geolike.ru

Природные и биологические факторы почвообразования

Факторы почвообразования — элементы природной среды, под влиянием и при участии которых формируется почвенный покров земной поверхности [Мамонтов].

Климат представляет собой статистический многолетний режим погоды на определенной территории. Он характеризуется средними показателями метеорологических элементов (температура, осадки, испаряемость и т. д.) и их крайними значениями, которые дают представление об амплитудах колебаний того или иного параметра в течение суток, сезона, года [Мамонтов].

Природные условия зоны в связи с громадной протяженностью ее с запада на восток и с севера на юг чрезвычайно разнообразны.

Климат зоны умеренно холодный. В районах Восточной Сибири он резко континентальный, а на Дальнем Востоке муссонный. Средняя годовая температура изменяется от +4° в европейской части до —7, —16° в Восточной Сибири и до +7,5° на Дальнем Востоке.

В Центральной таежно-лесной области осадков за год выпадает 350—700 мм, продолжительность периода с температурой выше 10° С 40—155 дней, сумма температур за это время 400—2450° С. В Восточносибирской мерзлотно-таежной области эти показатели соответственно составляют 150—600 мм, 40—123 дня и 400—2000°, в Дальневосточной таежно-лугово-лесной области — 380—1000 мм, 40—103 дня и 400—1500°.

В зоне максимум осадков выпадает в теплое время года. Годовое количество осадков в большинстве случаев превышает испаряемость в 1,10—1,33 раза. Поэтому в целом рассматриваемая территория относится к зоне достаточного и избыточного увлажнения. Однако многие районы Восточной Сибири (Северо-Ленская, Янско-Колымская, Верхне-Зейская, Центрально-Якутская и другие провинции), где годовое количество осадков меньше испаряемости характеризуются недостаточным увлажнением.

В азиатской части зоны, особенно в Восточной Сибири, распространена сплошная и островная многолетняя («вечная») мерзлота.

Автоморфные почвы в таежно-лесной зоне образуются в условиях промывного водного режима, а в Восточной Сибири — и мерзлотного водного режима.

Рельеф. Европейская часть зоны расположена в пределах Русской равнины, но здесь встречаются и возвышенности, и низменные пространства, на происхождение которых большое влияние оказывала деятельность ледника. К наиболее крупным возвышенностям относятся Литовско-Белорусская, Валдайская,. Смоленско-Клинско-Дмитровская, Северные Увалы, Тиманский кряж. Эти возвышенности с абсолютными высотами 290—460 м над уровнем моря представлены грядами и холмами (озы, конечные морены, камы и другие образования), между которыми расположены озера или заболоченные пространства. Поверхность здесь сильно расчленена речными долинами, балками и оврагами, поэтому рельеф приобретает резко холмисто-волнистый характер.

Из наиболее крупных пониженных пространств можно отметить Полесско-Днепровскую, Верхневолжскую, Окско-Мокшинскую, Мещерскую низменности. Это слаборасчлененные, плоские или слабоволнистые равнины с высотами 100—150 м, с большим количеством мелких озер и обширными заболоченными массивами. Иногда встречаются невысокие моренные и дюнные всхолмления.

Западносибирская часть зоны расположена в пределах Западно-Сибирской низменности и представляет собой обширную слабодренированную равнину.

На восток от р. Енисей простираются Средне-Сибирское плоскогорье, Центрально-Якутская низменность и обширные горные сооружения Восточной Сибири и Дальнего Востока с очень сложным горным рельефом. На Дальнем Востоке горные хребты чередуются с участками равнин и обширных низменностей, к которым и приурочены основные массивы сельскохозяйственных земель [Кауричев].

В европейской части зоны, в пределах Русской равнины, преобладает ледниковый и водно-ледниковый аккумулятивный рельеф, представленный холмистыми и холмисто-увалистыми равнинами, сложенными моренными суглинками и водно-ледниковыми отложениями. Широко распространен эрозионный тип рельефа разной степени расчленения с делювиальными отложениями в нижних частях склонов.

Аллювиальные равнины (Ярославско-Костромская, Марийская) слабо расчленены и сложены аллювиальными отложениями. В Карелии и на Кольском полуострове распространен сельговый рельеф с амплитудой относительных колебаний 100-200 м. Для возвышенностей (Валдайская, Смоленско-Московская, Северные Увалы) характерен эрозионный тип рельефа с различной степенью расчленения. Абсолютные высоты достигают 300-450 м. Низменности (Верхневолжская, Мещерская и др.) характеризуются слаборасчлененными плоскими и слабоволнистыми равнинами с высотами 100-150 м, с обширными заболоченными массивами и большим количеством мелких озер [Ганжара].

Почвообразующие породы в европейской части представлены моренными суглинками, иногда карбонатными, покровными суглинками, флювиогляциальными отложениями, часто встречаются двучленные отложения. В северо-западной части распространены озерные отложения — ленточные глины; на юге зоны — лессовидные карбонатные суглинки. Террасы рек иногда сложены известняками, местами выходящими на поверхность. Преобладающая часть почвообразующих пород не содержит карбонаты, имеет кислую реакцию среды и низкую степень насыщенности основаниями.

Западно-Сибирская низменность характеризуется плоско-равнинным слаборасчлененным рельефом с пониженной дренированностью водораздельных пространств, высоким уровнем грунтовых вод и сильной заболоченностью территории. Почвообразующие породы представлены моренными и водно-ледниковыми отложениями, а на юге — лессовидными суглинками и глинами.

К востоку от р. Енисей таежно-лесная зона находится в области Средне-Сибирского плоскогорья и горных систем Восточной Сибири и Дальнего Востока. Вся эта территория имеет сложное геологическое строение и преимущественно горный рельеф. Почвообразующие породы представлены элювием и делювием коренных пород. Обширные территории здесь занимают Лено-Вилюйская, Зейско-Буреинская, Нижне-Амурская низменности, отличающиеся равнинностью рельефа. Почвообразующие породы представлены глинистыми и суглинистыми древнеаллювиальными отложениями [Ганжара].

В горных районах европейской части, а также на Средне-Сибирском плоскогорье, в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке почвообразующие породы представлены главным образом элювием и делювием коренных пород. В Центрально-Якутской низменности почвообразующими породами являются четвертичные (озерно-аллювиальные) лёссовидные суглинки и супеси. Равнинные пространства Дальнего Востока сложены четвертичными и третичными песками, супесями и глинами [Кауричев].

Биологические факторы

Роль биологического фактора в почвообразовании трудно переоценить. Благодаря разнообразному воздействию живых организмов на горную породу возникает почва с особым составом и свойствами, отличающими ее от почвообразующей породы. Как отмечают И. П. Герасимов и М. А. Глазовская, «если значение горной породы в образовании почв очень выразительно характеризуется термином «материнская порода», то биологическим явлениям в почве должна быть предоставлена роль фактора, ведущего весь процесс почвообразования» [Мамонтов].

Растительность. Преобладающий тип растительности — таежные моховые, мохово-кустарничковые и травяно-кустарничковые леса, которые на юге сменяются лиственными и широколиственными лесами. Значительно распространена и луговая травянистая растительность — на суходольных и пойменных лугах и под пологом леса. Большие площади заняты болотными ассоциациями.

Особенно много болот в северной части зоны и в пределах Западно-Сибирской низменности.

В таежно-лесной зоне преобладают хвойные и смешанные леса. Среди них встречаются участки с луговыми и болотными растениями. На части территории (Дальний Восток и южные районы Сибири) сохранилась растительность третичного периода. Наибольшее распространение получили растительные сообщества с господством сосны, ели, сибирской, пихты, лиственницы (северо-восток зоны) и кое-где в Сибири — кедра. В результате эволюции и деятельности человека первичные древесные сообщества сменились вторичными с участием или. преобладанием осины, березы, ольхи. На севере таежной зоны сохранились и первичные березовые леса.

В европейской части страны первичные хвойные леса сильно изменились, значительная часть их вырублена под распашку. Некоторые вырубки заросли чистыми сообществами осины, березы, ольхи или смешанными лиственными лесами. Часть лесов заменена травянистыми сообществами: суходольных лугов.

Первичные хвойные леса Западной Сибири из ели, пихты, кроме кедровых, сохранились лучше. Здесь много заболоченных лесов, например ельников, долгомошников, голубичников сфагновиков. В восточносибирских лесах преобладают лиственница сибирская, лиственница даурская и сосна обыкновенная. Своеобразны алтайско-саянские хвойные леса и леса на побережье Охотского моря [Голубев].

К живым организмам, обитающим в почве, относятся и почвенные животные — простейшие, беспозвоночные и позвоночные. Они заселяют различные горизонты почвы и живут на ее поверхности. Общие запасы зоомассы по отношению к фитомассе невелики. В среднем они составляют не более 1...2 % от фитомассы, в некоторых ландшафтах и почвах возрастают до 4... 10 %. Однако почвенная фауна играет большую роль в жизни почвы и формировании ее плодородия.

Важнейшие функции животных в почвообразовании — это потребление, первичное и вторичное разрушение органического вещества, перераспределение запасов энергии и превращение части потенциальной энергии в механическую и химическую. Биомасса органического вещества, создаваемая растениями-продуцентами, частично отчуждается животными-фитофагами уже «на корню», а после поступления ее в почву в виде опада она становится объектом воздействия животных-сапрофагов. Сапрофаги — наиболее многочисленная и важная группа почвенных животных-консументов, участвующих в преобразовании органического вещества в почве. Несмотря на то что основные редуценты органического вещества почвы — это микроорганизмы, при активном участии почвенных животных в измельчении и разрушении растительного опада и мертвого животного вещества темпы биологического круговорота веществ существенно возрастают, что отражается на протекании почвообразовательного процесса. В целом превращение органических веществ в почве осуществляется сложным комплексом животных и микроорганизмов, образующих так называемую детритную цепь. Заключительное звено этой цепи — детритофаги—животные, питающиеся детритом. Под детритом понимают совокупность органических остатков различной степени разложения, относительно обогащенных устойчивыми соединениями типа лигнина, аренов и клетчатки.

Микроорганизмы играют исключительно важную роль не только в почвообразовании, но и в функционировании биосферы вообще. С их жизнедеятельностью во многом связаны свойства осадочных пород, состав атмосферы и природных вод, геохимические круговороты таких элементов, как углерод, азот, сера, кислород, водород, фосфор, кальций, калий, железо. Только микроорганизмы способны доводить процессы разложения растительного и животного органического вещества до полной минерализации. Без них не могла бы существовать нормальная цикличность биологических процессов в биосфере и в конечном итоге сама жизнь.

Огромные масштабы планетарных превращений веществ, совершаемых микроорганизмами, обусловлены их необычайно высокой численностью и скоростью роста, повсеместным распространением и разнообразием метаболических процессов.

В почве микроорганизмы представлены грибами, бактериями и актиномицетами. Их количество колеблется в широких пределах — от миллионов до миллиардов на 1 г почвы [Мамонтов].

Первый и главный источник воды в почве — осадки, в жидком или в твердом виде поступающие на поверхность почвы. Количество воды, просачивающейся в почву, а также задерживающейся в ней, зависит от гранулометрического состава почвы, ее оструктуренности и гумусированности. Чем легче почва, тем больше просачивается в нее воды; чем она структурнее, богаче гумусом и тяжелее по гранулометрическому составу, тем больше воды удерживается ею. Большое влияние на поступление воды в почву оказывают также рельеф местности и характер растительности.

Второй источник воды — парообразная влага припочвенных слоев атмосферы, конденсирующаяся при понижении температуры. Этот источник имеет реальное значение в районах с жарким сухим континентальным климатом.

Третий источник — грунтовые воды, если они залегают на сравнительно небольшой глубине (не глубже 3—5 м от поверхности почвы).

В районах орошаемого земледелия главным источником воды служат воды, тем или иным путем подаваемые на поля.

Поступая в почву, вода дифференцируется (разделяется) на отдельные формы и становится в различной степени доступной растениям. Различают следующие основные категории влаги, по-разному связанные с твердой фазой почвы и имеющие неодинаковые подвижность и доступность растениям [Лыков].

Выветривание (синоним — гипергенез) — это совокупность абиотических и биологических процессов разрушения и образования горных пород и слагающих их минералов под воздействием агентов атмосферы, биосферы, гидросферы в верхних слоях земной коры [Ганжара].

Физическое выветривание происходит благодаря колебаниям температуры, действию льда, образующегося при замерзании воды, и действию ветра. Поверхность горных пород, состоящих из разных минералов, всегда пестрая, поэтому при нагревании темноокрашенные минералы увеличиваются в объеме больше светлоокрашенных. При охлаждении также уменьшается объем минералов. Частая смена температур вызывает появление трещин в породе. Этому же способствуют различные коэффициенты объемного и линейного расширения разных минералов. Так, коэффициент объемного расширения кварца равен 0,00032, а ортоклаза 0,00017. Следовательно, кварц при нагревании будет расширяться, а при охлаждении сокращаться в объеме почти в 2 раза сильнее, чем ортоклаз.

В трещины попадает вода, которая, замерзая, с большой силой давит на стенки породы и разрывает их. Аналогичное действие оказывают и кристаллы солей, образующиеся при испарении влаги, содержащей соли.

Химическое выветривание осуществляется при действии на минералы и породы воды, углекислого газа и кислорода воздуха. При этом происходят различные химические реакции [Лыков].