Лекция: ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ПОЧВ

ЛЕКЦИЯ
ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС (2 часа)
Почвообразовательные процессы – это процессы, приводящие к
образованию почв из горных пород и органических остатков, а также процессы,
обусловливающие функционирование и эволюцию почв под воздействием
комплекса факторов почвообразования в природных и природноантропогенных экосистемах Земли.
Кора выветривания – это продукт разрушения, трансформации горных
пород, их переотложения и потоковой сортировки. Для формирования коры
выветривания наличие живого вещества и почвы не является обязательным
фактором. Почвообразование – это один из частных процессов трансформации
земного вещества в зоне гипергенеза. По Б.Б.Полынову “Если кора
выветривания является эпохой в жизни горных пород, то почва – лишь
отдельный момент функционирования их приповерхностной части”. Почва –
самая активная, мобильная, функциональная и настолько измененная часть
коры выветривания, что ее выделяют как самостоятельное естественноисторическое тело природы. Однако она унаследует от материнской породы
основные ее черты. Поэтому, очевидно, следует иметь в виду определенную
степень эфемерности, неустойчивости и уязвимости почвенного покрова по
сравнению с корой выветривания.
Б.Б. Полыновым выделено 7 типов коры выветривания, которые он
рассматривает как стадии единого процесса их формирования. Стадийность
выветривания связана с различной подвижностью элементов. В процессе
выветривания химические элементы, из которых состоит кора выветривания
перераспределяются по поверхности суши. Химические элементы можно
расположить в ряд по подвижности или миграционной способности (табл. 1).
Таблица 1.
Подвижность химических элементов коры выветривания
Элемент
Подвижность
Показатель величины миграции
Cl, S
Энергично выносимые
2n10
Ca, Na, Mg, K
Легко выносимые
n
SiO2силикатов, Подвижные
n10-1
P, Mn
Fl, Fe, Ti
Инертные
n10-2
SiO2 кварца
Практически неподвижные N10-
Перераспределение химических элементов происходит во времени и
подразделяется на стадии:
1. Стадия физической дезинтеграции горных пород, формирование
обломочной коры выветривания.
2. Стадия выноса хлоридов и сульфатов. Формируется элювиальная
обызвесткованная кора выветривания.
1
3. Стадия выноса кремнезема силикатов и образования глинистых
минералов. Кора выветривания этой стадии, обогащенная вторичными
минералами получила название элювиальной сиаллитной.
4. Стадия выноса кремнезема. Кора выветривания состоит почти
исключительно из гидрооксидов алюминия и железа. Подобная кора
выветривания носит название элювиальной аллитной.
5. В местах накопления продуктов выветривания образуется
аккумулятивная кора выветривания. Обызвесткованный элювий сопрягается
хлоридно-сульфатной аккумулятивной корой выветривания.
6. Сиаллитный элювий водоразделов сопрягается с раположенной на
более низком уровне аккумулятивной карбонатной, а еще ниже с
аккумулятивной хлоридно-сульфатной корой выветривания.
7. Аллитный элювий сопрягается с сиаллитными аккумуляциями.
8. В формировании аллювиальных отложений могут участвовать все
виды аккумуляций водосборного бассейна.
Изложенная схема отражает лишь направленность геохимического баланса
веществ при выветривании. Взаимоотношения между остаточной и
аккумулятивной корой выветривания гораздо сложнее, чем показано на схеме,
т.к. стадия аккумулятивной коры выветривания в процессе изменения рельефа
может оказаться в процессе элювиальной.
Почвообразовательные процессы тесно связаны с миграцией элементов в
коре выветривания. Геохимическая обстановка оказывает решающее влияние и
на химический состав почв, что отражается и в общей направленности
почвообразовательных процессов.
В процессе почвообразования почва проходит ряд последовательных
стадий:
I – Стадия начального почвообразования. Обычно весьма длительна.
Начальное почвообразование сменяется стадией развития почвы.
II – Стадия развития почвы протекает с нарастающей интенсивностью,
охватывая все большую толщу почвообразующей породы. К концу этой стадии
формируется зрелая почва с характерным для нее профилем и комплексом
свойств. Процесс развития почв постепенно замедляется и приходит к
некоторому
равновесному
состоянию,
когда
комплекс
факторов
почвообразования и свойства почв соответствуют друг другу и находятся в
динамическом равновесии.
III – Стадия динамического равновесия называется климаксной и может
длиться неопределенно долго. На каком-то этапе климаксная стадия сменяется
эволюцией почвы.
IY – Стадия эволюции почвы наступает либо в результате саморазвития
экосистемы, в которую она входит в качестве одного из компонентов, либо в
результате изменения одного или нескольких факторов почвообразования –
климата, растительности, характера грунтового увлажнения, под влиянием
распашки территории, орошения или осушения и т.д. Стадия эволюции почвы
2
может быть сопоставлена со стадиями развития и ведет к какому-то новому
климаксному состоянию. При этом образуется новая почва с новым профилем и
новым комплексом свойств. Примеры эволюции одних типов почв в другие
многочисленны и хорошо изучены: формирование луговых почв из болотных
при обсыхании территории; каштановых или черноземных почв при
остепнении луговых почв и т.д. В данном случае почва образуется не
непосредственно из почвообразующей породы, а из предшествовавшего какогото вида почвы. Таких циклов почвообразования на одном и том же субстрате
может быть несколько. В профиле таких полигенетических почв обычны
унаследованные реликтовые черты и признаки, не связанные с современным
этапом почвообразования. Эволюция почв может идти в разных направлениях:
по пути нарастания мощности почвы или по пути ее уменьшения, по пути
засоления или рассоления, по пути деградации почвенного плодородия или его
нарастания.
Процессы почвообразования можно рассматривать как совокупность
циркуляционных явлений превращений и перемещения вещества и энергии при
взаимодействии большого геологического и малого биологического
круговоротов (БГК и МБК) в пределах педосферы Земли. Результатом
биологического круговорота веществ является биологическая аккумуляция в
почвах С, N и ряда других биогенных элементов. Результатом геологического
круговорота может быть как обеднение почвы теми или иными элементами
(элювиальный процесс), так и обогащение (засоление, корообразование).
Биологический круговорот веществ вырывает часть элементов на какой-то
период из их геологического круговорота, вовлекая их в биологические циклы,
а почва служит при этом промежуточным резервуаром благодаря своим особым
свойствам, предохраняя биофилы от выноса.
Почвообразование в определенном смысле можно рассматривать как
соотношение процессов выноса и аккумуляции. Абсолютная аккумуляция
веществ при почвообразовании – это поступление веществ в почвообразующую
породу из атмосферы или гидросферы и накопление их в почве. К таким
веществам относятся С и N гумуса, минеральные вещества (соли, гипс,
карбонаты, Fe, Mn) из растворов. Относительная аккумуляция веществ – это
остаточное накопление мало растворимых и подвижных веществ в результате
выноса относительно хорошо растворимых и более подвижных веществ
вследствие элювиального процесса. По степени подвижности выносимые
вещества можно расположить в следующий ряд: соли щелочных и
щелочноземельных металлов, соединения Fe, Al, Mn, P, S, Si, тонкодисперсные
минералы. По мере выноса относительно более подвижных элементов
относительно накапливаются менее подвижные в данных условия вещества.
Взаимодействие
МБК
и
БГК
проявляется
через
общие
почвообразовательные процессы, которые носят циклический характер. К ним
относятся:
1. разрушение и неосинтез первичных и вторичных минералов;
3
2. биологическая аккумуляция элементов и использование их
организмами;
3. гидрогенная аккумуляция и геохимический вынос;
4. разложение органических соединений и синтез новых органических
веществ;
5. поглощение ионов твердой фазой и переход их в раствор;
6. растворение веществ и их осаждение;
7. пептизация и коагуляция коллоидов;
8. нисходящее и восходящее движение растворов;
9. увлажнение – высыхание;
10.набухание – усадка;
11.нагревание – охлаждение;
12.окисление – восстановление;
13.азотфиксация – денитрификация.
Специфические проявления общих процессов А.А. Роде назвал частными
почвообразовательными процессами, а И.П. Герасимов дал им название
элементарных почвенных процессов (ЭПП), подчеркнув, что это процессы
присущи только почвам. Согласно концепции Роде и Герасимова к ЭПП
относятся те природные и антропогенные почвенные процессы, которые:
1)специфичны только для почв и не характерны для других природных
явлений; 2) в своей совокупности составляют явление почвообразования; 3)
определяют образование в профиле специфических почвенных горизонтов; 4)
определяют строение профиля, соотношение системы генетических горизонтов;
5) имеют место в нескольких типах почв в различных сочетаниях.
ЭПП, определенным образом сочетаясь друг с другом, определяют
строение профиля и свойства почв на уровне генетических типов. Каждый
генетический тип почвы характеризуется определенным, только ему одному
свойственным сочетанием или комплексом ЭПП. Комплекс ЭПП – это их
комплект с определенным соотношением интенсивностей их проявления.
В настоящее время выделяются следующие элементарные почвенные
процессы.
1. Биогенно-аккумулятивные ЭПП. Группа ЭПП, протекающих в почве
под непосредственным влиянием живых организмов, их остатков и их
продуктов жизнедеятельности. К ним относятся: подстилкообразование,
торфообразование, гумусообразование, гумусонакопление.
2. Гидрогенно-аккумулятивные ЭПП. Группа процессов, связанных с
современным или прошлым влиянием грунтовых вод на почвообразование. К
ним
относятся:
засоление,
загипсовывание,
окарбоначивание
(обызвесткование), оруднение, окремнение, латеритизация, плинтификация,
олуговение, тирсификация, кольматаж.
3. Метаморфические ЭПП Группа процессов трансформации
породообразующих минералов in situ без элювиально-иллювиального
перераспределения компонентов в почвенном профиле. К ним относятся:
4
сиаллитизация (оглинивание), монтмориллонитизация, гумуссиаллитизация,
ферраллитизация,
ферсиаллитизация,
рубефикация
(ферритизация),
ожелезнение,
оглеение,
оливизация,
слитизация,
оструктуривание,
отвердевание, мраморизация.
4. Элювиальные ЭПП. Группа процессов, связанных с разрушением или
преобразованием почвенного материала в специфическом элювиальном
горизонте с выносом из него продуктов разрушения или трансформации
нисходящими либо латеральными (боковыми) токами воды, в результате чего
элювиальный горизонт становится обедненными теми или иными
соединениями и относительно обогащенными оставшимися на месте
соединениями или минералами. К ним относятся: выщелачивание,
оподзоливание, лессовирование (лессиваж, обезиливание, иллимеризация),
псевдооподзоливание, псевдооглеение, осолодение, сегрегация, отбеливание,
ферролиз (элювиально-глеевый процесс), элювиально-гумусовый процесс, Al-Feгумусовый процесс, коркообразование.
5. Иллювиально-аккумулятивные ЭПП. Группа процессов аккумуляции
веществ
в
средней
или
нижней
части
профиля
элювиальнодифференцированных почв, включающих отложения, трансформацию и
закрепление вынесенных из элювиального горизонта соединений. Вообще
говоря, каждому элювиальному процессу может соответствовать свой
иллювиальный процесс если элювиирование не идет за пределы почвенного
профиля. К ним относятся: глинисто-иллювиальный процесс, гумусоиллювиальный процесс, железисто-иллювиальный процесс, алюмогумусоиллювиальный процесс, железистогумусо-иллювиальный процесс, Al-Feгумусоилювиальный процесс, подзолисто-иллювиальный процесс, карбонатноиллювиальный процесс, солонцово-иллювиальный процесс.
6. Педотурбационные ЭПП (педотурбации). Смешанная группа
процессов механического перемешивания почвенной массы под влиянием
разнообразных факторов и сил, как природных, так и антропогенных. К ним
относятся: самомульчирование, растрескивание, криотурбация, вспучивание,
пучение, биотурбация, ветровальная педотурбация, гильгаиобразование
(вертисолизация), агротурбация.
7. Деструктивные ЭПП. Эта группа процессов, ведущих к разрушению
почвы как природного тела и в конечном итоге к уничтожению ее. К
ним относятся: эрозия, дефляция, стаскивание, погребение.
5