Основные этапы развития почвоведения

I этап. Неолит, бронзовый век. Формируются первые представления о почве, возникает земледелие.

II этап. IV-I вв. до н.э. В трудах ученых античного мира: Коллумеллы, Плиния, Лукреция Кара и др., посвященных агрономии отражены первые научные представления о почве.

III этап. Средние века (V- ХVII). Проводятся описания качества почв и земельных угодий для установления феодальных повинностей и привилегий. Создаются писцовые книги в России, землеоценочные акты в Германии, земельные кадастры в Китае. В ХIV- ХVI веках отмечается возрождение практического интереса к почвам.

IV этап. Середина ХIХ века. Возникает наука о приемах обработки почв и выращивании культурных растений – агрономия. Работами выдающихся ученых Ю. Либиха 1840 г. в Германии и Ж. Буссенго во Франции утверждается теория минерального питания растений. Одновременно развивается геологическое направление в почвоведении трудами Ф. Фаллу, Г. Берендта, Ф. Рихтгоффена, которые изучают почву, как верхнюю часть коры выветривания.

V этап (1711-1765 гг.). Большая роль в развитии почвоведения в России принадлежит М.В. Ломоносову. В работе "О слоях земных" он дал правильное научное определение сущности почвообразовательного процесса. Он указал, что почвообразование заключается во взаимодействии растительности и продуктов их перегнивания с горными породами и выражается в развитии плодородия. Почвообразование показано как исторический процесс, протекающий во времени.

VI этап ознаменовался в России созданием в 1765 г. Вольного экономического общества (ВЭО). Основываясь на вопросниках, разосланных по губерниям, было получено описание качества почв России. В этот период было организовано много экспедиций Академии Наук, результаты работ которых были опубликованы.

В 1879 г. вышла почвенная карта Чаславского В.И., где были выделены черноземы, серые земли, подзолы, солончаки.

В 1877 -1881 гг. В.В. Докучаев по поручению ВЭО провел детальные исследования черноземов России. В 1883 г. им была опубликована монография "Русский чернозем", который олицетворяет создание новой науки - генетического почвоведения. В.В. Докучаев сформулировал основные законы почвообразования и географии почв, важнейшим из которых является закон зональности почв. Он разработал закон вертикальной поясности, описал зональные типы почв, создал первую научную классификацию почв.

Сооснователем генетического почвоведения является П.А. Костычев. Он работал в те же годы, что и Докучаев и был одним из основных его оппонентов. Вместе с учеником Докучаева Н.М. Сибирцевым он систематизировал и развил основы учения о почвах.

Докучаев создал замечательную школу, представители которой оказали большое влияние не только на развитие почвоведения, но и минералогии, петрографии, геохимии, ботаники, лесоводства, ландшафтоведения, агрономии. Его учениками были: В.И. Вернадский, К.Д. Глинка, С.А. Захаров, Б.Б. Полынов, Г.Ф. Морозов и др.

Признавая авторитет В.В. Докучаева, русские и зарубежные исследователи истории почвоведения отмечают большую роль в развитии этой науки зарубежных ученых: Гильгарда в США, Вольни и Раманна в Германии, Ю. Шлезинга во Франции, Аарнио в Финляндии и др. исследователей.

В начале ХХ века на основе докучаевских идей почвенные исследования активизируются. В это время были проведены экспедиционные исследования для переселенческих целей во многих регионах России. Сформировались научные школы в МГУ (руководитель А.Н. Сабанин), в Тимирязевской (Петровской) академии (В.Р. Вильямс), в Лесном институте в Петербурге (П.С. Коссович). В 1927 г. создан почвенный институт им. В.В. Докучаева, а в 1939 г. образовалось Всесоюзное общество почвоведов (ВОП). В это же время были открыты кафедры почвоведения в ряде университетов и ВУЗов. В почвоведении четко определились самостоятельные разделы: физика почв, биология почв, минералогия, картография и география почв, а также прикладные отрасли: агрохимия, агрофизика, эрозиоведение, мелиоративное и лесное почвоведение и др.

Широкую известность получают работы К.К. Гедройца, В.Р. Вильямса, Л.И. Прасолова, Б.Б. Полынова, И.В. Тюрина, Н.А. Качинского, И.П. Герасимова, А.А. Роде, М.А. Глазовской, В.А. Ковды, М.М. Кононовой, Л.Н. Александровой, В.М. Фридланда и др.

Лекция. ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ (4 часа)

 

С возникновением генетического почвоведения стали изучать происхождение почв, их развитие, возникло учение о факторах почвообразования. Функциональная взаимосвязь между почвенным покровом и главнейшими факторами почвообразования: климатом, почвообразующими породами, рельефом, биотой и обществом во времени является центральной составляющей науки. На определенных стадиях или в специфических условиях развития почвы в качестве определяющего может выступить какой-либо один несколько факторов. В настоящее время изучение этих взаимосвязей в связи с обострением экологических проблем приобрело еще большую актуальность.

 

Почвообразующая порода

Почвообразующая или материнская порода посредством своего гранулометрического и вещественного состава, присущей ей структуры и текстуры оказывает большое влияние на все свойства почвы: мощность профиля, химический и минералогический составы почв, их физические и физико-механические свойства, водно-воздушный, тепловой и пищевой режимы.

Известный американский ученый, главный химик геологической службы США Ф. Кларк в результате многолетней работы по определению химического состава земной коры определил, что она на 99% состоит из восьми элементов. Впоследствии цифры процентного содержания химических элементов земной коры, несколько уточненные академиком А. Е.Ферсманом, по его предложению были названы числами Кларка, или кларками. В дальнейшем над определением состава земной коры работали многие ученые. Содержание элементов в земной коре мы даем по В. Гольдшмидту (табл. 1).

В различных горных породах соотношение химических элементов сильно варьирует, отклоняясь от кларков концентрации. Эти отклонения зависят от состава горных пород, отличающихся большим разнообразием.

Горные породы по происхождению подразделяются на магматические (массивно-кристаллические), метаморфические и осадочные.

Массивно-кристаллические почвообразующие породы представляют собой охлажденную и затвердевшую магму, которая вышла на поверхность земли. Они имеют очень плотную массивную структуру, кристаллическое или скрытокристаллическое строение. В зависимости от содержания и соотношения соединений кремния и щелочей, с одной стороны, железа, кальция и магния - с другой, различают магматические породы кислые и основные.

Таблица 1

Распространенность главных химических элементов земной коры

Элемент	Распространенность, %	Радиус иона, 10-8 см
по массе	по объему	Атомная масса
O	46,6	91,97	62,55	1,32
Si	27,72	0,80	21,22	0,39
Al	8,13	0,77	6,47	0,57
Fe	5,00	0,68	1,92	0,82
Mg	2,09	0,56	1,84	0,78
Ca	3,63	1,48	1,94	1,06
Na	2,83	1,6	2,64	0,98
K	2,59	2,14	1,42	1,33

К кислым магматическим породам относятся граниты, гранитодиориты и др. Для них характерно высокое содержание кремнезема, заметное количество натрия и калия, небольшое содержание железа, ничтожное - кальция и магния, относительно повышенное - фтора и бора. Кислые магматические породы обычно окрашены в светлые и буроватые тона; в них отчетливо различаются кристаллы кварца, полевых шпатов и слюд. Эти породы содержат большое количество газов, таких, как СО, СО₂, Н₂S, СНз, Н, N, С1, которые при нагревании могут быть выделены. Продукты выветривания и почвы, образующиеся из кислых магматических пород, наранних стадиях выветривания отличаются рыхлостью, песчанистостью и гравийным характером материала, более или менее достаточным содержанием калия, связанного с минералами группы слюд.

Из основных магматических пород наиболее широко распространены базальты, габбро, андезиты. Они характеризуются низким содержанием кремнезема (40-60 % массы). Большая часть кремнезема связана в алюмосиликатных минералах. Свободный кремнезем в виде кварца содержится лишь в небольшом количестве. Основные магматические породы, в отличие от кислых, в основном богаты соединениями марганца, железа, хрома, кобальта, цинка, титана, никеля и меди. Горные породы щелочной магмы отличаются очень темной,иногда черной окраской, что объясняется отсутствием кварца и преобладанием минералов, окрашенных в темные тона. Продукты выветривания и почвообразования на горных породах щелочноймагмы обычно быстро приобретают глинистый характер, длительное время сохраняют щелочную и нейтральную реакцию, отличаются повышенным содержанием почвенного гумуса и глинистых минералов типа монтмориллонита.

Между двумя основными группами массивно-кристаллических пород - кислыми и основными - существует ряд переходных групп.

Метаморфические породы образуются под воздействием высокого давления итемператур из осадочных пород. К метаморфическим породам относятся кварциты, сланцы, конгломераты и по химическому составу близкиек гранитам гнейсы.

Осадочные почвообразующие породы покрывают основную часть поверхности суши. Среди них различают континентальные и морские.

Континентальные осадочные породы занимают обычно равнинные территориии пологие склоны. К осадочным породам относятся конгломераты, галечники, пески, супеси, песчаники, глины, суглинки и соли. Они приносятся и перераспределяются на суше главным образом в результате движения льдов, текучей воды и воздушных масс, образуя покровы у подножий горных систем, в конусах выноса горных потоков, в древних долинах и дельтах рек.

К осадочным породам морского происхождения относятся известняки, конгломераты, песчаники, глинистые сланцы, глины. Они характеризуются плотной консистенцией, включают остатки морской флоры и фауны, имеют примесь извести и легкорастворимых солей.

Осадочные породы могут быть очень молодыми, отложенными в четвертичный период, и древними. Новейшие осадочные породы непрерывно образуются и в настоящее время. Они более или менее рыхлые, пористые, часто слоисты. Чем древнее осадочная порода, тем более она изменена. Со временем эта порода, становится более плотной и сцементированной. Обычно цементация происходят под влиянием высокого давления, высокой температуры, циркуляции и накопления в породе вторичных соединений извести, окислов железа имарганца и наиболее часто соединений кремнезема.

Современное почвообразование на преобладающей части поверхности материков идет преимущественно на рыхлых четвертичных отложениях - наносах. Четвертичные отложения являются продуктом новейшей геологической истории. Они образовались в результате переноса и накопления продуктов выветривания и почвообразования на поверхности материков за последние один-два миллиона лет. Грубообломочные и гравийно-песчаные отложения образовались в основном в результате физико-механического разрушения, воздействия льдов, водно-воздушной дифференциации и переотложения. Пылеватые и глинистые породы являются продуктами выветривания и фракционного разделения текучей водой. Тонкие высокодисперсные коллоидные глины, осадки кремнезема, водных окислов алюминия, железа и марганца, осадки солей являются продуктами глубокого химического и биохимического выветривания, миграции и раздельного осаждения и накопления. Современный почвенный покров континентов и свойства почв формировались в значительной степени параллельно с формированием четвертичных почвообразующих пород, и в тесной зависимости от них.

Почвообразующие породы закономерно распределяются по элементам рельефа.

Элювиальные отложения независимых позиций.

Возникающие при выветривании и почвообразовании минеральные продукты обладают разной подвижностью. Часть продуктов выветривания уносится из сферы образования, однако значительная доля их задерживается и накапливается на месте, образуя элювий. Для элювия характерны отсутствие слоистости, постепенный переход от тонкого материала верхних слоев через обломочные, грубые продукты выветривания к первоначальной горной породе на известной глубине. Элювий может быть грубообломочным или глинистым, мощным или неглубоким, карбонатным или кислым. Мощность формирующегося элювия будет тем больше, чем древнее равнинное плато, меньше выражена эрозия, влажнее и теплее климат и более развит покров растительности.

Делювиальные отложения склонов и подгорных равнин. Продукты эрозии, принесенные и отложенные временными потоками дождевых и снеговых вод, на склонах, примыкающим к горам, к плато, к высоким водоразделам, называют делювием. Здесь в случаях сухого и жаркого климата происходит аккумуляция мало- и легкорастворимых солей, приносимых склоновыми водами.

Горные возвышенности на всем протяжении обычно окаймляются делювиальными наклонными равнинами. Так как горообразовательные процессы непрерывно продолжаются, то вдоль горных сооружений формируется несколько генераций делювиальных равнин, поднимающихся исполинскими ступенями к горам.

Пролювиальные отложения конусов выноса

Временно действующие горные потоки, обладающие большой транспортирующей силой, образуют при выходе на равнину так называемые конусы или веера выносов, сложенные продуктами выветривания и денудации, принесенными из области гор. Породы, слагающие конусы выносов, называют пролювием. В природе делювий и пролювий часто сочетаются, образуя делювиально-пролювиальные равнины.

Материал, слагающий пролювий, отличается большей или меньшей окатанностью, неправильной косой слоистостью и плохой сортированностью. Вместе с тем прослеживается дифференциация по протяженности конуса выноса. Крупный материал отложен ближе к по­вышениям рельефа: с удалением от них крупность зерна уменьшается, галечники сменяются гравием, песками, а последние суглинками.

Аллювиальные отложения речных долин и дельт

Огромная часть материала, образовавшегося при выветривании, эрозии и денудации, попадает в реки и транспортируется на громадные расстояния текучими водами. При уменьшении скорости движения речной воды откладывается масса минерального материала.

Аллювиальные равнины часто имеют несколько террас, которые представляют собой равнинные обширные ступени, вытянутые вдоль современных и древних русел рек. Наиболее молодыми, еще растущими вследствие ежегодных паводков, являются пойменные террасы и поймы. Для аллювия, слагающего пойменные террасы, свойственна ясно выраженная и относительно правильная горизонтальная слоистость наносов. В краевой части пойменной террасы образуются русловые валы, обычно содержащие больше песчаного материала, чем отложения других частей поймы. Центральные и межрусловые части пойменной террасы представлены понижениями и сформированы более глинистым материалом.

Каждая из этих террас, от молодой к более древней, обозначаются номерами I, II, III, IV. В отложениях террас часто наблюдаются ясно сохранившиеся следы горизонтальной слоистости. С возрастом террас слоистость аллювия исчезает под влиянием выветривания и почвообразования.

В верхнем течении рек аллювий преимущественно сложен галечником. Вниз по течению крупность гальки, отлагаемой реками, постепенно уменьшается. Галечниковый, гравийный аллювий сменяется песками, суглинками, глинами.

Озерно-болотные отложения

В озерно-болотные водоемы вместе с водой поступают наиболее тонкие частицы. Поэтому отложения в них в большинстве своем отличаются глинистостью, тонкой горизонтальной слоистостью, отражающей сезонное питание водоема водами. Зарастая, озера и болота покрываются толщами торфа, превращаясь в торфяник.

Озерные и болотные отложения в сухих и жарких областях обогащены содой, углекислым кальцием и легкорастворимыми солями.

Отложения ледниковых и приледниковых областей

Для ледниковых отложений (морен) характерны несортированность, отсутствие слоистости и содержание крупных валунов в общем глинистом и суглинистом материале. Валуны могут быть представлены обломками гранитов, известняков или других пород, в зависимости от мест питания ледников. Иногда в толщу морены включены линзы песков, гравия. Флювиогляциальные отложения слоистые галечниковые или песчаные. Они слагают длинные узкие гряды, которые называют озами.

 

Климат

Климат - многолетний статистический режим погоды, главный количественный показатель состояния атмосферы и воздействующих на почву атмосферных процессов, прежде всего поступление в почву тепла и воды. В аспекте геологического времени климат - явление переменное. С изменением климата тесно связана история развития органического мира, а, следовательно, и история развития почвенного покрова Земли. Климат играет важнейшую роль в закономерном размещении типов почв по лику земного шара, ему принадлежит огромная роль в установлении определенных циклов динамики почвообразовательных процессов, их специфике и направленности. С климатическими условиями связана энергетика почвообразования.

Ведущим фактором климата является солнечная радиация. Общий приток тепла к земной поверхности измеряется радиационным балансом (R). Радиационным балансом, или остаточной радиацией подстилающей поверхности, принято называть разность между радиацией, поглощенной земной поверхностью, и эффективным излучением:

R = (Q+q) (1-А)-Е,

где Q - прямая радиация; q - рассеянная радиация; А - альбедо (в долях единицы); Е - эффективное излучение поверхности.

Радиационный баланс зависит от широты местности, характера подстилающей поверхности, степени увлажнения территории. В соответствии с поступлением тепла на поверхности Земли формируются термические пояса планеты:

 

Пояса Радиационный баланс

Полярный 21 - 42

Бореальный 42 - 84

Суббореальный 84 –210

Субтропический 210 – 252

Тропический 252 – 336

 

Исключительно большая роль климата в процессах почвообразования заставила на основе учета термических параметров произвести выделение в каждом почвенном типе фациальных подтипов. Деление на фациальные подтипы производится с учетом суммы активных температур воздуха выше 10^о, суммы температур почвы выше 10^о на глубине 0.2 м и продолжительности периода отрицательных температур на глубине 0.2 м. Для деления почв на фациальные подтипы вводятся номенклатурные обозначения, связанные с их термическим режимом: жаркие, теплые, умеренно теплые, холодные, умеренно холодные, промерзающие, непромерзающие и т.д.

Другой важнейшей составляющей климатической характеристики являются атмосферные осадки. В целом поступление атмосферных осадков нарастает от полюса к экватору. В связи с размером и строением материков, их рельефом, близостью расположения морей и океанов, наличием в них холодных или теплых течений, а также в зависимости от преобладающего направления движения воздушных масс происходит распределение атмосферных осадков. В результате на любой конкретной территории складывается определенный тип теплового и водного режимов.

Способ характеристики климата как фактора водного режима с помощью коэффициента увлажнения (Ку) введен в практику почвоведения Г.Н. Высоцким.

Ку = Q/V, где

Q – сумма осадков, мм

V – испаряемость, мм

Согласно Будыко по обеспеченности суши водой на земном шаре выделяются следующие области:

 

Климатические области Ку

 

Исключительно сухие (супераридные) 0.1-0.2

Засушливые (аридные) 0.3-0.5

Умеренно сухие (семиаридные) 0.5-0.7

Влажные (гумидные) ~ 1.0

Избыточно-влажные 1.2-1.5

Особенно влажные (супергумидные) 1.5-3.0

 

Учет климатических факторов показал, что, если ресурсы тепла достаточно велики, дополнительное увлажнение приводит к увеличению продукции, при недостатке тепла - к ее снижению.

Помимо «общеземного» климата, определяющего главные особенности закономерного размещения почв на земной поверхности, в процессах почвообразования большую роль играет местный климат, получивший название «микроклимата». Возникновение того или иного типа «микроклимата» определяется корректировкой климатических показателей формами рельефа, экспозицией склонов, наличием местных водных бассейнов и характером растительного покрова.

Чередование в рельефе положительных (водоразделы, склоны) и отрицательных (межгорные впадины, долины рек) элементов рельефа способствует перераспределению по территории влаги атмосферных осадков и созданию контрастных водных режимов почв возвышенных и пониженных участков. На террасах и в поймах речных систем при этом сказывается влияние близкого уровня грунтовых вод и паводков.

На равнинных территориях перераспределителем тепла и влаги служит микрорельеф. Микрозападины являются местными аккумуляторами поверхностных вод и играют значительную роль в создании местного микроклимата.

Не меньшая роль в создании микроклимата принадлежит растительности. При одинаковом строении рельефа создаются большие различия в водно-тепловом режиме почв на участках, занятых лесной растительностью и травянистыми ценозами.

 

Рельеф

Одним из важнейших факторов почвообразования, оказывающим огромное влияние на генезис почв и их пространственную неоднородность, является рельеф местности. В почвообразовании прямая роль рельефа получает отражение в развитии эрозионных процессов. Косвенная роль рельефа в почвообразовании выражается через перераспределение климатических факторов тепла, света, воды. Наиболее ярко косвенная роль рельефа проявляется в существовании вертикальной - климатической, почвенной и растительной - зональности в горах. Эволюция почв находится в прямой связи с эволюцией рельефа.

Рельеф, также как и почвообразующие породы является асимметричным фактором в размерах планеты. Он определяет большое разнообразие почв природных зон, которые образуют ряды, отличающиеся по степени гидроморфности и термическому режиму.

В пределах горных систем большое влияние на разнообразие почв и структуру почвенного покрова оказывает вертикальная зональность и общий климат горной страны. Здесь приобретают большое значение интерференции (выклинивание), инверсии (обратное распределение) и миграции (проникновение одной в другую) почвенных зон.

В практике почвенных исследований установилась следующая систематика типов рельефа: а) макрорельеф; б) мезорельеф; в) микрорельеф; г) нанорельеф. Каждый из типов рельефа играет определенную роль в генезисе и географии почв и в формировании структуры почвенного покрова.

 

Биологические факторы

Начало почвообразования всегда связано с поселением организмов на минеральном субстрате. В почве обитают представители всех четырех царств живой природы - растения, животные, грибы, прокариоты. Среди них главным накопителем органического вещества и энергии в почве, а также основным источником гумуса являются высшие растения. Важнейшей их функцией является регулярный синтез органического вещества, сопровождающийся мобилизацией минеральных соединений.

Через опад и отпад органическое вещество, созданное растениями, попадает на поверхность почвы и в почву и под воздействием беспозвоночных и микроорганизмов, населяющих почву, подвергается процессам трансформации. Оно либо минерализуется до простых соединений (углекислоты, воды, газов и солей), либо преобразуется в новое сложное соединение -почвенный гумус. В гумусовой оболочке Земли сосредоточено огромное количество энергии (n·10¹⁹ - n·10²⁰ кДж), соизмеримое с энергией, связанной в биомассе суши.

Роль древесной и травянистой растительности в процессах почвообразования существенно отличается. Древесина отличается высоким содержанием лигнина, который гумифицируется и минерализуется очень медленно. В злаках много гемицеллюлоз, заметную величину представляют воднорастворимые вещества. Велика разница и в количестве и составе минеральных веществ, вовлекаемых в ткани растений.

Поглощая химические элементы, корневая система выделяет в эквивалентном количестве ионы (ОН^-, НСО₃^-, Н⁺), а также органические соединения типа кислот, которые в свою очередь разрушают первичные минералы.

Тип растительной ассоциации определяет скорость, объем, характер и химизм биологического круговорота элементов. Например, масса биогенных элементов, совершающих циклы в биологическом круговороте травянистых экосистем, меньше, чем в лесных сообществах. Однако в связи с тем, что интенсивность круговорота этих сообществ значительно выше, чем лесных, обращение отдельных элементов в них происходит быстрее.

Наряду с высшей растительностью большое влияние на процессы почвообразования оказывают многочисленные представители почвенной фауны - беспозвоночные и позвоночные, населяющие различные горизонты почвы и живущие на ее поверхности.

По размерам особей представителей почвенной фауны можно разделить на четыре группы:

1) Микрофауна - размером менее 0,2 мм;

2) Мезофауна - от 0,2 до 4 мм;

3) Макрофауна - от 4 до 80 мм;

4) Мегафауна - более 80 мм.

Среди почвенных животных абсолютно преобладают беспозвоночные. Их суммарная биомасса в 1000 раз больше, чем общая биомасса позвоночных. Основная функция беспозвоночных в процессе почвообразования - измельчение и разрушение органических остатков. По характеру выполнения этих функций их можно разделить на разлагатели первичные и вторичные. Первые поедают растительные остатки, изменяя их лишь частично. Главная их роль заключается в измельчении растительных остатков. К первичным разлагателям относятся моллюски, энхитреиды, подстилочные дождевые черви, мокрицы, клещи, многоножки, личинки двукрылых, частично ногохвостки, кивсяки. Частично переработанные первичными разлагателями растительные остатки подвергаются затем воздействию микрофлоры, чаще же служат пищей для вторичных разлагателей. К ним относится большая группа дождевых червей, ногохвостки. Эта группа почвенной фауны подвергает растительные остатки как таковые или в виде продуктов метаболизма первичных разлагателей биохимическим преобразованиям. Она обогащает их, ферментами, частично минерализует, смешивает органические и минеральные компоненты до образования органоминеральных комплексов.

Таким образом, вторая группа разлагателей выступает как энергичный гумификатор и гумусообразователь. Многие исследователи, такие как Гиляров, Козловская считают, что вторичные разлагатели, в частности дождевые черви, в значительной степени определяют образование гумусовых веществ.

В лесных почвах преобладают первичные разлагатели, большинство которых концентрируется на контакте слоев АО - А1. Они измельчают растительные остатки, увеличивая тем самым их активную поверхность.

В почвах, формирующихся под травянистой растительностью и отличающихся большей биологической активностью, возрастает роль вторичных разлагателей, таких, как дождевые черви.

Дальнейшее разложение гумуса до простых конечных продуктов: газов (углекислота, аммиак, и др.), воды и простых минеральных соединений, осуществляют микроорганизмы. Главная масса микроорганизмов сосредоточена в пределах наиболее густо пронизанной корнями и заселенной мезофауной части профиля.

Макро- и мегафауна представлены главным образом роющими животными, перемещающими и перемешивающими огромные массы почвы и почвообразующей породы.

Время как фактор почвообразования

 

В числе факторов почвообразования В.В. Докучаевым было названо время или возраст страны. Под развитием почв понимают их постепенное образование в результате взаимодействия почвообразующей породы, воды, воздуха и организмов, достижения почвой состояния динамического равновесия с комплексом факторов почвообразования, специфическим для каждого участка суши. Но поскольку сами факторы почвообразования находятся в постоянном развитии, то это отражается и на эволюции почвенного покрова. Под эволюцией почв понимают изменение уже сформированных почв в новые типы или подтипы, связанное с эволюцией всей природной среды. В эволюции почв можно различать несколько циклов:

1. Биогенный

2. Биогеоморфологический.

3. Биоклиматический.

Во всех названных циклах почва участвует одновременно, но для выявления сущности и причин процессов, протекающих в почве, эти циклы необходимо отличать друг от друга.

Эволюцию почв в биогенном цикле иногда называют циклом саморазвития. В этом цикле происходят глубокие необратимые изменения в составе и строении самих почв. Вместе со всем ландшафтом почва переживает биогеоморфологический цикл развития, связанный с развитием рельефа. В результате взаимодействия эндогенных и экзогенных сил земная поверхность испытывает постоянное преобразование, которое влияет на развитие почвенного покрова. Главным образом, это происходит вследствие изменения гидротермического режима (экспозиционности склонов, стока, дренажа, грунтового увлажнения). По мере врезания гидрографической сети, размыва и денудации первичного рельефа территории и превращения его в пенеплен происходит эволюция почвенного покрова. Неоднородный, разнообразный по составу почвенный покров «первичной» равнины сменяется зрелым, с хорошо выраженными зональными почвами почвенным покровом эрозионной равнины. Он характеризуется сложным пересеченным рельефом, и наконец, вновь пестрым, комплексным покровом выровненной, с затрудненным естественным дренажем древнего пенеплена.

Связь эволюции почвенного покрова с изменением рельефа прослеживается в процессе развития речных долин. Переход пойм в речные террасы вследствие понижения базиса эрозии и врезания гидрографической сети влечет за собой эволюцию пойменно-аллювиальных почв лугового типа в почвы элювиального ряда, свойственные современным климатическим условиям. В таежно-лесной зоне формируются подзолистые почвы, в лесостепи и северной степи - лугово-черноземные и т.д.

Для древнеаллювиальных и аккумулятивно-морских равнин с близко залегающими грунтовыми водами характерен пестрый и комплексный почвенный покров с участием заболоченных и засоленных почв. По мере эрозионного расчленения территории и опускания уровня грунтовых вод почвенный покров испытывает глубокие преобразования, приближаясь по характеру к типичным зональным почвам. Однако еще долгое время в составе почвенного покрова и свойствах почв будут наблюдаться реликтовые признаки, характерные для прежних фаз почвообразования. Поэтому для понимания особенностей современного почвенного покрова важно знать историю развития почв в связи с эволюцией рельефа.

Биоклиматический цикл эволюции почв связан с крупными изменениями климата в геологические отрезки времени. Они обусловлены общепланетарными или космическими причинами, такими как потепление или похолодание, смена сухих (ксеротермических) эпох влажными (плювиальными). При этом происходит смещение границ климатических зон и фаций. Одновременно происходят изменения в растительном покрове, в тепловом и водном режиме почв, что влияет на ход почвообразовательного процесса и отражается в свойствах почв. В профиле почвы происходит постепенное ослабление признаков, отвечающих прежней фазе почвообразования, и возникают новые признаки, соответствующие новому комплексу факторов почвообразования. Однако, также как и в ходе геоморфологической эволюции почвенного покрова, современные почвы часто содержат реликтовые признаки и свойства, связанные с изменением климатических условий.

В качестве примера можно назвать нахождение реликтовых подзолов в тундровой зоне, что указывает на менее суровый климат и более северное положение границы лесов в недавнее геологическое время. Это согласуется с данными палеогеографии. На основании изучения пыльцевых диаграмм выяснилось, что в эпоху климатического оптимума 2500-7700 лет назад лесная зона в некоторых районах доходила до берегов Ледовитого океана.

Современный почвенный покров в геологическом отношении молод. Большая часть почв сформирована на отложениях четвертичного возраста. Ритмические изменения климатических условий четвертичного периода обусловили прерывистость почвообразования. Эпохи почвообразования сменялись эпохами денудации и аккумуляции отложений, на которых вновь начиналось почвообразование. Следы этого явления наблюдаются в наличии погребенных профилей. Поэтому изучение погребенных дает важные результаты для восстановления истории развития природных условий в различные геологические эпохи и периоды.

Большинство современных почв, начавших формироваться на территориях, подвергшихся оледенению, вероятнее всего на рубеже позднего плейстоцена и голоцена (10300 лет назад) и переживших без погребения и денудации весь голоцен, являются полигенетическими. В их профиле последовательно наложены и сложно интегрированы результаты многих периодов саморазвития, соответствующих изменению климата на протяжении голоцена. Поэтому другая часть эволюционной проблемы, касающаяся собственно эволюции современных почв в голоцене, заключается в выяснении того, что в наблюдаемых сегодня на дневной поверхности почвенных профилях сформировано «сегодняшними» условиями среды и что унаследовано профилем от предыдущих этапов голоцена с иными природными условиями.

 

 

Лекция. МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ (4 часа)

Минеральные вещества в почвах составляют 90-95 % в гумусовых горизонтах и более 99% в минеральных горизонтах. Исключением являются торфяные горизонты, лесные подстилки и ветошь. Минеральная часть в основном наследуется от почвообразующих пород. По мере развития почвообразовательного процесса минералы претерпевают ряд изменений.

В рыхлых почвообразующих породах и в почвах минеральная часть слагается из минералов, по своему происхождению относящимся к двум группам:

1. Первичным минералам магматического и метаморфического происхождения.

2. Вторичным минералам, образовавшихся в коре выветривания и в почвах в результате стадийного разрушения первичных минералов и синтеза из конечных продуктов выветривания.

По содержанию минералы подразделяются на породообразующие, содержание которых в почве и породах составляет более 5%, относительно редкие и акцессорные, образующие относительно ничтожную примесь в горных породах.