Место почвоведения в системе географических наук

В системе естественных наук теоретическое почвоведение тесно связанно с физико-математическими, химическими, биологическими и географическими науками.

В системе географических наук почвоведение связанно с

Биогеография:

Почва – среда и условие существования растительности, животных и микроорганизмов.

Пример: жизнь растений определяется 5ю главными компонентами среды:

1. солнечная радиация

2. углекислый газ

3. азот

4. вода

5. элементы минерального питания

3,4,5 – растения получают из почвы

2 – из атмосферы, но в приземном слое атмосферы весь СО2 поступает из почвы.

 

Гидрология, Океанология, Метеорология:

Почва – важнейшее звено круговорота воды на земле.

Вода поступает в почву из атмосферы, затем почва через испарение с поверхности и транспирации растений отдает влагу в атмосферу. Эти процессы связаны с водными свойствами: влагопроницаемость, влагоемкость, водоудерживание почв.

Поверхностный сток формируется в результате взаимодействия потока воды с почвами и в зависимости от того легко ли влага стекает с почв будет формироваться поверхностный сток.

 

Есть ещё химические свойства, которые зависят от почв.

Химизм рек. Средняя минерализация поверхностных вод 0,2-0,4 г/л иногда достигает и 10 г

Эти вещества являются продуктами выветривания и почвообразования. Химизм рек во многом связан с химизмом почв. Химизм морей, океанов, осадочных отложений через реки связан с химизмом почв суши.

Химизм атмосферы. Почвенный воздух имеет особый состав. Почва существует в постоянном газообмене с атмосферой. В основном из почвы в атмосферы поступает СО2, аммиак, сероводород, метан (СН4)

Если закрыть поверхность почвы непроницаемым экраном, то через 30 лет в атмосферу перестанет поступать СО2

 

Геоморфология, Палеогеография:

Почвы возникли на Земле вскоре после появления живых организмов (почва – биокостное и органоминеральное тело).

Многие осадочные горные породы континентального и морского происхождения испытали на себе воздействие древнего почвообразования – угли, торфы, горючие сланцы, бокситы, латериты,

глины (монтмориллонитовые) и т.д.

Многие осадочные морские отложения образовались в результате седиментации наносов с суши: известняки, доломиты, мергели.

Зная, как эволюционировали ландшафты в прошлом, можно узнать, что будет в будущем (экстраполяция)

Палеопочвенный метод заключается в изучении погребенных почв.

 

Экономическая география:

Почва – объект экономической деятельности, ибо обладает плодородием.

+ почва – место поселения, место труда, материал труда

Самые плодородные почвы: в дельтах рек, вулканических областях (центр. Америка), черноземные почвы степей.

2.1 Основные факторы почвообразования

Почва- исключительно те дневные и близкие к ним горизонты горных пород, которые более / менее естественно изменены под взаимным влиянием воды, воздуха и разного рода организмов(живых и мертвых)

Факторы почвообразования

1. Климатические условия

Связано обеспечение почвы энергией (теплом) и в значительной мере водой (накопление доступной растениям влаги, промерзание). Развитие почвообразовательного процесса в очень большой степени зависит от теплового и водного режима. Ветер как фактор дефляции.

2. Характер растительности и деятельность животных

Растения являются источником опада, при минерализации и гумификации которого происходит образование почвенного гумуса. Растения также аккумулируют отдельные химические элементы почв, играют большую роль в распределении энергии.                                                          Микроорганизмы осуществляют разложение органических остатков и синтез содержащихся в них элементов в соединения, поглощаемые растениями. Почвенные животные перерывают почву, обогащают ее продуктами своей жизнедеятельности.

3. Состав и свойство материнской породы

Почвообразующие породы представляют собой субстрат, на котором формируется почва. Они являются фундаментом и каркасом для почвы. Почвообразующая порода состоит из разнообразных минеральных компонентов, различным образом участвующих в почвообразовании. Среди них имеются частицы, практически инертные к химическим процессам, но играющие важную роль в образовании физических свойств почвы. Другие составные части пород легко разрушаются и обогащают почвенную массу определенными химическими элементами.

4. Условия рельефа

Выступает как перераспределитель влаги и тепла, при эрозии – твердая почвенная масса. С рельефом связана высотная зональность, типы и комплексы почв.

5. Продолжительность почвообразования

Время - форма существования других факторов и почвы, так как не является источником вещества и энергии.

П= f(К, ГП, О, Р)В

Взаимодействие факторов почвообразования приводит в движение огромные массы вещества. В результате происходит закономерное распределение химических элементов, своеобразный обмен веществ.

 

Следствия ПО

1. Если все факторы по в пределах, какого-то района не изменены, то и почва не изменена.

2. При изменении хотя бы одного фактора, изменяется почва

3. Почва распределены по земле согласно сочетанию и распределению факторов по 

4. Изучить почвы, генезис, свойства, причины распространения можно только в органичной связи с изучением факторов по

(на этих следствиях основана карта «черноземная полоса России»)

2.2 Рельеф, как фактор почвообразования

Рельеф- парораспределитель тепла, влаги и твердых масс. Особенности почв и ландшафтов в зависимости от положения рельефа.

Благодаря наличию рельефа в значительной мере перераспределяются на земной поверхности радиационная энергия Солнца. Определенную роль в местном увеличении солнечной радиации играет экспозиция склона (интенсивность прогревания почв, скорость испарения влаги, продолжительность снежного покрова, промерзание, длительность биологически активных температур). От экспозиции склонов зависят:           

1. густота и состав растительного покрова,                                                         2. длительность вегетационного периода,                                                          3. условия жизни почвенной фауны.                                           Экспозиционные эффекты особенно велики в горах. (так как уколон поверхности достигает наибольшего значения)

Релье ф также является перераспределителем влаги и растворенных веществ на земной поверхности. Почвы склонов в одной и той же климатической обстановке получают как правило меньше атмосферных осадков, чем почвы равнинных, особенно пониженных элементов рельефа. В результате возникает различный водный режим. (на наклонных поверхностях – дефицит влаги, а в понижениях-переувлажнение)                                                                                                                        Для почв, формирующихся на различных элементах рельефа, характерен также специфический баланс химических веществ. На относительно возвышенных участках поверхности приток веществ извне осуществляется только из атмосферы. Такие почвы называются автономными, продукты почвообразования в них / остаются на месте, / выносятся в нижележащие слои почвенного профиля. На более низких ступенях рельефа, а особенно в замкнутых депрессиях наряду с поступлением веществ из атмосферы почвы получают дополнительное количество веществ за счет бокового притока. Такие почвы называются гетерономными, / геохимически подчиненными.                  Перемещение веществ из автономных почв в гетерономные может происходить: в водных молекулярных / коллоидальных растворах, в форме твердых взвесей, влекомых водой при плоскостном поверхностном стоке, в форме солифлюкционных масс.

 

 

Классификация по смытости гумуса:

Слабосмытые почвы	Смыто до 20%	< 2-3°
Среднесмытые почвы	25-30%	До 4°
Сильносмытые почвы	До 75%	До 5°
Очень сильносмытые почвы	>75%	5-7°
Полностью смытые почвы	100%	>7°

 

 Существует специальное учение (разработано Б. Б. Полыновым в 1950-е гг.) о геохимической взаимосвязи отдельных ландшафтов и почв, ключевым понятием которого является элементарный ландшафт (фация). Элементарный ландшафт – одновозрастный элемент рельефа, сложенный одной и той же материнской породой и покрытый в каждый отдельный момент своего существования определенным растительным сообществом. Одинаковые условия создают единое направление почвообразования. По условиям миграции химических элементов все разнообразие элементарные ландшафты делится на три основные группы:

1. Элювиальные ландшафты и свойственные им почвы формируются на повышенных элементах рельефа при глубоком залегании уровня грунтовых вод, не оказывающих влияния на почвы и растительность. В этих условиях почвы развиваются за счет двух противоположно направленных процессов:                                                               а) вертикального (радиального) вымывания веществ с атмосферными осадками из верхней части в нижнюю, формирование аккумуляций на глубине;                                                                                                                                б) возврата и накопления органических и минеральных веществ в приповерхностном слое за счет химических элементов, содержащихся в растительном опаде, атмосферных выпадениях (пыль, осадки). 2.

2. Супераквальные (надводные) ландшафты формируются на пониженных элементах рельефа, где грунтовые воды значительно влияют на почвы и растительность. В почвы супераквальных ландшафтов осуществляется дополнительный приток химических элементов с боковым (латеральным) стоком и грунтовыми водами. Здесь часто накапливаются продукты почвообразования, выносимые из почв элювиальных ландшафтов и возникать явления абсолютной гидрогенной аккумуляции.

3. Субаквальные ландшафты – местные водоемы со свойственной им водной растительностью и донными почвами. Принос извне веществ с твердым и жидким стоком в этих почвах становится основным процессом. Кроме названных основных элементарных ландшафтов существуют транзитные ландшафты склонов, почвы которых могут сочетать в себе признаки элювиальности и геохимической подчиненности.

4. Существуют транзитные ландшафты склонов, почвы которых могут сочетать в себе признаки элювиальности и геохимического подчинения 

Почвы элювиальных, супераквальных и субаквальных ландшафтов определенной местности, сопряженные друг с другом в геохимическом плане, называются почвенно-геохимическими сопряжениями.                                      Процессы перераспределения веществ между почвами различных элементов форм рельефа при определенных условиях приобретают форму значительных денудационноаккумулятивных явлений.

При сильно расчлененном рельефа развивается сильная эрозия почв. Это негативно сказывается на их плодородии.

На характер почвообразования влияет и абсолютная высота местности (особенно в горных странах): с высотой в значительной степени меняются гидротермические показатели.

 

 

2.3 Климат, как фактор почвообразования

Климатические условия формирования почв выражаются в количестве солнечной радиации, поступающей на земную поверхность, и в уровне увлажненности почвы, определяемой количеством осадков. Климатическим закономерностям подчиняется обмен газами и твердыми частицами между почвой и атмосферой.

Солнечная радиация – основой источник энергии почвы. От величины лучистой энергии Солнца при достаточном увлажнении зависит:                        1. интенсивность выветривания                                                                                       2. синтеза почвенных минералов,                                                                                        3. темпы и направленность разложения органики,                                                        4. состав и характер внутрипочвенного функционирования биоты

Существует определенная закономерность между солнечной энергией, поступающей в почву, мощностью почвы, а также глубиной преобразования исходной материнской породы.                                            Приход солнечной энергии подчиняется ритмам различной продолжительности, в почве так же чередуются процессы нагревания, охлаждения, промерзания, оттаивания. Комбинации этих процессов формируют тепловой режим почв

лиматический фактор определяет поступление атмосферных осадков в почву. От их годовой суммы, распределения по сезонам и величины испаряемости зависят                                                                                         1.степень промачиваемости почвы,                                                                         2.запасы в ней продуктивной (доступной растениям) влаги,                               3. влагообеспеченность микробиологической деятельности.                             С учетом глубины и интенсивности передвижения почвенной влаги, преобладания восходящих / нисходящий токов выделяются различные типы водного режима почв.

В целом можно говорить о гидротермическом режиме почв, поскольку между процессами накопления и передвижения влаги, с одной стороны, и температурными характеристиками почв – с другой, существует тесная взаимосвязь и взаимообусловленность.

С атмосферными осадками, кроме собственно влаги, в почву поступают растворенные органические и минеральные соединения, аэрозоли, пыль. Почвенный покров является приемником значительных масс веществ, вовлекаемого в региональный и глобальный атмосферный процессы.

Важным фактором почвообразования является также газообмен между почвой и атмосферой. Из атмосферы в почву проникает кислород, участвующий в процессах окисления, распада органики, дыхания корней. Из почву в атмосферу выделяется воздух, насыщенный углекислотой и другими газообразными продуктами жизнедеятельности почвенной биоты. Избыток / недостаток того / иного компонента в почвенном воздухе (O2, CO2) сказывается на направленности внутрипочвенных процессов, состоянии почвенной экосистемы.

 

2.3.a Типы теплового режима

Тепловой режим почв – одна из производных климатических характеристик. В суточном цикле с восхода Солнца до 14 ч почва нагревается, затем она постепенно начинает охлаждаться. Максимальное охлаждение наблюдается около 4-5 ночи. В годовом цикле почва нагревается с первых месяцев весны до середины лета, затем постепенно охлаждается. Суточные колебания температур обычно проявляются до глубины 50 см, годовые – до 15 м. На глубине из-за низкой теплопроводности наблюдается запаздывание соответствующих температур по сравнению с поверхностью примерно на месяц.

С учетом интенсивности процессов промерзания почв выделяют следующие типы температурных (тепловых) режимов почв (по В. Н. Димо):

1. Мерзлотный тип. Характерен для почв со сплошной вечной мерзлотой. В течение года преобладает процесс охлаждения почв. В холодный период почва промерзает до верхней границы вечномерзлых пород. Процесс нагревания сопровождается протаиванием сезонно-мерзлотного слоя. Среднегодовая температура почвы отрицательна.

 2. Длительносезоннопромерзающий тип. Охлаждение почвы сопровождается промерзанием. Длительность промерзания не менее 5 месяцев, глубина проникновения отрицательных температур более 1 м. Сезонное промерзание не сопровождается смыканием с вечной мерзлотой островного типа. Прогревание почвы приводит к оттаиванию, среднегодовая температура почвы обычно положительная.

 3. Сезоннопромерзающий тип. Процесс охлаждения сопровождается неглубоким промерзанием (от нескольких дней до 5 месяцев). Среднегодовая температура положительна. Вечная мерзлота отсутствует

4. Непромерзающий тип. В годовом цикле преобладает процесс нагревания. Промерзания и морозности нет. Отрицательные температуры отсутствуют / наблюдаются только несколько дней.                                         5. Постоянно теплый тип. Температура самого холодного месяца во всей толще не опускается ниже 10°С.

6. Постоянно жаркий тип. Суточные амплитуды температур превышают годовые амплитуды, среднегодовая температура почв на глубине 0,2 не опускается ниже 20°С.

 

2.3.б Типы водного режима почв

В зависимости от коэффициента увлажнения, характера дренажа и уровня грунтовых вод в почвах формируются различные типы водного режима.

1. Коэффициент увлажнения > 1, хороший дренаж

Промывной тип избыток атмосферный влаги просачивается через всю почвенную толщу и пополняет грунтовые воды. Промывной тип водного режима характерен для почв тайги, субтропических и тропических лесов. Происходит перенос из верхней части почвы в нижнюю многих минеральных и органических веществ

2.

Водоупор

Коэффициент увлажнения < 1, плохой дренаж

Водозастойный тип

(плоский рельеф и тяжелый гранулометрический состав почв) – избыток атмосферной влаги застаивается в почвах, в них формируется постоянная / временная верховодка. Водозастойный тип водного режима характерен для тундровых и болотных таежных почв. Повоборазующие продукты застаиваются.

3. Коэффициент <1

Непромывной тип водного режима – имеется постоянно сухой слой между нижней границей промачивания и уровнем залегания грунтовых вод – “мертвый горизонт”. Вся атмосферная влага расходуется на испарение и десукцию (процесс отсоса влаги из почвы корнями растений). Непромывной тип водного режима характерен для большинства почв степей, полупустынь и пустынь. Продукты почвообразования не выносятся за пределы почвы, а лишь перемещаются на какую-то глубину в ее толщу

На низменных слабодренированных равнинах / в местных понижениях, где уровень грунтовых вод весьма часто расположен близко к поверхности, могут быть развиты гидроморфные почвы.

Они характеризуются своими водными режимами

1. Коэффициент >1, плохой дренаж

Водозастойный режим - влага атмосферных осадков идет на пополнение грунтовых вод, уровень которых начинает приближаться к поверхности, почвы сильно переувлажняются. Водозастойный режим имеют почвы низинных болот, которым свойственно грунтовое питание.

2. Коэффициент < 1

влага по капиллярам поднимается от грунтовых вод в иссушающую верхнюю часть толщи, где испаряется и расходуется на десукцию (поглощается корнями растений). При выпотном режиме соли, растворенные в грунтовых водах, при испарении и десукции накапливаются в почвах. Выпотной режим характерен для гидроморфных почв степей, полупустынь и пустынь. Соли растворенные в грунтовых водах, при испарении и десукции постепенно накапливаются в почвах

2.4 Биологический фактор почвообразования

Деятельность растений, животных и микроорганизмов является неотъемлемой частью почвообразования. Почвы не могут существовать вне биологического воздействия.

2.4.а Растения

Велика роль в почвообразовании высших зеленых растений, которые являются основными продуцентами и поставщиками органического вещества в почву.

❶ Надземные и подземные остатки                                                                           Часть растительного опада превращается в простые соединения – углекислоту, воду, оксиды азота, и либо выносится из почвы, либо вовлекается в новые циклы жизнедеятельности биоты. В процессе разложения освобождаются также элементы минерального питания растений (зольные элементы). Другая же часть органических остатков трансформируется в соединения специфической природы – гумусовые веществ а, которые накапливаются в почве, придавая ей определенные химические и физические свойства.

Качество и характер надземных и подземных остатков, направленность гумусообразования и свойства гумусовых веществ в значительной мере зависят от типа растительности и гидротермических условий ее образования.

Биомасса

Лесная растительность	мах 4000-5000 ц/га
Саванны степи тундры	250-650 ц/га
Полярные и тропические пустыни	Менее 50 ц/га