Механизмы почвообразования

Материальная основа почвообразования

Горные породы:

В почву из горных пород поступают элементы (состав литосферы посчитал Кларк).

Макроэлементы – n*10 – n*10^-2

Микроэлементы – n*10 ^-3 – n*10 ^{– 5}

Ультрамикроэлементы - < n*10 ^-5

Макроэлементы:

O -47 Кларков

Si -29

Al – 8

Fe – 4,7

Ca – 3,3 Всего 98,9

Mg – 2,5

Na – 2,5

K – 1,9

Также: Н – 0,15, Фосфор 0,10, Углерод – 0,02, Сера – 0,05

Микроэлементы: Se, Ra, Au

Li, B, Cr, Ni, Cu,Zn,Co

Ультрамикроэлементы

Se, Ra, Au

Живое вещество:

Макроэлементы:

O – 70

C – 18

H – 10,5

Ca – 0,5

K – 0,3

N – 0,3

Si – 0,2

Mg – 0,04

Fe – 0,01

Микроэлементы:

Al, Mg, P, Ba

Ультрамикроэлементы:

U, Hg, Ra, Se

Каждый год осенью в почву поступает новая порция органического вещества с растительными остатками. И так в тысячи лет. Сколько лет нужно, чтобы вклад геологического фактора сравнялся с геологическим фактором

Тундра	15 000
Хвойные леса	5 000
Степи
Влажные тропические леса	500-600

Химические элементы	Г.П.	П	Ж.О.
O
H	0,15		0,5
C	0,023
N	0,023	0,1	0,9

Процессы в почвах:

1. Почвы отличаются от горных пород повышенным содержанием кислорода, в почве идет интенсивный процесс окисления.

2. Водорода в почвах больше, чем в горных породах, идет процесс гидратации

3. Углерода в почвах из-за накопления органического вещества больше чем в горных породах, процесс обогащения органическим веществом.

Климат:

1) Атмосфера – источник вещества (влаги и атмосферного воздуха)

1. Влага – вода + вещества растворенные в воде (соли и проч.)

В воде растворено довольно много веществ.

В среднем солей на поверхность почв с водой выпадает 12т/км²*год

Соли:

NaCl, Na₂SO₄, MgCl₂

Средняя минерализация атмосферных осадков - 10-60 г/л

2. Почвенный воздух:

N – 75,5

O – 23

Ar – 1,3

CO₂ – 0,046

Рельеф:

Перераспределения

Горные породы:

1) Нединамичный (не очень динамичный фактор)

Живые организмы:

Очень динамичный фактор, постоянно происходит обмен веществ и энергией.

Происходит биологический круговорот веществ (БК).

Все живые организмы участвуют в БК

Звенья БК:

1) Поглощение живыми организмами из окружающей среды химических элементов и их соединений

2) Построение из этих веществ живых тканей

3) Отмирание организмов, их разложение, возврат веществ в окружающую среду

В почве все время происходят разные БК, разных масштабов.

1. БК в системе микроорганизмы-почва

Некоторые микроорганизмы имеют микроскелеты, для построения которых необходим кремний, который они поглощают из окружающей среды. Отмирая, они возвращают кремний (в почвах под микроскопом видны палочки – биолиты). Диатомовые водоросли строят свои скелеты из кремния.

Железобактерии концентрируют в своих телах железо и марганец (в почве под микроскопом темно-вишневые точки)

Азотфиксаторы, фиксируют атмосферный азот.

Каждая популяция микроорганизмов живет 15-20 дней, т.е. за вегетационный период (умеренная область) сменяется 6-7 популяций, или более 20 популяций (тропические области). При отмирании каждой популяции в почву поступает от 15 до 50 ц/га сухого органического вещества. *10 150—500 центнеров на гектар, если умножать на время формирования почвы, то это будут тысячи центнеров на гектар.

2. БК в системе Почвенные беспозвоночные и млекопитающие – почва

Дождевые черви затаскивают огромное количество опада внутрь почв, поедают его, пропускают его через свой желудочно-кишечный тракт. В итоге органо-минеральные соединения. За 1 сезон дождевые черви перерабатывают 1,5 т/га листвы, смешивая их с 15 т минеральной массы. Следствие для почв: гомогенизация почвы (черви перемещаются вниз-вверх в почве). Развитие пористости и агрегированности (прочные агрегаты) почв.

В итоге 3 следствия: гомогенизация, увеличение пористости и оструктуренности, интенсификация органо-минеральных реакций.

3. БК в системе растения-почва

· Отмирание растений и их фрагментов (самый масштабный процесс)

· Прижизненные выделения корней растений + дыхание корней растений

· Смыв веществ с листовых пластинок

2 звена: поглощение растениями веществ из почвы и возврат их в почву.

Что поглощается. Коэффициент биологического поглощения химических элементов.

Ах=содержание элемента в золе растений/содержание этого же элемента в почве

Выяснены коэффициенты биологического поглощения для всех химических элементов. Выделено несколько групп:

1) Элементы энергичного накопления (Ax=n*10 – n*100) P, S, I, Cl

2) Элементы сильного накопления (Ax=n) K, Ca, Mg, Na, B, Zn, Ag

3) Элементы слабого накопления и среднего захвата (Ax=0,n) Mn, Ba, Cu, Ni, Co, Be

4) Элементы слабого захвата (Ax=0,0n) Fe, Si, V, Rb, Al

Что возвращается

Количество органического вещества поступающего с опадом в почву в ц/га (сухое вещество)

Арктические тундры
Сосняки
Ельники
Дубравы
Луговые степи
Сухие степи
Пустыни
Влажные тропические леса

Не все эти вещества сразу становятся частью почвы, а только когда начинают воздействовать с почвой, т.е. разложении. Подстилка и степной войлок – 0 горизонт, не почва.

Для того, чтобы весь годовой опад полностью разложился в тундрах необходимо 90 лет, в северной тайге – 15-20 лет, в тропиках – годовой опад разлагается в тот же год.

Климат:

Очень динамичный фактор.

Водный режим почв. Территории на которых располагаются почвы различаются степенью увлажненности.

K_{увлажнения}=P/En

P- годовая сумма осадков

En – годовая испаряемость

Тундра >2

Тайга 1-2

Степь 0,3 – 0,6

Пустыни <0,2

Влажные тропические леса >2 (бывает и 3 и 5)

Эти характеристики формируют водный режим почв.

1. Грунтовые воды залегают глубоко, Территории с Ку>1

1) Хороший дренаж, влага промывает почву вплоть до грунтовых вод.

Продукты почвообразования выносятся вниз

Промывной тип водного режима

2) Плохой дренаж (многолетнемерзлые породы или водоупор)

Продукты почвообразования не выносятся за пределы профиля, переувлажнение почв, дефицит кислорода

Водозастойный тип водного режима

2. Грунтовые воды залегают глубоко, Ку<1

1) Хороший дренаж

Влага частично просачивается в почву и, постепенно испаряясь, прекращает свое движение вниз. Формируется мертвый горизонт, почва не промывается.

Продукты почвообразования переносятся из верхней части в среднюю или нижнюю, не выходя за пределы профиля.

Непромывной тип водного режима.

2) Плохой дренаж

Водозастойный тип водного режима (?)

3. Грунтовые воды залегают неглубоко, Ky<1

Влага испаряется из почвы, из нижнего слоя влага будет подниматься, испаряться, а растворенные вещества выпадать в виде осадков.

Выпотной тип водного режима.

Тепловой (температурный) режим почв

Мерзлотный (многолетнемерзлые породы в почве, она протаивает на несколько месяце)

Длительно сезонно промерзающий (почва в померзшем состоянии не менее 5 м, летом оттаивает)

Сезонно промерзающий (нет мерзлоты, почва промерзает зимой)

Непромерзающий

Постоянно теплый (Т не ниже +10)

Постоянно жаркий (Т выше +20)

Общие почвообразовательные макропроцессы (специфические – происходят только в почвах)

\/

Частные почвообразовательные макропроцессы (специфические)

\/

Почвенные микропроцессы (обычные биологические, химические, физические процессы)

Почвенные микропроцессы делятся на 4 группы.

1. Процессы обмена веществом и энергией между почвой и другими природными телами.

А) обмен газами в системе атмосфера-растения-почва

Б) обмен влагой в системе атмосфера-растения-почва

В) безобменное преимущественно одностороннее поступление в почву органических веществ синтезированных растениями

Г) обмен радиацией в системе солнце-почва-атмосфера-космос

Д) обмен тепловой энергией в системе атмосфера-почва-растения-породы

Е) обмен зольными(биофильными элементами) веществами и азотом в системе почва-растительность

Ж) двусторонний обмен солями между почвой и породой (грунтовые воды)

З) двусторонний обмен между почвой и атмосферой палью

2. Процессы химического превращения вещества, происходящие в самом теле почв.

А) Разложение органических соединений (растительного опада)

Б) Микробный синтез органических веществ, разложение и образование органоминеральных соединений

В) обмен молекулами и ионами между твердой и жидкой частями почв

Г) окисление и восстановление соединений (Железо-марганец)

Д) Разложение и превращение первичных и вторичных минералов и синтез вторичных

3. Процессы изменения физического состояния веществ в почвенном теле.

А) Фазовые переходы воды (испарение и конденсация, замерзание и таяние) и солей (растворение и кристаллизация)

Б) Изменение степени дисперсности (физическое дробление минеральных частиц, образование твердых конкреций)

В) Изменение структурного состояния почвенной массы (агрегации-дезагрегация, коагуляция(склеивание коллоидов)-пептизация(образование коллоидного раствора))

4. Процессы передвижения вещества в почвенном теле.

А) Передвижение воздуха в почве под влиянием изменения температуры и давления в атмосфере

Б) Диффузное передвижение газов в почвенном воздухе и в жидкой фазе

В) Передвижение влаги под влиянием четырех сил: гравитационных, капиллярных, сорпционных, осматических.

Г) Перемещение твердой почвенной массы под влиянием трех сил: гравитационных, животных землероев и почвенных беспозвоночных, криотурбационных сил.

Все почвенные микропроцессы разбиваются на пары противоположных явлений.

Синтез ВМ –разрушение ПМ

Замерзание – оттаивание

Разложение ОВ – синтез

Увлажнение – иссушение

И т.д.

Т.е. можно говорить о том, что почвенные микропроцессы имеют тенденцию к обратимости, это связано с цикличностью (нагрев, охлаждение)

Каждый цикл почвенных микропроцессов полностью не замыкается, остается остаточный эффект, который накапливается.

Дата добавления: 2014-01-11