ЛЕКЦИЯ
ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Вопросы
1.Общая схема почвообразования. Этапы почвообразования.
2.Почвообразовательные процессы, их характеристиеа и их влияние на плодородие.
3.Типы почвообразования.
4.Формирование почвенного профиля. Морфологические признаки почв.
1 ВОПРОС
Образование почв началось тогда, когда появилась жизнь на Земле. Этому предшествовали процессы физического и химического выветривания Горных пород. В каждой природной зоне в зависимости от конкретных природных условий сформировались разные почвы и по внешнему виду, и по плодородию.
Этапы изменений ГП, в результате которых сформировались современные почвы.
1.Начальный этап изменений или первичный почвообразовательный процесс – это совокупность явлений , происходящих в верхней корочке плотной массивной ГП, изменившейся под влиянием физического и химического выветривания, или в поверхностном слое рыхлой осадочной обдомочной ГП под влиянием простейших организмов. Первыми поселенцами на ГП были бактерии и синезеленые водоросли. Затем появились диатомовые водоросли и грибная микрофлора. Поверхность ГП приобрела буроватый оттенок под влиянием органических соединений, выделяемых простейшими организмами при жизни, а также после отмирания и перегнивания. Часть оргсоединений вступала в реакцию с минеральными вещ-ми.
Постепенно улучшались условия минерального питания живых организмов. Изменение физического состояния ГП способствовало улучшению обеспечения водой живых организмов. Таким образом создались условия для поселения лишайников и мхов, а далее и высших растений.
В настоящее время первичный почвообразовательный процесс можно наблюдать в горных областях на голых скалах.
2.Второй этап изменений ГП – дальнейшее выветривание ГП с образованием рыхлых осадочных пород и накоплением в них органического вещества; формирование почвенных признаков в результате почвообразовательных процессов; неоднократное переотложение преобразованных пород ветром, морем, реками, ледниками, ледниковыми, талыми и дождевыми водами с образованием новых рыхлых пород.
3.Завершающий этап – образование современных почв и их качественного признака – плодородия. Почвообразовательный процесс – совокупность явлений образования, изменения и передвижения веществ и энергии, протекающих в верхнем слое материнской породы, превращающейся в почву (определение по А.А.Роде). Агентами ПП являются растения, организмы и продукты их жизнедеятельности, вода, кислород, углекислый газ, которые действуют неодинаково в различных природных зонах, что и приводит к образованию почв типичных только для конкретной природной зоны.
Главные изменения,произошедшие в материнских породах на 3 этапе под влиянием агентов почвообразования.
1. Произошло образование нового органического вещества в верхних слоях материнской породы специфической природы сложного по химическому составу – гумуса. основная роль в этом принадлежит растениям и живым организмам. В почвах разных природных зон установилось определенное процентное содержание гумуса и его качественный состав.Химические процессы в почве с участием оргвещества определили все свойства почв.
2. Возросло содержание биофильных минеральных элементов и их доступность растениям благодоря процессам выветривания минералов и «перекачке» элементов из нижних слоев породы корневыми системами растений в верхние. Элементы включались в состав растений. При ежегодном перегниавнии оргмассы минеральные элементы высвобождались и в течение тысячалетий их распределение по профилю почвы изменилось. Произошло накопление соединений азота. В почвах установился определенный пищевой режим благодаря биологическому круговороту веществ в системе почва – растение - животные – почва. Из этого круговорота часть элементов ежегодно вовлекается в геологический круговорот веществ в природе.
Схема геологического круговорота: вместе с фильтрующимися через породы растворами элементы, содержащиеся в почве, попадают в грунтовые воды, далее в реки и моря; там усваиваются морскими организмами; после их отмирания входят в состав донных осадочных пород. Которые в результате тектонических процессов земной коры могут при подъеме дна моря снова оказаться на поверхности и войти в состав почв.
3. Сформировалась поглотительная способность почв.
4. Установились реакции почв ( кислая или щелочная), соотношение протекающих в почвах окислительных и восстановительных процессов, концентрация и ионный состав почвенных растворов.
5. Образовалась макро- и микроструктура.
6. Установились водные , воздушные, тепловые свойства и режимы почв в соответствии с климатическими условиями, ГС, плотности, структурным состоянием и др.
7. Сформировались определенные микробиологические ценозы с различным соотношением групп микроорганизмов.
8. Сформировался почвенный ферментативный комплекс благодаря растениям и микроорганизмам. Ферменты катализируют биохимические реакции в почве.
Рассмотренный комплекс свойств и режимов является особенностью почв, отличает их от материнской породы, обеспечивает получение урожая с/х растений и носит название – плодородие.
Почвы , их свойства и режимы не остаются неизменными. Продолжают эволюционировать под воздействием природных факторов.
В течение ПП изменяется внешний вид почвообразующей породы. Происходит дифференциация МП на слои – генетические горизонты, обладающие разными свойствами.
2 Вопрос
Почвообразовательный процесс – это сложный процесс взаимодействия малого биологического и большого геологического круговоротов веществ.
Почвенные процессы подразделяют на 3 группы, в результате которых формируются свойства почв и их режимы.
Микропроцессы - осуществляются элементарные превращения (разложение орг-х вещ-в и их синтез почвенной биотой, распад первичных и вторичных минералов, замерзание, оттаивание, испарение, конденсация почвенной влаги, реакции с участием кислорода,азота, углекислого газа); перенос веществ и аккумуляция в почвенной толще ( передвижение влаги внутри почвы, воздуха, почвенных газов, почвенной массы); процессы обмена веществами и энергией между почвой и другими природными телами ( обмен газами в системе атмосфера
– почва-растение – грунтовые воды – почвообразующие породы, обмен влагой в той же системе, тепловой энергией, зольными веществами, радиацией). Микропроцессы не формируют специфических почвенных признаков. Эти процессы называют общими, присущими для всех почв. Характерная черта микропроцессов – цикличность суточная, годовая, многолетняя и вековая. Наиболее выражен годичный цикл.
Мезопроцессы - определенная совокупность микропроцессов, которая образует частные почвообразовательные процессы или элементарные почвенные процессы (ЭПП). ЭПП присущи только почвам. ЭПП формируют отдельные горизонты и специфические признаки и свойства в профиле почв, но не типов почв. В настоящее врамя выделяют более 60 естественных ЭПП, которые объединяют в несколько групп.
Биогенно-аккумулятивные ЭПП – подстилкообразование, гумусообразование, торфообразование.
Гидрогенно – аккумулятивные ЭПП – засоление,окарбоначивание, оруденение.
Метаморфические ЭПП – оглинение, оглеение, оструктуривание, слитизация, монтмориллонитизация.
Элювиальные ЭПП – выщелачивание,оподзоливание, лессиваж, элювиально-глеевый, осолодение, коркообразование.
Иллювиально-аккумулятивные ЭПП – глинисто-иллювиальный, иллювиально-гумусовый, иллювиально-карбонатный.
Педотурбационные ЭПП – самомульчирование, криотурбация, пучение, биотурбация.
Деструктивные ЭПП – эрозия, дефляция, погребение.
Агрогенные и техногенные ЭПП – освоение, агрогенное гумусонакопление, мульчирование, окультуривание, агротурбация.
Мелиоративные ЭПП – пескование, агрогенное оструктуривание, рекультивация.
Деструктивные егрогенные и техногенные ЭПП – ускоренная эрозия, ирригационная эрозия, дефляция, стаскивание, вторичное засоление, дегумификация, выпахивание, обесструктуривание, переуплотнение, техногенное загрязнение, агрогенное загрязнение, почвоутомление.
(Определения взять самостоятельно из Ганжары).
Частные почвообразовательные процессы определяются составом и жизнедеятельностью расти-х и живот-х организмов, характером ППород, климатом, рельефом, фактором времени.
Макропроцессы – это совокупность мезопроцессов , формирующих тип почвы, то есть все генетические горизонты профиля и сам профиль.
3 Вопрос
Особенности почвообразования – 1) распад и синтез органического вещества с накоплением энергетического материала; 2) перемещение продуктов разложения и выветривания в почвенной толще.
Частные почвообразовательные процессы формируют в различных природно-климатических зонах типы почвообразования ( основные направления почвообразовательного процесса).
Каждый тип почвообразования обуславливает формирование однотипных почв, а частные почвообразовательные процессы участвуют в образовании всех типов почв. В этом заключается единство почвообразовательного процесса.
Все многообразие почв в природе – результат длительного естественного развития основных почвообразовательных процессов – типов почвообразования: подзолистого, дернового, болотного, галогенного, латеритного, культурного.
Подзолистый процесс почвообразования. Развивается под воздействием хвойной растительности при влажном климате (промывной водный режим) на бескарбонатных породах. Суть процесса – интенсивное разрушение минеральной части почвенной массы или породы под влиянием органических кислот (типа ФК) и в интенсивном выносе образовавшихся подвижных продуктов из верхних горизонтов в нижние. Подвижные продукты почвообразования частично закрепляются в почве на некоторой глубине.
Образуются почвы подзолистого ряда – подзолистые, дерново-подзолистые, которые составляют основной фон в почвенном покрове таежно-лесной зоны. Особенности почв: обедненность верхних горизонтов коллоидами и накопление аморфного кремнезема, ненасыщенность основаниями, кислая рН, плохие физико-механические свойства, уплотнение иллювиальных горизонтов, которые обогащены илистыми частицами и гидроксидами железа и алюминия.
Периодическое переувлажнение и оглеение способствуют усилению подзолистого процесса.
Дерновый (черноземный, гумусово-аккумулятивный) процесс почвообразования. Протекает под влиянием многолетней травянистой растительности в условиях умеренного влажного климата (непромывной водный режим, который характеризуется чередованием нисходящих и восходящих токов воды, что приводит к равномерному пропитыванию толщи гумусом) и особенно энергично на рыхлых карбонатных породах (лессах). Сущность процесса – обогащение почвенной толщи специфическим органическим веществом – гумусом, питательными веществами, образование водопрочной зернистой структуры. Разрушение минеральной части почвы не наблюдается.
Дерновый процесс приводит к формированию черноземных почв (чернозем типичный, чернозем обыкновенный). Особенности : высокая гумусированность, насыщенность основаниями, нейтральная или близкая к ней рН, благоприятные физико-механические свойства, профиль представляет собой постепенный переход от собственно гумусового горизонта к негумусированной материнской породе, перераспределения коллоидов по профилю нет.
Галогенный процесс почвообразования. Развивается под влиянием легкорастворимых солей и проявляется в различных природных зонах.
Классическая схема формирования почв галогенного ряда была предложена Гедройцем. Она предусматривает закономерно сменяющие друг друга стадии: 1 – возникает солончаковость; 2 – при вымывании солей – солонцеватость; 3 – при дальнейшем промывании – осолодение (солончак---солонец----солодь).
Солончаковость (засоление) – накопление в почве легкорастворимых, особенно натриевых, солей . Источникиками солей служат минерализованные грунтовые воды и засоленные материнские породы. Особенности почв: высокая концентрация солей в почвенном растворе, неблагоприятные физико-механические свойства, щелочная рН, низкое плодородие.
Солонцеватость – диспергация коллоидов под воздействием обменно-поглощенного натрия и при понижении концентрации легкорастворимых солей в почвенном растворе (рассоление). Диспергация гумуса и глины приводит к разрушению структурных агрегатов. Солонцы имеют плохие физико-механические свойства, щелочная рН, низкое плодородие , наличие катионов натрия в ППК больше 5% от ЕКО. Прифиль четко диффиренцирован на горизонты коллоидного элювия и иллювия, причем иллювиальные горизонты развиты очень хорошо. Соли содержатся в нижней части профиля.
Осолодение - процесс интенсивного разрушения (гидролиза) почвенной массы при замене обменно-поглощенного натрия в ППК ионом водорода и выщелачиванием продуктов разрушения. Развивается при застаивании воды на поверхности почвы в замкнутых понижениях, где анаэробные условия усиливают процессы разрушения. Источником ионов водорода служит вода. Солоди имеют оглеенный профиль с хорошо развитыми гумусово-элювиальным и элювиальным горизонтами. В ППК содержатся кальций, магний, натрий, водорд; рН в верхней части профиля кислая, с глубиной переходит в нейтральную и щелочную.
Почвы галогенного ряда широко распространены в южной степи, взонах полупустынь и пустынь.
Болотный процесс почвообразования. Развивается под влиянием болотной растительности в условиях постоянного избыточного увлажнения, вызывающего оглеение и накопление слаборазложившихся органических остатков в виде торфа.
Оглеение – процесс раскисления (восстановления) почв. Образовавшаяся масса обогащенная закисными соединениями – глей. Имеет оливковую, сизую или синеватую окраску благодаря наличию закисного железа. При оглеении почвы обедняются железом, марганцем и алюминием и обогащаются кремнекислотой.
При сочетании временного избыточного поверхностного увлажнения с нисходящим током воды процессы миграции усиливаются и развивается элювиально-глеевый процесс, который приводит к формированию псевдоглеевых горизонтов в глееподзолистых, солодях.
Торфообразование – накопление в условиях избыточного поверхностного увлажнения на поверхности полуразложившихся растит-х остатков в результате замедленной их гумификации и минерализации. Торфообразование – биохимический процесс, в котором участвуют грибы,неспороносные бактерии, а затем и спороносные.
Типичные представители почв, сформировавшиеся в результате болотного ПП – торфяники, болотные, торфяно-болотные, болотно-подзолистые.
Латеритный процесс почвообразования. Развивается в условиях теплого и влажного климата ( тропики, субтропики), где интенсивные процессы выветривания материнских геологических пород и почвообразования приводят с одной стороны к выщелачиванию кремнезема. А сдругой – к высвобождению и накоплению полуторных оксидов железа и алюминия и формированию минералов типа каолинита. В результате формируется большая группа почв от красноземов и желтоземов в субтропиках до типичных ферралитных почв влажных тропиков. По сравнению с красноземами желтоземы имеют большую степень оподзоленности.
Особенности почв: интенсивное развитие дернового процесса вследствие накопления большой биомассы( более 410т/га), большого ежегодного опада (более 21т/га) и значительного количества зольных элементов и азота (до 700кг).
Культурный (естественно-антропогенный) процесс почвообразования. Выделен в качестве самостоятельного В.Д.Мухой; имеет четко выраженные закономерности своего развития и зональные особенности проявления (изложены в главе 25 в его учебнике).