Почвообразование

Атмосферные осадки — важнейший источник воды в почве, без которой невозможно протекание химических, физико-химических и биологических процессов, а следовательно, и реализация почвообразующего эффекта лучистой энергии Солнца. Атмосферные осадки, выпадающие на сушу, — это часть воды, участвующей в мировом круговороте между океаном, атмосферой и континентами. Их ежегодное количество в среднем составляет более 100 тыс, км³. Это та влага, которая вовлекается в процессы выветривания, почвообразования и в создание биомассы. Ее значение в этих процессах исключительно велико. С атмосферными осадками в почву поступают пыль, оксиды азота, аммиак, соединения серы, а в индустриальных районах и различные токсичные вещества, в результате чего происходит загрязнение почвенного покрова. Влагу атмосферных осадков, удерживаемую в почвенных горизонтах, растения используют для создания биомассы, которая в последующем становится источником гумуса, энергии и питательных веществ. Благодаря атмосферной влаге осуществляются процессы растворения и выщелачивания веществ, гидратация, гидролиз первичных и вторичных минералов. С движением воды связаны миграционные процессы разнообразных соединений в почвенном профиле, приводящие к расчленению его на генетические горизонты, а также эрозия и переотложение смытого материала.

Количество атмосферных  осадков, выпадающих в течение года в разных частях земного шара, варьирует  весьма существенно. На территории абсолютных пустынь в течение длительного  времени (от нескольких до 10 лет) атмосферные  осадки не выпадают совершенно. В лесных областях умеренно холодного пояса ежегодно выпадает до 500-800 мм осадков. Количество атмосферных осадков, ежегодно выпадающих во влажных субтропиках, составляет 1500-2500 мм, а в экваториальных областях влажных тропиков достигает иногда 7-10 тыс. мм. Некоторые районы в дельте Ганга и Брахмапутры получают до 14 тыс. мм осадков в течение года. В целом поступление атмосферных осадков существенно возрастает от полюсов к экватору. Внутри континентов в распределении атмосферных осадков наблюдаются существенные отклонения от общепланетарной схемы. Они обусловлены особенностями атмосферной циркуляции, размерами материков, конфигурацией и высотой горных сооружений, наличием низменностей, удаленностью местности от побережья морей и океанов, близостью холодных или теплых морских течений. В зависимости от этого на той или иной территории складывается водный режим определенного типа, не всегда соответствующий поясному характеру распределения осадков.

Для характеристики влагообеспеченности территории используют коэффициент увлажнения (КУ), введенный в практику почвоведения Г. Н. Высоцким (1904) и детально разработанный Б. Г. Ивановым (1948). Его вычисляют по формуле КУ=А : Е, где А— среднемноголетнее количество осадков за год, мм; Е - испаряемость за тот же период, определенная по испарению с поверхности водоемов, мм.

В соответствии с этим коэффициентом по условиям атмосферного увлажнения выделяют климатические  области (группы климатов) и сопряженные  с ними почненно-растительные зоны.

Между характером почвенного покрова и количеством выпадающих осадков существует тесная взаимосвязь, которая проявляется следующим образом. В аридных регионах, где резко выражен дефицит атмосферных осадков, формируются почвы с высокой засоленностью и карбонатностью. Они бедны гумусом, вторичными минералами, имеют щелочную реакцию и низкую поглотительную способность. По мере увеличения количества выпадающих осадков активизируется процесс выноса из почвенного профиля легко- и труднорастворимых солей, снижается реакция среды, возрастают содержание гумуса, вторичных глинистых минералов и поглотительная способность почв. В областях повышенного увлажнения распространены почвы с кислой и сильнокислой реакцией среды, почвенный профиль которых почти полностью отмыт от водорастворимых хлоридов, сульфатов и карбонатов щелочных и щелочно-земельных элементов. Почвы обогащены гидроксидами и оксидами железа и алюминия, содержат мало гумуса и глинистых минералов с разбухающей кристаллической решеткой, что наряду с развитием амфолитоидности обусловливает невысокую емкость катионного обмена.

Для формирования почв большое значение имеют не только общие условия увлажнения, но также интенсивность выпадения осадков и распределение их по сезонам года. В периоды наибольшего поступления осадков происходит разбавление почвенных растворов и развитие сезонных нисходящих токов влаги, способствующих перемещению растворенных веществ и тонкодисперсных частиц.  
В пустынях сезонное нисходящее движение почвенных растворов происходит не ежегодно и составляет лишь несколько сантиметров. В условиях степи и саванн сезонное нисходящее движение влаги распространяется на глубину 50.. .70 см, а иногда на 2...3 м.

Во влажных регионах в дождливый сезон нисходящее передвижение влаги распространяется на весь почвенный профиль и кору выветривания вплоть до грунтовых вод. Это наблюдается в северных лесных областях, субтропиках и тропиках.

В периоды наибольшего  увлажнения в почвах нередко создаются  анаэробные условия и развиваются  восстановительные процессы, соединения элементов с переменной валентностью переходят в подвижные формы и вовлекаются в миграционные процессы. Интенсивные дожди в районах с расчлененным рельефом вызывают эрозию, в результате чего смывается верхний, наиболее плодородный слой почвы. В сухие и жаркие периоды нисходящее движение сменяется восходящим в результате испарения и транспирации почвенной влаги. Увеличивается концентрация почвенных растворов, вследствие чего выпадают в осадок соединения с низкой растворимостью, коагулируют почвенные коллоиды, синтезируются новые соединения, в том числе глинистые минералы.

Важное значение имеют интенсивность и продолжительность холодных, теплых, дождливых и засушливых периодов. От степени выраженности этих процессов, их сочетания зависят тип растительности, состав и активность почвенной биоты, темпы создания и разрушения органического вещества, направление и скорость выветривания, характер миграционных процессов.

В процессах почвообразования большую роль играют почвенно-климатические условия, которые не тождественны атмосферно-климатическим.

Климат почвы это многолетний режим температуры и влажности и их географическое распределение, зависящее от комплекса природных факторов и производственной деятельности человека.

РЕЛЬЕФ  КАК ФАКТОР ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

  Рельеф представляет собой форму земной поверхности, происхождение которой связано с тектоническими процессами, колебанием уровня морей, океанов, деятельностью ледников и другими явлениями. Разделяя атмосферу и литосферу, рельеф оказывает решающее воздействие на перераспределение солнечной радиации и осадков. Поэтому в зависимости от форм рельефа формируется определенный тип климата не только обширных территорий, но и микроклимат почв.  
Различают следующие группы форм рельефа: макрорельеф, мезорельеф, микрорельеф и нанорельеф.

Макрорельеф представляет собой крупные формы земной поверхности, измеряемьие сотнями метров и километрами, определяющие общий облик большой территории: равнины, плато, горные системы. Его возникновение связано с тектоническими явлениями в земной коре или с отступлением моря (например, образование Прикаспийской низменности).

Мезорельеф — формы рельефа средних размеров с колебанием высот, измеряемьих метрами и десятками метров: холмы, лощины, балки, террасы и их элементы (плоские участки, склоны разной кругизны). Возникновение мезорельефа связано в основном с экзогенными геологическими процессами (денудационные процессы, образование континентальных отложений), на которые оказывают большое влияние медленные поднятия и опускания отдельных участков суши.

Микрорельеф — мелкие формы рельефа, занимающие незначительные плошади, от нескольких квадратных дециметров до нескольких сотен квадратных метров, с колебаниями относительных высот в пределах 1 м: бугорки, понижения, западины и др. Эти формы возникают на ровных поверхностях рельефа из-за просадочных явлений, мерзлотньтх деформаций или по другим причинам. На склонах микрорельеф связан с развитием эрозионньих процессов или со сползанием почненно-грунтовых масс.

Нанорельеф — самые мелкие элементы рельефа, диаметр которых колеблется в пределах от нескольких сантиметров до 0,5... 1,0 метра, а относительная высота не превышает 30 см: мелкие западинки и бугорки, кочки, различные неровности, возникающие при обработке почвы (борозды, гребни и т. п.).  
Значение различных форм рельефа в формировании почв и почвенного покрова велико и разнообразно.

Макрорельеф определяет строение земной поверхности больших  территорий и непосредственно влияет на складывающиеся там биоклиматические условия. Например, горные системы Гиндукуша и Тибета препятствуют проникновению на Индостанский полуостров холодных арктических воздушных масс и одновременно служат барьером для теплых воздушных потоков, насыщенных влагой, которые поступают со стороны Индийского океана. другим примером могут служить Черноморское побережье Кавказа и предгорные районы Каспийского побережья. В таких регионах, защищенных от холода и экранированных высокими горами, создаются особые климатические условия, резко отличающиеся от климата территорий, расположенных по другую сторону горных систем. Это приводит к тому, что почвенный покров различается на зональном уровне.

Мезорельеф существенно влияет на формирование почвенного покрова в пределах конкретного ландшафта. От его особенностей во многом зависит характер мезокомбинаций почв.

Известно, что южные  склоны теплее северных, поэтому тепловые условия для развития почв на склонах южных экспозиций будут заметно отличаться от условий на северных склонах. Из-за неодинакового температурного режима северные склоны оказываются более увлажненными по сравнению с южными. При этом чем больше расчленен рельеф и длиннее протяженность склонов, тем сильнее проявляются различия между склонами разной экспозиции. Известно, что даже при слабоволнистом рельефе, где склоны очень малы и пологи, весной снег сходит прежде всего на южных склонах.

Неодинаковые условия  теплообеспеченности и увлажнения обусловливают различия в характере  растительности, окислительно-восстановительном  режиме и многих других явлениях почвообразования. Условия почвообразования различаются не только между склонами различных экспозиций, но и между склонами, выровненными территориями и понижениями между водоразделами. Поэтому и почвы, формирующиеся на различных элементах рельефа, отличаются по своим свойствам.

Так, в районах с  гумидным климатом на водораздельных пространствах, образованных рыхлыми четвертичными отложениями, формируются почвы с глубоким профилем, лишенные подвижных продуктов выветривания и почвообразования, часто подверженные влиянию сезонного аназробиозиса. При тех же условиях склоновые территории не переувлажняются за счет поверхностного и внутрипочвенного стока. Вследствие этого через профиль почв, сформированных на склонах, просачивается меньшее количество атмосферной влаги по сравнению с почвами, расположенными на плоских, горизонтальных элементах рельефа. Это отражается на балансе веществ, вовлекаемых в миграцию, и на интенсивности протекания иллювиальных процессов. Кроме того, на склоновых участках отчетливо проявляются эрозионные процессы, усиливающиеся по мере увеличения крутизны склона и сопровождающиеся образованием почв различной степени смытости, с меньшим содержанием гумуса и питательных веществ. Совершенно по-иному протекает почвообразование в замкнутых понижения между водоразделами. В результате дополнительного притока влаги развиваются процессы заболачивания, оглеения и торфообразования, накапливаются вторичные минералы, содержащие восстановленные элементы с переменной валентностью, закисные соединения железа и марганца и т. д. Эти почвы резко отличаются от почв, формирующихся на водораздельных и склоновых территориях, по своей морфологии, совокупности свойств и режимов.

С микро- и нанорельефом связано формирование контрастных (комплексы) и неконтрастных (пятнистости) микрокомбинаций почв. В гумидном климате в микропонижециях на выровненных территориях подзолистый процесс протекает интенсивнее за счет дополнительного притока влаги или же происходит временное переувлажнение почв, вследствие чего формируются пятнистости, представленные почвами разной степени оподзоленности и слабоглееватыми почвами.  
В засушливом климате дополнительный приток влаги в микро- понижения способствует рассолению и рассолонцеванию почв и формированию комплексов. На небольших повышениях (до 30... 50 см) расположены степные солончаковатые солонцы, на микро- склонах к блюдцеобразным и ложбинообразньим западинам формируются зональные каштановые почвы различной степени солонцеватости, днища понижений заняты незасоленными и несолонцеватыми лугово-каштановыми почвами.

С рельефом местности  связана и глубина уровня грунтовых  вод. При близком залегании к поверхности они оказывают огромное влияние на почвообразование, создавая определенный режим влажности и окислительно-восстановительного потенциала. От этого, в свою очередь, зависит характер растительности, трансформация органических и минеральных веществ. Кроме того, грунтовые воды всегда содержат различные соединения, определяющие их химический состав.  
В таежно-лесной зоне минерализация грунтовых вод (общее содержание минеральных веществ) обычно невелика — 0,1...0,3 г/л. Из водорастворимых веществ широко представлены органо-минеральные и минеральные соединения закисного железа, в меньшей мере — соединения марганца, алюминия и кремнезема. В северной части зоны грунтовые воды часто обогащены органическим веществом. Все соединения, поступая из грунтовых вод, пропитывают почвенную массу, благодаря чему образуется большое количество железистых и органо-железисто-марганцевых конкреций, вплоть до формирования рудяковых горизонтов.

Когда грунтовые воды контактируют с карбонатными породами или известняками, происходит насыщение их гидрокарбонатом кальция, и мягкие грунтовые воды трансформируются в жесткие. При воздействии таких вод на почвенный профиль создается нейтральная или слабощелочная реакция среды, что предупреждает развитие подзолистого процесса. Благодаря постоянному присутствию Са(НСО₃)₂ активизируются процессы гумификации, а образующиеся гумусовые вещества нейтрализуются и закрепляются ионами кальция. В результате среди кислых, малогумусных, бедных питательными веществами подзолистых и дерново-подзолистых почв формируются ареалы дерново-глеевых почв с высоким содержанием гумуса и элементов питания.