Факторы почвообразования

 

Российская  Федерация

Министерство  сельского хозяйства

Департамент научно-технологической  политики и образования

 

ФГОУ ВПО

«Белгородская  государственная  сельскохозяйственная академия

им. В. Я. Горина»

 

 

 

Кафедра земледелия и агрохимии

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

на тему:

«ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ»

 

 

 

 

 

                                                                                                                       

 

 

 

 

                                                                         Выполнила: Распопова Евгения                                                              Александровна                                                                                                                                 Группа: 12 АХП (маг-3)

Проверила: Акинчин Александр Владимирович

 

 

 

 

 

 

 

Белгород 2012

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение………………………………………………………………………….......3

1. Понятие о факторах  почвообразования.…………………………………………4

1.1.Почвообразующие  породы………...………………………………………6

1.2. Климат как  фактор почвообразования………………………………….11

1.3. Организмы  и их роль в почвообразовании  и плодородии почвы……..12 1.4. Рельеф как фактор почвообразования………………….………….........16

1.5. Возраст почв……………………………………….………………..........17

1.6. Производственная  деятельность человека………………………….......18

Заключение………………………………………………………………………….19

Список литературы…………………………………………………………………20

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Основы учения о факторах почвообразования заложены В.В.Докучаевым, который установил, что почва как особое природное  тело формируется в результате тесного  взаимодействия следующих факторов – климата, растительности, почвообразующих пород, рельефа местности и возраста страны (времени). Сочетание факторов почвообразования – это комбинация экологических условий развития почвообразовательного процесса и почв. Изучение каждого фактора почвообразования предусматривает его характеристику по определенным параметрам и оценку его роли в почвообразовании.

 Наряду с  указанными пятью природными  факторами почвообразования выделяется ещё шестой – производственная деятельность человека, оказывающий как прямое, так и косвенное влияние на почвообразующие породы, и почвенный покров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ПОНЯТИЕ О ФАКТОРАХ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

 

Под факторами почвообразования понимаются внешние по отношению  к почве компоненты природной среды, под воздействием и при участии которых формируется почвенный покров земной поверхности.

Основатель генетического  почвоведения В. В. Докучаев положил  начало учению о факторах почвообразования. Он впервые установил, что формирование почвенного покрова теснейшим образом связано с физико-географической средой и историей ее развития, а также дал определение понятия «почва»: «Почвы — это поверхностные минерально-органические образования, которые всегда имеют свое собственное происхождение; они всегда и всюду являются результатом совокупной деятельности материнской горной породы, живых и отживших организмов (как растений, так и животных), климата, возраста страны и рельефа местности...». Функциональную взаимосвязь между почвенным покровом и главнейшими факторами почвообразования В. В. Докучаев выразил формулой П=f(K, О, Г, Р)Т где П — почва; К — климат; О — организм; Г — горные породы; Р — рельеф; Т — время.

Климат, материнские горные породы, живые и отмершие организмы  и рельеф рассматриваются В. В. Докучаевым как элементы внешней среды, возраст территории отражает развитие почв во времени.

Перечисленные факторы в их разнообразном сочетании  по лику земного шара создают великое  множество типов почв, их комбинаций, сочетаний и комплексов, неповторимую мозаику почвенного покрова.

В. В. Докучаев считал все факторы равнозначными и  незаменимыми. Оценивая роль факторов в процессах формирования почв, он писал: «Все эти агенты почвообразователи  суть совершенно равнозначные величины и принимают равноправное участие  в образовании почв» («К учению о зонах природы», 1899).

Однако, наблюдая значительную вариабельность в характере  почвенного покрова в различных  регионах страны и его зависимость от совокупности конкретных природных условий, В. В. Докучаев допускал возможность в тех или иных условиях направляющего действия на процесс почвообразования одного какого-либо из факторов. Полемизируя с климатологом А. И. Воейковым, он писал: «... и прежде и теперь я утверждаю, что в одном случае мог играть наиболее выдающуюся роль один фактор, в другом — другой, в одном явлении из жизни и особенностей почв рельефно высказывается один почвообразователь, в другом другой, но несомненно они все действовали и участвовали в образовании почв» (1896).

После В. В. Докучаева, по мере накопления фактического материала о генезисе почв, о разнообразии почвенных типов и путей их формирования в учении о факторах почвообразования наметилась тенденция к различной оценке их роли в процессах почвообразования.

К. Д. Глинка особенно подчеркивал среди факторов почвообразования роль климата и растительности. В учебнике «Почвоведение » (1931) он писал: «Для нас в настоящее время до очевидности ясно, что наиболее надежным руководителем в деле характеристики и классификации почв является способ их происхождения, что материал, из которого образовались почвы, в большинстве случаев имеет гораздо меньшее значение, а в некоторых случаях его значение может быть сведено даже к нулю, по сравнению с тем мощным влиянием, которое оказывают в процессах почвообразования факторы климата и растительная формация». Как временные образования К. Д. Глинка рассматривает такие почвы, в которых химизм материнских пород как бы доминирует над климатическими явлениями (эндодинамогенные почвы, например рендзины). Однако эти почвы и их особенности существуют лишь до тех пор, пока не изменился химизм материнских пород.

С. А.Захаров (1927) предложил разделить все факторы  на активные и пассивные. К активным им были отнесены биосфера, атмосфера  и гидросфера, к пассивным —  материнские породы, которые, по его мнению, служат только источником минеральной массы, но не являются источником энергии, а также рельеф местности. А. А. Роде (1947) считал, что такое противопоставление факторов едва ли является правильным, но вместе с тем, несомненно, их роль неодинакова. Развивая учение В. В. Докучаева, А. А. Роде предложил дополнять перечень факторов еще двумя — земным тяготением и влиянием грунтовых, почвенных и поверхностных вод.

Наиболее острая дискуссия по поводу роли отдельных  факторов в процессах почвообразования и выделения ведущего фактора возникла в 30-х и конце 40-х годов настоящего столетия. В связи с дальнейшим развитием теоретических основ почвоведения и разработкой философской концепции о сущности почвообразовательного процесса возник вопрос о движущих началах почвообразования и выделения главного, ведущего фактора в процессах почвообразования.

Всеобщее признание  получила точка зрения о ведущей  роли в процессах почвообразования биологического фактора (высших зеленых  растений, животных и микроорганизмов).

Исторически первым русским ученым, высказавшим мысль  о ведущей роли организмов в почвообразовании, был Р. В. Ризположенский. Он считал, что почва сформирована жизнедеятельностью организмов при их взаимодействии с  материнской породой и что  всякая почва служит вернейшим отражением того успеха, которого достигли организмы в захвате и подготовке питательного материала (из неорганической среды) для своих будущих генераций. Климат и рельеф, по мнению Р. В. Ризположенского, играют лишь опосредованное значение.

Наиболее полная научная концепция о ведущем  значении биологического фактора в  процессах почвообразования была разработана  В Р. Вильямсом. Вся сущность почвообразовательного  процесса рассматривается им как  диалектическое единство процессов  взаимодействия между организмами и средой. Развитие и направление почвообразовательного процесса В. Р. Вильямс ставит в зависимость от типа и характера сообществ зеленых растений.

Докучаевское  учение о факторах почвообразования, как основополагающее в учении о  генезисе почв, получило свое дальнейшее развитие в трудах его учеников и последователей — К. Д. Глинки, С. А. Захарова, Б. Б. Полынова, А. А. Роде, И.П. Герасимова, В. А. Ковды, В. Р. Волобуева и многих других русских ученых.

Среди иностранных  ученых необходимо назвать американского почвоведа Ганса Йенни Он опубликовал работу, посвященную специальному исследованию факторов почвообразования, в которой, исходя из формулы В. В. Докучаева, попытался впервые количественно оценить вклад тех или иных факторов в совокупное их влияние на результирующее почвообразование. В этой книге дан большой фактический материал о зависимости различных свойств почв и почвообразования в целом от количественных характеристик как отдельных факторов, так и их разнообразных сочетаний.

В процессе формирования почвы все факторы являются равнозначными и незаменимыми. Отсутствие одного из них исключает возможность почвообразовательного процесса. На определенных стадиях или в специфических условиях развития почвы в качестве определяющего может выступать какой-либо один из факторов.

 

1.1 ПОЧВООБРАЗУЮЩИЕ ПОРОДЫ

 

Горные породы, из которых формируется почва, называют почвообразующими, или материнскими.

 Почвообразующая  порода является материальной  основой почвы и передает ей  свой механический, минералогический и химический состав, а также физические, химические, физико-химические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются в различной степени под воздействием почвообразовательного процесса.

Почвообразующие породы различаются по происхождению, составу строению и свойствам.

Твердая оболочка Земли, или литосфера, состоит из магматических, метаморфических и осадочных пород.

Магматические, или изверженные, породы образовались из силикатных расплавов, застывших в глубине земной коры (породы глубинные – интрузивные), или из магмы, излившейся на поверхность Земли (породы излившиеся– эффузивные). Магматические породы составляют 95% общей массы пород, слагающих литосферу, однако почвообразующими являются лишь в редких случаях, главным образом в горных областях.

Метаморфические – вторичные массивнокристаллические породы, образовавшиеся из магматических или осадочных в недрах земли в результате глубоких превращений (сланцы, гнейсы). Их значение также мало.

Осадочные породы – отложения продуктов выветривания массивнокристаллических пород или остатков различных организмов. Они подразделяются на обломочные, химические осадки и биогенные. Среди осадочных пород химического и биогенного происхождения важную роль в почвообразовании играют карбонатные отложения – известняки, мергели,  доломиты, мел.

Формирование  почвообразующих пород связано  с процессами выветривания горных пород  и переносом и переотложением продуктов выветривания.

Выветривание – совокупность сложных и разнообразных процессов количественного и качественного изменения горных пород и слагающих их минералов под воздействием атмосферы, гидросферы и биосферы.

 Горизонты  горных пород, где протекают  процессы выветривания называют  корой выветривания. В ней различают  две зоны: поверхностного и глубинного выветривания. Мощность коры современного выветривания, в которой может протекать почвообразовательный процесс,  колеблется от нескольких сантиметров до 2 – 10 м.

Различают 3 формы  выветривания:

Физическое – механическое раздробление горных пород и минералов без изменения их химического состава.

Выветривание  начинается с поверхности, здесь  возникают большие градиенты суточных и сезонных температур. Постепенно выветривание захватывает более глубокие слои породы и затухает в поясе постоянных температур. Наиболее интенсивно оно протекает при небольших амплитудах колебания температур.

В результате физического  выветривания горная порода уже способна пропускать воздух и воду и задерживать некоторое ее количество. Физическое выветривание, раздробляя и разрыхляя массивные породы, значительно увеличивает общую поверхность, что создает благоприятные условия для проявления химического выветривания.

Физическое  выветривание ускоряется при наличии  воды, которая поникая в трещины  горных пород, создает капиллярное  давление большой силы. Еще сильнее разрушающая сила воды при замерзании: она расширяется на ¹/₁₀ своего объема и оказывает огромное давление на стенки трещин горных пород.

Химическое – процесс химического изменения и разрушения горных пород и минералов с образованием новых минералов и соеденений.

Важнейшим фактором этого процесса является вода, углекислый газ и кислород. Вода – энергетический растворитель горных пород и минералов. Разложение минералов усиливается  с повышение температуры и насыщением углекислым газом.

В результате химического выветривания изменяется физическое состояние минералов и разрушается их кристаллическая решетка. Порода обогащается новыми (вторичными) минералами и приобретает связность, влагоемкость, поглотительную способность и другие свойства.

Биологическое – механическое разрушение и химическое изменение горных пород и минералов под действием организмов и продуктов их жизнедеятельности. В разрушении горных пород в поверхностных слоях земли активно участвуют живые организмы. При биологическом выветривании организмы извлекают из породы необходимые для построения своего тела минеральные вещества и аккумулитируют их в поверхностных горизонтах породы, создавая условия для формирования почв.

Главные почвообразующие породы.

К ним относятся  рыхлые осадочные породы и на них почти повсеместно развиваются почвы.

Элювиальные породы (элювий) – продукты выветривания коренных пород, оставшиеся на месте образования. В зависимости от свойств исходной породы, климатических условий и рельефа элювий отличается большим разнообразием по составу и мощности. Для элювия характерны тесные связи с исходной породой, постепенный переход от рыхлого мелкоземнистого материала к плотной породе.

Значение элювиальных  пород в почвообразовании определяется их свойствами. На элювии карбонатных пород в Нечерноземной зоне формируются плодородные дерновые почвы. На маломощном элювии почвы отличаются щебеночным составом.

Дэлювиальными породами (делювием), называются наносы, отложенные на склонах дождевыми  и талыми водами. Дэлювий откладывается в виде пологого шлейфа. В вершине шлейфа часто накапливается грубый материал, иногда обломочный, а в конце шлейфа – пылеватый, глинистый. Плоскостной склоновый сток формирует дэлювиальные наносы с большей мощностью у основания склона, где движение воды замедляется и материал оседает.

Для дэлювия  характерны относительная сортированность  и хорошо выраженная слоистость. Встречаются несортированные и неслоистые наносы. По составу дэлювий разнообразен.

Дэлювиальные  породы широко распространены в предгорных областях и служат материнскими породами для различных почв.

Пролювий формируется  в горных странах, у подножия гор  в результате деятельности временных водных  и селевых потоков значительной силы. Пролювий характеризуется плохой сортированностью, включением крупнообломочного материала.

Дэлювий и пролювий часто сочетаются, образуя дэлювиально-пролювиальные  отложения.

Аллювиальные  породы (аллювий), представляет собой осадки, отложения при разливе рек (пойменный аллювий). Аллювиальные отложения характеризуются горизонтальной или косой слоистостью, окатанностью минеральных зерен, включением органических остатков. К аллювиальным породам относятся также донные отложения рек (русловый аллювий). Русловый аллювий обычно сложен песками различной зернистости.

Пойменный аллювий преимущественно суглинистый и глинистый. В пределах поймы, в старицах, накапливается старичный аллювий, богатый органическим веществом.

Горные реки в отличие от равнинных формируют  только русловый аллювий.

Аллювий служит материнской породой для различных пойменных почв, отличающихся высоким плодородием.

Озерные отложения  выполняют понижения древнего рельефа, отличаются глинистостью и слоистостью. Таковы, например, ленточные глины, образовавшиеся в предледниковых озерах. В озерных отложениях часто наблюдаются органические прослойки, могут накапливаться углекислый кальций, а в сухих областях –гипс и легкорастворимые соли. Накопление легкорастворимых солей превращает озерные отложения в засоленные. Пересыхая соленые озера образуют солончаки.

Ледниковые (моренные) отложения – продукты выветривания различных пород, перемещенные и отложенные ледником. Обычно залегают на возвышенных водораздельных пространствах. Для морен характерны следующие особенности: несортированность, неоднородный механический состав, наличие валунов, обогащенность песчаными фракциями, красно-бурая, реже желто-бурая и другая окраска.

Окраска зависит  от характера коренных пород подледникового ложа, условий выветривания и почвообразования. При оглеении цвет морены приобретает  серо-сизый оттенок.

По механическому  составу морены разнообразны, однако наиболее широко представлены валунными песчанистыми суглинками. По химическому составу различают бескарбонатные и карбонатные морены. На карбонатной морене формируются слабо- и среднеподзолистые виды почв, а также плодородные дерново-карбонатные почвы. На бескарбонатных средне- и сильноподзолистые.

Флювиогляциальные (водно-ледниковые) отложения связаны  с деятельностью мощных ледниковых потоков. Вытекая из-под ледника, они перемещали моренный материал и переоткладывали его за краем ледника.

Флювиогляциальные отложения характеризуются сортированность, слоистостью, не содержат валунов, бескарбонатные, преимущественно песчаные и песчано-галечниковые. Почвы сформированные на флювиогляциальных отложениях, отличаются низким плодородием. Они бедны гумусом, питательными веществами, обладают малой влагоемкостью. Здесь развиваются болотно-подзолистые почвы.

Покровные суглинки распространены в зоне ледниковых отложений и рассматриваются  как отложения мелководных приледниковых разливов талых вод. Для них характерно покровное залегание на морене, откуда и произошло их название.

Они характеризуются  желто-бурой окраской, хорошо выраженной сортированностью, большим содержанием пылеватых фракций, не содержат валунов. По механическому составу – чаще тяжелые и средние пылеватые суглинки однородного строения с преобладанием фракций крупной пыли и ила. По химическому составу преимущественно бескарбонатные. На покровных суглинках развиты подзолистые, дерново-подзолистые почвы, нередко испытывающие переувлажнение, а также серые лесные почвы.

Лёссы и лёссовидные  суглинки имеют различный генезис. Их общими чертами являются палевая или буровато-палевая окраска, карбонатность, пылевато-суглинистый механический состав с преобладанием крупнопылеватой фракции, мучнистость, пористость, рыхлое сложение, микроагрегированность, хорошая проницаемотсть.

По химическим и водно-физическим свойствам эти  породы наиболее благоприятны для развития растений. При благоприятных климатических условиях на них формируются высокоплодородные черноземные почвы, а также сероземы, каштановые, серые лесные.

Эоловые отложения  образуются в результате аккумулятивной деятельности ветра, которая проявляется  особенно интенсивно в пустынях. К эоловым отложениям относятся сортированные песчаные наносы, которые откладываются недалеко от областей дефляции. Эти наносы образуют особые формы рельефа – бугры, дюны, барханы.

Морские отложения  формируются в результате преремещения береговой линий морей, явлений  трансгрессии и регрессии, которые неоднакратно наблюдались в четвертичный период. Морские отложения отличаются слоистостью, сортированностью и большой аккумуляцией солей. Выходя местами на поверхность приводят к образованию засоленных почв.

Роль почвообразующих  пород в почвообразовании определяется тем, что они в значительной степени влияют на состав, свойства формирующихся из них почв. Это, в свою очередь, сказывается на скорости преобразования минеральной массы при почвообразовании, закрепления образующихся органических веществ и т. п.

Минералогический, химический и механический состав пород  определяет условия произрастания  растений, оказывает большое влияние  на гумусонакопление, оподзоливание, оглеение, засоление и другие процессы. В  зависимости от механического состава породы различают по водопроницаемости, влагоемкости, пористости, что предопределяет в процессе развития почв их водный, воздушный, тепловой режимы. От материнских пород зависят скорость и направление почвообразовательного процесса, формирование и уровень почвенного плодородия, а также условия использования почв в сельском хозяйстве.

 

 

1.2 КЛИМАТ КАК ФАКТОР ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

 

Под атмосферным  климатом понимают среднее состояние  атмосферы той или иной территории, характеризуемое средними показателями метеорологических элементов и их крайними показателями, дающими представление об амплитудах колебаний в течении суток, сезонов и целого года.

Для познания природы  почвенных процессов важнейшее  значение имеют климатические показатели, характеризующие температурные условия и увлажнение, поскольку с ними тесно связан водно-температурный режим почв и биологические процессы. К таким показателям в первую очередь должны быть отнесены агроклиматические показатели вегетационного периода, когда в почве протекают наиболее активные процессы. Поскольку почвенные процессы не прекращаются полностью после вегетации, определенное значение имеют и среднегодовые климатические показатели и показатели межвегетационного периода.

Главный источник энергии  для биологических и почвенных  процессов - солнечная радиация, а основной источник увлажнения – атмосферные осадки. Солнечная радиация поглощается земной поверхностью, а затем постепенно излучается и нагревает атмосферу. Вода, попадая в почву, поглощается растениями и возвращается в атмосферу через транспирацию или в результате физического испарения. Таким образом устанавливается постоянный тепло- и влагообмен между почвой и атмосферой. В процессе этого обмена формируется гидротермический режим почвы, который является важнейшим ее свойством.

Основой для выделения главных термических групп климатов является сумма среднесуточных температур выше 10 ^оС за вегетационный период.

Климаты названных  термических групп располагаются  в виде широтных поясов, окружающих земной шар. Пояса характеризуются не только суммой среднесуточных температур, но и определенными типами растительности и почв, варьирующими в широких пределах в зависимости от увлажнения. Они получили название почвенно-биотермических поясов.

С главными термическими группами климатов в почвообразовании сопряжены тепловой режим почв, скорость химических и биохимических процессов, биологическая продуктивность при оптимальном увлажнении.

По условиям увлажнения осадками при почвенных  исследованиях различают 6 главных  групп климатов.

Критерием для  такого разделения служит отношение  количества осадков к испаряемости, получившее название коэффициент увлажнения (КУ). Он впервые был установлен Г. Н. Высоцким и позднее применен в классификации климатов земного шара Н. Н. Ивановым.

С градациями климата по атмосферному увлажнению сопряжены: водный режим почв при одинаковом положении их в рельефе; окислительно-восстановительный потенциал; степень выветрелости и выщелоченности при одинаковых термических условиях.

Большое значение имеют градации климата по суровости зимы, выражающиеся в степени его континентальности. Различия по континентальности наиболее резко выделяются в полярной, бореальной и суббореальной группах климатов. Они обусловливают термический режим нижних горизонтов почв в зависимости от мощности снегового покрова и глубины зимнего промерзания почв и находят отражение, в классификации почв при выделении фациальных подтипов.

Большую роль в  формировании почв играют распределение  осадков по сезонам года, интенсивность выпадения осадков, определяющее их промачивающую и размывающую силу, относительная влажность воздуха и сила ветра также по сезонам. Все эти явления влияют на многие особенности биологических и почвенных процессов и обусловливают развитие водной и ветровой эрозии почв. Климат оказывает прямое и косвенное влияние на почвообразование. Прямое проявляется в непосредственном воздействии элементов климата (увлажнение почвы осадками и ее промачивание, нагревание, охлаждение), косвенное через воздействие климата на растительный и животный мир.

Разносторонняя  роль климата как фактора почвообразования состоит в следующем: во-первых, климат – важный фактор развития биологических и биохимических процессов. Определенное сочетание температурных условий и увлажнения обусловливает тип растительности, темпы создания и разрушения органического вещества, состав и интенсивность деятельности почвенный микрофлоры и фауны. Во-вторых, атмосферный климат, преломляясь через свойства и состав почвы, оказывает огромное влияние на водно-воздушный, температурный и окислительно-восстановительный режим почвы. В-третьих с климатическими условиями тесно связаны процессы превращения минеральных соединений в почве (направление и темп выветривания, аккумуляция продуктов почвообразования). В-четвертых климат оказывает большое влияние на процессы водной и ветровой эрозии почв.

 

1.3 ОРГАНИЗМЫ И ИХ РОЛЬ В ПОЧВООБРАЗОВАНИИ И ПЛОДОРОДИИ ПОЧВ

 

В почвообразовании участвуют три группы организмов – зеленые растения, микроорганизмы и животные, образующие на суше сложные  биоценозы. При совместном воздействии организмов в процессе их жизнедеятельности, а также за счет продуктов жизнедеятельности осуществляются важнейшие звенья почвообразования – синтез и разрушение органического вещества, избирательная концентрация биологически важных элементов, разрушение и новообразование минералов, миграция и аккумуляция веществ и другие явления, составляющие сущность почвообразовательного процесса и определяющие формирование главного свойства почвы – плодородия.

Вместе  с тем функции каждой из этих групп как почвообразователя различны.

Роль  микроорганизмов в почвообразовании.

Микроорганизмы  почвы весьма разнообразны по составу  и биологической деятельности. Здесь  распространены бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли, простейшие. Суммарная  масса микроорганизмов только в поверхностном горизонте достигает нескольких тонн на гектар. Численность микроорганизмов измеряется миллиардами в 1 г почвы. В целом для планеты масса почвенных микроорганизмов определяется в 10^8-9 т, т. е. составляет 0,01-0,1% от всей биомассы суши.

Бактерии –  это одноклеточные организмы  размером в несколько микрометров. По характеру поглощения углерода выделяют автотрофные бактерии, усваивающие углерод из воздуха, и гетеротрофные, получающие углерод из готовых органических соединений. По отношению к азоту лишь часть бактерий автотрофна, т. е. способна усваивать этот элемент из воздуха.

Автотрофные бактерии поглощают углерод из углекислоты; этот процесс эндотермический, требующий  затраты дополнительной внешней энергии. В качестве таковой бактерии используют энергию окисления некоторых минеральных соединений. Этот процесс получил название хемосинтеза.