-6000 Зерновые, чай, цитрусовые, тунг, хлопчатник, маслины, инжир, виноград Тропический Рис, сахарный тростник, батат, кофе, бананы, ананас, каучуконосы Примечание. Общая биомасса Мирового океана в 15 тыс. раз меньше, чем на суше Часть. О брлэовАниЕ почв b177Количество солнечной энергии, поступающей от Солнца, и расход ее на нагревание, испарение, транспирацию, фотосинтез и т. д. весьма различны в природных зонах Земли. Причем затраты на tep мические процессы составляют 99,9%, а на биологические — всего. Среднегодовая температура в тропиках составляет 32—35#, а в полярных областях —30 + —35 вС. В тропических пустынях максимальная температура воздуха может достигать 50—60 С, а минимальные температуры Антарктиды или района Верхоянска опускаются до —70 + е. Разница в среднегодовой температуре наземном шаре составляет 60—70°, а между максимумом и минимумом 130-145 *С. Значение температурного фактора в процессах выветривания и почвообразования исключительно велико. По правилу Вант-Гоффа с возрастанием температуры на е скорость химических реакций увеличивается в среднем в 2—4 раза, а при изменении температуры от 0 до 50° степень диссоциации химических веществ вводе возрастает враз. Учитывая разрыв минимальных и максимальных температур в тропических областях в сравнении с холодными, интенсивность различных реакций может быть в тысячи раз больше. Температура воздуха или приземного слоя атмосферы преломляется в термических условиях почвы и коры выветривания. Однако временное варьирование температуры, столь характерное для приземного слоя воздуха, ослабевает и затухает в коре выветривания на глубине 2,5—3,5 м. Здесь устанавливается постоянная температура, типичная для данной территории и совпадающая со среднегодовой температурой атмосферы. При минусовых среднегодовых температурах воздуха характерно распространение вечной мерзлоты. Индикатором среднегодовых температурных условий могут служить температуры подземелий и погребов или родниковые источники. Вода родников в тропиках такая же, как и поверхностная около 30 С, а жарким летом в умеренных широтах — плюс 5—8 вС. Важнейшими показателями генезиса, плодородия и классификации почв всегда были их температурные условия, такие как глубина промерзания почвы, длительность мерзлотного покоя, средние температуры холодного и теплого периодов и др. Определенное значение в направлении почвообразования имеет континентальность климата или амплитуда температур холодного и Почвоведение bтеплого периодов года термическая контрастность сезонов. По степени континентальности различают климаты океанический, слабо континентальный, умеренно континентальный, средне континентальный, очень континентальный, резко континентальный. Например, климат Лондона, Исландии и Владивостока — океанический, стран Бал тии — слабо континентальный, Москвы — умеренно континентальный, Ростова н Д — средне континентальный, Верхоянска. Красноярска, Магадана — очень и резко континентальный. Континентальность климата во многом определяет выделение на Земле особых почвенно-географических провинций или фаций в пределах зонального распространения почва также учитывается в классификационных системах почвенной систематики. Энергетическое воздействие на почвообразование притока солнечной энергии оказывает не только непосредственное воздействие через температурные условия, но и опосредованно через накопление энергии солнечных лучей путем фотосинтеза зеленых растений в многообразной гамме органических веществ. Затем энергетическая компонента климатических условий консервируется в гумусовом веществе почвенного покрова Земли и обеспечивает регулярность протекания многих явлений почвообразования и плодородия почв. По предложению академика Волобуева, потенциальная энергия почвы, главным образом ее органического вещества, часто как генетический признак почвы выражается в калориях на определенную массу почвы. А т м осф ерны е осадки Потенциальный биологический эффект тепла и света проявляется при поступлении на поверхность суши атмосферных осадков, причем количественно-качественный природный эффект зависит от степени увлажненности территории и сезонного распределения влаги. Атмосферные осадки выпадают в виде дождя, снега и росы. Это пресная фракция водных масс планеты, которая вместе сводами рек, озер, болот, грунтовыми и артезианскими водами составляет лишь 2—3% общего запаса воды. На Земле преобладают высокоминерализованные морские и подземные воды. Количество выпадающих осадков во всех странах выражается в миллиметрах (мм. Один мм эквивалентен 10 м воды на гектар. Среднегодовое количество осадков варьирует следующим образом (мм пустыни — 20—50—100; засушливый климат — 300—400; леса уме ренно-холодные — 500—800; леса влажные субтропические — 1500— 2500; леса влажные тропические — 7000—10000; абсолютный макси Часть. О брл зовА ни Е почв b179мум наблюдается в дельтах Ганга и Брахмапутры около 14000; Ростов н Д — 460; Краснодар — 660; Москва — Для образного представления о громадных массах воды, подвоз действием которых находятся почвы, профессор МН. Глазовская пересчитала миллиметры выпадающих осадков в метры за последний период развития почв, теза тыс. лет. Оказалось, в тундре слой воды составлял бы 500, в зоне подзолистых почв — 700—1200, в черноземной полосе — 500—800, в красноземах Черноморского побережьям. Вся эта влага в естественных условиях без поверхностного стока проходила через почвенные горизонты, определяя разные водные режимы почвенного покрова (промывной, периодически промывной, и т. д. В глобальном плане атмосфера — единственный фактор поступления пресной воды в процессы почво образования. Влага атмосферы — не только физический или химический фактор почвообразовательных процессов. Это обязательный вещественный компонент биологического круговорота, практически вся биомасса состоит из химических элементов атмосферного происхождения, содержащихся в веществах ее газов НС. В единую систему связаны атмосфера с ее погодными и климатическими условиями, океан, почвы, растительный и животный мир. Количество выпадающих осадков не всегда свидетельствует об уровне увлажнения территорий. Важны температурные условия. Например, в тундре выпадает 200—300 мм, а ландшафты переувлажненные, а в юго-восточных районах Ростовской области — 300—360 мм, но это уже сухая степь. Поэтому используются различные коэффициенты, учитывающие температурные условия. Наиболее распространенным является коэффициент увлажнения по Иванову (К): К = А / Б, где А — количество выпадающих осадков Б — расход влаги на испарение и транспирацию (эвапотранспирация). Приняты следующие градации фаций по увлажнению супергумид- ная — 1,5—2—3; гумидная — 1,2—1,5; нормальная — 1,0; семиарид ная — 0,7—0,5; аридная — 0,5—0,3; экстрааридная — С изолиниям среднегодовых коэффициентов увлажнения совпадают средние положения границ распространения природных явлений и природных комплексов. На европейской территории южная Почвоведение bграница зоны подзолистых почв проходит по изолинии увлажнения 1,6, далее южные границы распространения почв проходят последующим изолиниям у дерново-подзолистых — 0,95; типичных черно земов — 0,71; обыкновенных черноземов — 0,63; южных чернозе мов — 0,53. Последняя граница служит в тоже время северной для темно-каштановых почв .1 .3 . Организмы bbк а к |