Студопедия

Главная страница Случайная лекция


Мы поможем в написании ваших работ!

Порталы:

БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика



Мы поможем в написании ваших работ!




ПОЧВА - МНОГОКОМПОНЕНТНАЯ ПОЛИФАКТОРНАЯ ОТКРЫТАЯ БИОКОСНАЯ СИСТЕМА

Читайте также:
  1. II. ОСНОВЫ СИСТЕМАТИКИ И ДИАГНОСТИКИ МИНЕРАЛОВ
  2. PR как система
  3. А) Система источников таможенного права.
  4. Автоматизированная система управления гибкой производственной системой (АСУ ГПС)
  5. Автоматическая система сигнализации
  6. Автономная нервная система.
  7. Англо-американская система права (система общего права).
  8. АСУ пассажирскими перевозками. Система «ЭКСПРЕСС»
  9. Б3.ДВ1 СИСТЕМА ИСПОЛНИТЕЛЬНОЙ ВЛАСТИ РФ
  10. Балльно-рейтинговая система оценки успеваемости

После того как проведен анализ вклада географических факто­ров в различные стороны почвообразования — в энергетику, мате­риальную основу, механизмы, — может быть дана адекватная харак­теристика основному результату почвообразовательного процесса, т. е. самой почве. Почва — это своеобразное и целостное образова­ние. Вместе с тем исчерпывающее понимание того, что такое почва, слагается из нескольких разноплановых представлений о ней.

Во-первых, почва — это тело весьма специфического состава, отличающего ее от других компонентов географической оболочки и вообще объектов природы. Как вещество почву нельзя отнести ни к живой, ни к мертвой материи. Почва образуется на земной поверх­ности в той части биосферы, где смыкаются и проникают друг в друга три частные оболочки (литосфера, атмосфера и гидросфера) и где плотность живого вещества планеты достигает максимальных величин.

Быстрые циклы биокруговорота веществ, активность живого вещества в почвах

позволили В.И. Вернадскому отнести почву к особой категории природных тел — биокосным телам.

Именно в биокосной природе и высокой энергетической актив­ности почв лежит причина их плодородия — их способности обес­печивать растения элементами питания, влагой и необходимыми для дыхания корней и населяющих почву микроорганизмов возду­хом и теплом.

Таким образом, в субстантивном аспекте почва — это самостоя­тельное естественно-историческое биокосное тело, которое возни­кает при взаимодействии живого вещества (этой «активированной формы материи») с минеральными (косными) компонентами ли­тосферы, атмосферы и гидросферы.

Кроме того, что почва — особое вещественное образование, важно иметь в виду и представление о ней как о сложной, постоянно функ­ционирующей системе. Все фазы почвы — твердая, жидкая, газообраз­ная и фаза живого вещества — тесно соприкасаются между собой посредством множества процессов различной природы, скорости и интенсивности, сливающихся в единую совокупность динамичес­ких явлений.

Почва живет в суточных, годовых, многолетних и вековых гид­ротермических ритмах. В соответствии с ними изменяются скорость, а часто и направление почвенных процессов. Одни процессы уси­ливаются, другие ослабляются.

Во влажные и теплые периоды активизируются процессы синте­за и разложения органического вещества, увеличивается скорость разрушения первичных минералов и кристаллизации ряда вторич­ных, усиливаются процессы растворения и выноса подвижных со­единений.

Во влажные и холодные периоды все процессы ослабляются, в почвах зачастую возникают восстановительные условия, замедляет­ся скорость разложения органического вещества, накапливаются полуразложившиеся органические остатки — грубый гумус, а в осо­бенно влажных условиях — торф. В такие периоды развиваются турбационные явления, обусловленные замерзанием почвенной влаги.

В сухие и теплые периоды в почвах происходят испарение по­чвенных растворов, переход при испарительной концентрации ряда растворенных соединений в твердую фазу, перемещение наиболее подвижных соединений с влагой вверх и накопление в почвах легко растворимых соединений. В сухие периоды в почвах протекает также консервация органических и органо-минеральных образований.

В соответствии с гидротермическими циклами изменяются и ак­тивность живого вещества, его масса, плотность, интенсивность роста и отмирания.

Динамичность почвы определяется биологической активностью по многим направлениям. Сильный расход влаги на транспирацию, например, может быть причиной значительного повышения кон­центрации биологически слабо поглощаемых элементов и частич­ного выпадения их в осадок. Поглощение влаги корневыми систе­мами растений из горизонтов их максимального распространения (т. е. из верхних горизонтов) вызывает (наряду с испарением влаги с поверхности почвы) иссушение их и подтягивание вверх пленоч­ной влаги из более глубоких горизонтов почв, а вместе с ней и части растворенных веществ.

В связи с биологическими циклами и изменением состава и кон­центрации почвенных растворов изменяется состав адсорбирован­ных почвенными коллоидами катионов и анионов.

Ослабление или усиление процессов дыхания корней вызывает соответствующие изменения в составе газов и фитонцидов (летучих органических соединений) в почвенной атмосфере.

Режим различных форм соединений азота (образование и умень­шение содержания нитратного, нитритного, аммиачного азота) свя­зан с активизацией или заторможенностью деятельности микроор­ганизмов в почвах. Обитающие в почве животные влияют на дина­мику многих внутрипочвенных процессов: в периоды иссушения или похолоданий многие из них опускаются в нижние слои почвы, а в более влажные и теплые периоды вновь поднимаются к поверх­ности. В результате они перемешивают почвенную массу, создают порозность, сложную систему ходов, существенно изменяющих, в свою очередь, водный, воздушный и тепловой режимы почвы.

Итак, почва — это сложный комплекс разнообразных процес­сов, в результате которых вещества, участвующие в них, неоднок­ратно переходят из одной фазы в другую: из живого вещества — в раствор и в почвенный воздух, из последних — в твердую и газовую фазы, могут быть вновь поглощенными живыми организмами, мно­гократно переместиться вниз и вверх по почвенной толще и т. д.

И наконец, третий аспект в понимании того, что такое почва. Как было подчеркнуто выше, она является сложной, своеобразно Функционирующей динамической системой. Но это — открытая система, т. е. одновременно почва оказывается подсистемой в более сложной системе — элементарном ландшафте, биогеоценозе.

Потоки материальных частиц, атомов и их соединений связыва­ют почву в единое целое с другими компонентами ландшафта (гор­ными породами, корами их выветривания, водами, растениями и животными, приземной частью атмосферы). Из атмосферы в почву приникают газы, поступают атмосферные осадки с растворенными в них химическими веществами и взвесями. На поверхность почвы оседает пыль. Из почвы в атмосферу идут обратные потоки веще­ства: почва «дышит», из нее выделяются газы — главным образом углекислый газ, водяные пары (при непосредственном испарении из почвы или путем транспирации через растения). При развевании почвы в атмосферу поступает пыль.

Атмосферная влага, стекающая по поверхности почвы или просачивающаяся сквозь почву вглубь, обогащается растворимыми минеральными, органическими и органо-минеральными продукта­ми почвообразования. Почвы, таким образом, оказываются постав­щиками растворенных веществ в воды поверхностных водотоков (ручьев, рек) и в грунтовые воды. Так, из лесных и болотных почв в умеренных и экваториальных поясах выносится такое большое коли­чество органического вещества, что вода в реках местами окрашива­ется в соломенный цвет или цвет чая, а во влажных тропиках — в почти черный цвет.

И наоборот, почвы нижних частей склонов и депрессий, речных долин получают часть твердых и растворенных веществ с делюви­альными водами, водами паводков и половодий, а также за счет грунтовых вод, из которых к поверхности поступает капиллярная и пленочная влага и растворенные в ней вещества.

Массивные горные породы, кора выветривания, различные рых­лые наносы являются поставщиками минеральных компонентов в почву. В свою очередь часть растворенных в почвах веществ выно­сится с почвенной влагой за пределы почвенной толщи, проникает в подстилающую породу, влияет на скорость и направление про­цессов выветривания, состав вторичных минералов и общее строе­ние коры выветривания. В условиях, когда почвы подвергаются эро­зии, обогащенный органическим веществом смываемый почвенный материал участвует в той или иной степени в сложении делювиаль­ных, аллювиальных и других типов отложений. В данном случае можно даже говорить о «породообразующих» почвах.

Постоянный обмен веществ идет между почвой, растительнос­тью и другими организмами.

Теснейшим образом почва связана с географической средой энер­гетическими потоками. Само ее существование и функционирова­ние обусловлено постоянным притоком энергии извне — все с но­вым и новым поступлением солнечной радиации и органического вещества, продуцируемого живыми организмами. Вследствие этого почвы оказываются аккумулятором солнечной энергии, зафиксиро­ванной в массе заключенного в ней живого вещества, в гумусе, в разнообразных вторичных минеральных и органо-минеральных об­разованиях. Причем в отличие от других мощных природных акку­муляторов солнечной энергии (каменные угли, горючие сланцы и др.) накопление энергии в почвах не сопровождается длительной консервацией в какой-либо одной форме. В почвах происходит не­прерывное обновление и трансформация форм энергии. Благодаря высокой энергетической насыщенности и энергетической активно­сти почв поддерживаются многие биосферные процессы.

Все три составляющие понятия «почва» (почва как вещество, как совокупность динамических явлений — функционирующий аппарат, как часть системы) и их «тяготение» к субстантивной, функциональной и энергетической сторонам почвообразования показаны на рис. 5.1.

Важным моментом в понимании сущности почвообразования является вопрос о том, каким образом множество циклических, не­редко противоположных по результату химических, физических, биологических и других почвенных процессов приводит к форми­рованию почвы как своеобразного природного тела.

Как заметил А.А. Роде, многие рассмотренные ранее почвенные микропроцессы, отражая ритмику гидротермических условий и био­логического развития растений и животных, естественно разбива­ются на пары противоположно направленных и последовательно сменяющих друг друга явлений:

1. а) поглощение живыми организмами из почвы минеральных соединений и синтез органического вещества;

б) выделение живыми организмами в почву органических и ми­неральных соединений;

2. а) разложение и минерализация органических остатков;

б) синтез из органических и минеральных соединений гумусо­вых веществ почв;

3. а) подкисление почвенных растворов органическими кисло­тами;

б) нейтрализация почвенных растворов основаниями, осво­бождающимися при минерализации органических остатков и раз­ложении первичных минералов;

4. а) разрушение первичных минералов почвообразующей по­роды;

б) синтез вторичных минералов и органо-минеральных комп­лексов;

Рис. 5.1. Общая схема почвообразования

5. а) коагуляция почвенных коллоидов и образование устойчи­вых агрегатов;

б) пептизация коллоидов и разрушение агрегатов;

6.а) гидратация минеральных соединений;

б) их дегидратация;

7.а) окислительные процессы, идущие при свободном доступе кислорода в почву;

б) восстановительные процессы, возникающие при переувлаж­нении почвы и затрудненности доступа в нее кислорода;

8.а) движение растворов вверх к фронту испарения и накопле­ние подвижных соединений в верхней части почвы;

б) движение растворов вниз, растворение и вынос подвижных соединений;

9.а) нагревание почвы;

б) охлаждение почвы;

10. а) увлажнение почвы;

б) ее иссушение;

11. а) адсорбция почвенными коллоидами и поглощение организмами газов почвенной атмосферы;

б) выделение газов при дыхании организмов, в процессе их раз­ложения и десорбции и др.

В пределах перечисленных пар смены полуциклов одного направ­ления полуциклами другого осуществляются с различной частотой, зависящей от того, с каким природным циклом (суточным, сезон­ным, годовым, многолетним) связан управляемый им цикл почвен­ных процессов. Циклы процессов разной длительности накладыва­ются в почвах друг на друга, сложно взаимодействуют между собой.

В целом же при протекании различных почвенных микропроцессов имеет место тенденция их обратимости когда бедствие действия каждого последующего полуцикла исчезает результат дей­ствия предшествующего. Особенно отчетливо эта тенденция выра­жена на протяжении относительно коротких отрезков жизни по­чвы когда микропроцессы проявляются лишь в текущей Динамике наиболее лабильных почвенных свойств (например увлажнение - просыхание, нагревание-охлаждение, подкисление-нейтрализация почвенных растворов и др.).

Но описанные циклы почвенных микропроцессов не иногда пол­ностью замкнуты. Абсолютно полной компенсации полуцикла другим, противоположно направленным, не происходит. После завершения цикла, как правило, остается некоторое остаточное изменение в состоянии почвы, имеющее необратимый характер. Это, например, происходит вследствие того, что часть веществ процес­се циклической динамики почв удаляется из сферы почвообразования с нисходящими токами почвенных растворов и безвозвратно выносится в грунтовые воды. Часть растворимых соединений вымываемых из растительного наземного опада и из верхней части почв и выносится с поверхностным или внутрипочвенным боковым стоком. Первичные минералы в процессе почвообразований необратимо замещаются вторичными. Часть коллоидальных осадков дегидратируется и кристаллизуясь, необратимо теряют свои коллоидные свойства. Другие вещества перемещенные из одной части почвы в другую, теряют подвижность и аккумулируются в виде трудномобилизуемых скоплений. Газообразные продукты уходят из почв, поступая в наземную атмосферу, и уже не восполняются за счет притока из почвенного воздуха.

В почве могут устойчиво накапливаться привносимые извне химические элементы и их соединения: атмосферная влага, переходя в гидратную или кристаллизационную, связывается почвенными минералами; с осадками в почвы приносится ряд растворенных в них соединений и особенно такие важные, как соединения азота. Микроорганизмы-азотфиксаторы усваивают все новые и новые пор­ции атмосферного азота и переводят его в органическое вещество почв. Зеленые растения ассимилируют углекислоту.

В почвах, образующихся при воздействии фунтовых или делюви­альных вод, к указанным процессам прибавляется накопление веществ, которые приносятся с этими водами. Аккумуляция может происхо­дить при испарении вод, повышении концентрации растворов и вы­падении части растворенных веществ в твердую фазу. Осаждение ра­створенных веществ, приносимых со стороны, может вызываться из­менением окислительно-восстановительных условий. Именно по этой причине в результате перехода - закисного железа в окисное в гидроморфных почвах образуются скопления ожелезненного материала.

По завершении циклов указанные остаточные явления в почвах могут быть исчезающе малы или более заметны, но они последова­тельно накапливаются в ряду следующих друг за другом циклов и с течением времени характеризуют поступательный необратимый про­цесс, преобразующий устойчивые свойства почвенной толщи в оп­ределенном направлении.

Представление о почвообразовании как многоуровневом про­цессе, включающем субпроцессы различной степени сложности, яв­ляется основой генетического анализа почв.

Ранее уже говорилось о том, что сочетания взаимосвязанно про­текающих в почвах микропроцессов (т. е. процессов самого низкого уровня) получили название элементарных почвообразовательных про­цессов (или макропроцессов). Их протекание в почве запечатлевается в ее морфологии, минералогическом и химическом составах твер­дой фазы. Впервые это понятие было введено С.С. Неуструевым. Позднее И.П. Герасимовым и М.А. Глазовской (1960) были назва­ны десять элементарных процессов почвообразования, объединен­ных в три группы:

1) элементарные процессы, в которых ведущую роль играет пре­вращение минеральной части почвенной массы;

2) элементарные процессы, в которых ведущую роль играет пре­вращение органической части почвенной массы;

3) элементарные процессы, в которых ведущую роль играют пре­вращение и передвижение минеральных и органических продуктов почвообразования.

Представления об элементарных почвообразовательных про­цессах развивались и использовались при рассмотрении генезиса почв целым рядом исследователей — М.А. Глазовской (1966, 1972), И.П. Герасимовым (1973), В.О. Таргульяном (1974, 1991), Б.Г. Роза­новым (1975), О.В. Макеевым (1977) и др.

К элементарным могут быть отнесены следующие почвообразо­вательные процессы:

1) метаморфизм органических остатков и накопление различ­ных типов органического вещества: торфа, подстилки, грубого гу­муса и гумуса различного состава;

2) метаморфизм минеральной массы: сапролитизация, кислот­ный гидролиз, щелочной гидролиз и накопление определенных промежуточных и вторичных минералов, окисление, сегрегация, гидратация и дегидратация соединений железа и марганца, огле- ение;

3) абсолютное накопление в почвенной толще минеральных со­единений: субаэральное обызвесткование, соленакопление, гидро­генное ожелезнение, окремнение и засоление;

4) элювиально-иллювиальное перераспределение по почвенной толще минеральных и органических веществ: рассоление, выщела­чивание карбонатов; лессиваж (механическая миграция тонких час­тиц — илистой фракции); вынос и переотложение минеральных и органических коллоидов, насыщенных натрием (процесс осолонцевания); вынос и переотложение коллоидальных органо-минеральных комплексов (альфегумусовый процесс), глинисто-органических комплексов и др.;

5) перераспределение почвенных масс при замерзании — оттаи­вании (криотурбации), увлажнении и просыхании (педотурбации), деятельности почвенных животных (зоогенные турбации почв).

В результате необратимых элементарных почвообразовательных процессов происходит дифференциация первоначально однородной толщи материнской породы на генетические почвенные горизонты. Каждый горизонт имеет специфический химический состав, физи­ческие и физико-химические свойства и определенную степень на­сыщенности живым веществом.

Совокупности элементарных почвообразовательных процессов, протекающих совместно и приводящих к обособлению определен­ных почвенных генетических горизонтов, называются горизонтообразующими, или частными почвообразовательными, макропроцессами. Например, в формировании подзолистого горизонта (т. е. горизон­та, в котором в значительной мере разрушены первичные и вторич­ные минералы и который обеднен продуктами разрушения) уча­ствуют: кислотный гидролиз минералов, вынос продуктов распада в истинных и коллоидных растворах и др.

Сочетание тех или иных горизонтов, их последовательность дают определенный тип генетического профиля почв и характеризуют его строение.

Совокупности совместно протекающих частных почвообразова­тельных макропроцессов, приводящих к формированию определен­ного генетического профиля почв, слагаются в общие почвообразова­тельные макропроцессы. Результатом действия общего почвообразо­вательного макропроцесса является почва в целом. К таким профилеобразующим процессам относятся: черноземный, болотный, солонцовый и многие другие, сущность которых будет раскрыта в следующих разделах.

По мере дифференциации почвенного профиля и формирова­ния горизонтов процесс почвообразования все более и более услож­няется. Вместо первоначальной однородной среды он происходит уже в пределах существенно разнородных сред, с различными кис­лотно-основными, окислительно-восстановительными условиями, различными газовым и гидротермическим режимами. Развитие ге­нетических горизонтов — это следствие почвообразования, но в то же время и причина дальнейшего направленного поступательного

Рис. 5.2. Строение почвенных профилей: а — подзол; б — чернозем; в — солонец

 

развития процесса почвообразования в сторону все большего его усложнения. Генетические горизонты внешне хорошо различимы. Они выделяются по цвету, гранулометрическому составу, структу­ре, сложению, плотности, характеру новообразований и включений, т. е. по совокупности морфологических признаков. Для обозначе­ния генетических горизонтов еще со времен В.В. Докучаева исполь­зуются заглавные буквы латинского алфавита: А — гумусовые гори­зонты, В — переходные, С — почвообразующая порода, не изменен­ная почвообразованием.

По мере накопления данных о почвах система горизонтов полу­чила более расширенную индексацию; в ней используются большие и малые буквы латинского алфавита и введены арабские и римские цифры. Более подробная информация о генетических горизонтах будет дана в гл. 6.

Различные комбинации генетических горизонтов образуют по­чвенный профиль. Строение генетического профиля является важ­ным диагностическим признаком почв и используется для опреде­ления почв в поле (рис. 5.2). При описании почвенных горизонтов используют представления о разнообразных морфологических при­знаках почв.


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
УЧАСТИЕ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В ДИНАМИКЕ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ | Морфологические признаки почв

Дата добавления: 2014-05-19; просмотров: 1262; Нарушение авторских прав




Мы поможем в написании ваших работ!
lektsiopedia.org - Лекциопедия - 2013 год. | Страница сгенерирована за: 0.008 сек.