Почвообразование, его факторы и энергетика

Процесс почвообразования, как и процесс выветривания по­верхности земной коры, весьма сложный и многогранный процесс, охватывающий длительные отрезки времени. В осуществлении его принимает участие целый ряд факторов — абиотических и биоло­гических. В.В. Докучаев (1889) к числу непремен­ных почвообразующих факторов относил климат, горные породы, рельеф, организмы и время. В.Р. Вильямс (1936) ведущим фактором почвообразования считал живые организмы; позднее большое значение он придавал также хозяйственной деятельности населения. Всеми последователями В.В. Докучаева признавалось и признается в настоящее время, что перечисленные факторы поч­вообразования действуют не разобщенно, а совместно, совокупно, постоянно, взаимодействуя между собой; они осуществляют в силу этого огромную биогеохимическую работу, имеющую общеплане­тарное значение. Вместе с тем факторы почвообразования различ­ны как по своей природе, так и по своей роли и значению в этом процессе.

В.А. Ковда в своей фундаментальной монографии «Основы учения о почвах» (1973) приводит детальную характеристику фак­торов почвообразования, исходя из представлений В.В. Докучае­ва.

Горные породы (и минералы) В.А. Ковда рассматритвает как главные объекты почвообразовательного процесса, которые, подвергаясь выветриванию, разрушению и новому синтезу, преобразуются под действием организмов в почвенный покров с гумусовым горизонтом в его профиле.

Общий климат, включая вод­но-воздушный, световой и тепловой режимы, автором рассматри­вается как фактор космического происхождения, зависящий от солнечной радиации и ее распределения по земной поверхности. Этому фактору почвообразования он придает исключительно боль­шое значение, поскольку климат определяет многие процессы на Земле: выпадение осадков, водную и ветровую эрозию, перемещение разнообразных веществ по поверхности Земли, условия существо­вания и жизнедеятельности живых организмов и пр. Изменения климата в геологическом прошлом приводили к глубоким и разно­образным изменениям на нашей планете, охватывая раститель­ность, животный мир и почвенный покров.

Рельеф местности вполне резонно считается автором косвенно действующим фактором почвообразования, перераспределяющим климатические и другие процессы в зависимости от местоположе­ния. Рельеф оказывает влияние на поверхностный и подземный сток атмосферных осадков, глубину залегания почвенно-грунтовых вод, характер и степень минерализации поверхностных и подзем­ных вод, распределение тепла и влаги, скорость испарения и транспирации влаги; рельеф определяет смыв подвижных продук­тов выветривания с положительных форм, отложение и накопление их в отрицательных местоположениях, химизм почвообразующих пород и формирование различных типов почв, размещение живых существ, их состояние и развитие и многое другое.

Роли, значению и результатам деятельности живых организмов как биологическому фактору почвообразования уделяется большое внимание многими почвоведами и другими специалистами, в осо­бенности в связи с обобщениями и выводами В.И. Вер­надского, касающимися роли живого вещества в общепланетар­ных биогеохимических процессах в пределах биосферы Земли.

Прежде всего, большинство почвоведов и биологов широкого профиля вслед за В.Р. Вильямсом подчеркивают ведущую роль живых организмов в осуществлении почвообразовательного про­цесса, в особенности автотрофных растений как аккумуляторов солнечной энергии, служащей источником существования всех ор­ганизмов на Земле и осуществления разного рода реакций, состав­ляющих основу почвообразовательного процесса. Во-вторых, процесс почвообразования в настоящее время трактуется как непрерывный циклический обмен веществом и энергией разных групп организ­мов между собой, а также с материнской почвообразующей поро­дой и минеральной частью почвы. Он выражается: а) в механиче­ской и физико-химической переработке минеральной массы почвообразующей породы и почвенного слоя; б) минерализации поступивших в почвенный слой органических остатков и продуктов метаболизма с выделением свободной энергии; в) усвоении орга­низмами минеральных соединений и утилизации их на процесс синтеза гумусовых веществ, новых минералов, различных органо-минеральных соединений специфических газов в почвенном возду­хе и т. п.

Иначе говоря, процесс почвообразования осуществляется сово­купной деятельностью живых организмов в форме биологического круговорота веществ и потока энергии, ведущих к коренному изменению почвообразующей породы и превращению ее в почву.

Фактор времени за­нимает особое место среди других факторов почвообразования. Он выражает историю, продолжительность почвообразовательного процесса, протекающего под действием названных выше факторов. Фактор временинаходит отражение в эффективности почвообразования и его результатах, в формировании на разных этапах в зависимости от сочетания усло­вий различных типов и разновидностей почв, которые в силу этого могут рассматриваться как представители стадий почвообразова­тельного процесса.

Эффективность и характер действия остальных факторов поч­вообразования в ходе исторического развития этого процесса от этапа к этапу постепенно изменяется. Так, например, роль живого вещества в процессах почвообразования, в геоисторическом аспек­те, как утверждает В.А. Ковда, неизменно возрастает, так как с течением времени возрастает видовое разнообразие и численность организмов, а, следовательно, и общая масса живого вещества; расширяются границы биосферы, и большее количество солнечной энергии вовлекается в различные процессы на Земле, поэтому все большие массы земной коры подвергаются действию биологическо­го круговорота, преобразуясь в почвенный покров.

Помимо перечисленных природных факторов почвообразова­ния, в последнее время все больше внимания стало уделяться роли хозяйственной деятельности человека в этом процессе. Хозяйственная деятельность в настоящее время является мощным фактором изменения и преобразования горной породы в почву и изменения природных свойств самой почвы, вплоть до со­здания так называемых «окультуренных» почв.

Для получения более полного представления о почве и почвен­ной среде необходимо хотя бы в самых общих чертах ознакомить­ся с энергетикой почвообразовательного процесса. Основным ис­точником энергии на Земле, как известно, является лучистая энергия Солнца, которая в почву поступает в виде тепловой энер­гии. Из других источников тепловой энергии известны: а) энергия, поступающая из глубинных слоев Земли (энергия тектонических движений земной коры, вулканов, термальных источников, газовых выделений при извержениях вулканов); б) энергия естественной радиации радиоактивного распада некоторых элементов земной коры. Однако значение их в тепловом балансе Земли ничтожно.

Поступление в почву энергии, по данным исследований В.Р. Волобуева (1961), В.А. Ковды (1966, 1968), К.И. Лукашева (1958) и др., происходит: а) с водой в разных формах почвенной влаги; б) с мертвым органическим веществом в виде химической энергии органических соединений в почвенном гумусе за счет биологиче­ского массообмена организмов и почвы; в) с почвообразующей материнской породой при формировании почвы за счет энергии глубинных процессов планеты и пр. В результате в почве, в особен­ности в гумусовом слое, происходит накопление значительного ко­личества потенциальной энергии, примерно равного запасу энер­гии, заключенной в наземной биомассе сухопутных организмов, главным образом растений. Причем в травяных типах раститель­ности запас энергии в гумусовом слое в 20—30 раз выше, чем в наземной биомассе; в лесных же, наоборот, в наземной биомассе запаса энергии в 2—4 раза больше, чем в почвенном гумусе. Это связано с тем, что в лесах потенциальная энергия сосредоточива­ется преимущественно в древесине, а не в почве, как в травяни­стых сообществах.

Основная часть поступившей на земную поверхность солнечной энергии в виде тепловой энергии (95—99,5% всей тепловой энер­гии почвообразования) расходуется, по данным В.Р. Волобуева (1958, 1961, 1969), на процессы влагооборота и теплообмена, глав­ным образом на физическое испарение и транспирацию влаги, при­чем эта энергия в конечном итоге выбывает из почвы в виде тепловой энергии вовне. От 0,5 до 5% от всей тепловой энергии расходуется на циклические биологические процессы превращения органических веществ в более высокомолекулярные органические и затем тех и других — в простые минеральные соединения. Лишь сотые и тысячные доли процента от общей тепловой энергии ухо­дят на разложение минералов в процессах физического и химиче­ского выветривания, и столь же ничтожное количество ее тратится на явления миграции веществ по вертикальному профилю почвы.

Таким образом, суммарные затраты энергии на процессы почво­образования составляют в ккал/см² в год: в тундрах и пустынях 2—5, в лесах и степях умеренного пояса 10—40, во влажнотропических типах растительности 60—70.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: