Характеристика основных факторов почвообразования и основные почвы района исследований

Основные факторы почвообразования

Изменения в материнских породах в результате процессов почвообразования происходили по-разному в зависимости от состава произрастающей растительности, минералогического состава и свойств самой материнской породы, количества выпадающих осадков, положения породы по рельефу и т. д. Эти условия почвообразования, влияющие на скорость почвенных процессов и их результативность, выраженные в уровне плодородия почв, по предложению В. В. Докучаева называют факторами почвообразования. К ним относятся растительность и животные организмы, материнская порода, климат, рельеф, возраст почв (продолжительность и скорость почвообразования) и производственная деятельность человека.

· Растительность и животные организмы.

Главными группами живых организмов этого биологического фактора почвообразования являются древесная и травянистая растительность, мхи, лишайники и водоросли, микроорганизмы (бактерии, грибы, актиномицеты), простейшие, насекомые, беспозвоночные и позвоночные животные.

В каждой природной зоне в естественных условиях сложились определенные комбинации этих организмов, называемые биологическими ценозами. Первостепенная роль в накоплении биомассы в биологических ценозах, а также в почвообразовании принадлежит растениям, поэтому В. Р. Вильямс назвал природные биоценозы растительными фармациями.

Он различал деревянистые фармации (таежные хвойные леса, широколиственные леса, влажные субтропические леса и др.), деревянисто-травянистые фармации (ксерофитные леса, саванны и др.), травянистые фармации (суходольные и заболоченные луга умеренного пояса, представленные характерными ассоциациями растений, травянистые прерии, степи и т. д.), пустынные и лишайниково-моховые (тундры, верховые болота и др.) фармации.

От состава и деятельности организмов, входящих в растительные фармации, зависит общая масса создаваемого ими органического вещества. От характера поступления растительных остатков в почву, зольного состава растительных остатков, степени биогенности почв, состава микрофлоры зависят направление процессов гумусообразования, содержания гумуса в почвах, его качественный состав, формирование разной мощности гумусовых горизонтов и в конечном счете образования разных типов почв, различающихся по агрономическим свойствам. В связи с этим синтез и разрушение органического вещества в почве называют сущностью почвообразовательного процесса.

В состав биоценозов входят почвенные водоросли. Они, так же как и высшие растения, являются продуцентами органического вещества, но их продуктивность гораздо ниже. Водоросли встречаются в почвах всех природных зон. Их численность и биомасса варьируют в зависимости от влажности, условий освещения и солевого режима даже в одной и той же почве. Масса водорослей, преобразованных живым населением почвы, входит в состав ее органического вещества. Водоросли влияют на накопление азота, режим кислорода и углекислого газа в почвенном воздухе, структуру почв.

В различных биоценозах установился определенный микробиологический комплекс, характеризующийся количественным и качественным составом микрофлоры (бактерий, грибов и актиномицетов). Во всех почвах всегда преобладают бактерии. В почвах под лесом подавлена жизнедеятельность азотофиксирующих и нитрифицирующих бактерий, снижена активность бактерий, разлагающих клетчатку. Роль микроорганизмов многогранна. Они являются источником органического вещества в почве. Под их влиянием происходят процессы гниения органической массы, созданной всем живым населением почвы; они участвуют в азотфиксации атмосферного азота, преобразовании различных химических соединений почв и т. д.

В жизни почв определенную роль играют лишайникисимбиотические организмы, тело которых состоит из двух компонентов: грибного и водорослевого. Напочвенные лишайники редко встречаются на плодородных почвах, обильно развиваются в сухих сосняках, образуя сплошной покров. Наскальные лишайники представлены в основном видами накипных форм. При почвообразовании лишайники оказывают на минеральные массы пород физическое и химическое воздействие. Они образуют сложные органические кислоты, главным образом полифенольного ряда, обладающие хелатирующими свойствами, связывающими катионы выветривающихся минералов.

В почвообразовании активное участие принимают животные организмы, которые преобразуют органические остатки в результате питания, способствуя гумусообразованию и образованию агрономически ценной структуры, перемешивают минеральную массу почвы и органической, активизируя химические реакции между ними, изменяют пористость почв, их воздухоемкость и водопроницаемость, влияют на биологическую активность почв.

В результате рассмотрения влияния растительных и животных организмов на процесс образования почвы можно сделать вывод о том, что биологический фактор является ведущим в почвообразовании. Ведущим он является потому, что играет главную роль в обмене веществ и энергии между почвой, растениями и животными организмами. Без этого обмена почва образоваться не может.

· Материнская, или почвообразующая, порода.

Само название породы указывает на то, что она является основой, или основной массой, почвы. Материнские породы на территории России главным образом представлены четвертичными осадочными смешанными горными породами. Они передают образующимся на них почвам свой минералогический, гранулометрический состав и свойства (водои воздухопроницаемость, влагоемкость, количество доступных для растений элементов питания и т. д.). Чем разнообразнее минералогический состав материнских пород, тем плодороднее образующиеся на них почвы, так как для растений создается лучший пищевой режим. Богатство материнской породы минералами большей частью сочетается с ее гранулометрическим составом; более легкие породы и почвы, как правило, более бедные по минералогическому составу, так как в них больше песчаных фракций, состоящих из диоксида кремниягруппы минералов, довольно устойчивых к выветриванию.

Минералогический состав материнской породы оказывает большое влияние на направление почвообразовательных процессов. Например, карбонатность породы препятствует течению подзолистого процесса, так как CaCO3 нейтрализует фульвокислоты и таким образом устраняется их разрушающее действие на минералы. Карбонатность породы способствует течению гумусово-аккумулятивного процесса, образованию водопрочной структуры.

Гранулометрический состав материнской породы влияет на формирование профиля почвы. Песчаные и супесчаные дерново-подзолистые почвы имеют более растянутые генетические горизонты, так как в результате повышенной их водопроницаемости нисходящие токи почвенных растворов изменяют породу на большую глубину.

В результате почвообразования и продолжающихся процессов выветривания материнская порода частично теряет свойства, которыми она ранее обладала. Изменяется ее минералогический состав, так как образуются вторичные минералы, происходит вынос карбоната кальция за пределы почвенного слоя, почвы могут засоляться в результате выпотного типа водного режима и т. д. В результате оглинивания и гумусообразования изменяется гранулометрический состав почвы.

Изменения материнских пород в результате почвообразовательных процессов могут быть самыми разными при различном сочетании факторов почвообразования.

· Климат.

Климат определяет поступление лучистой энергии солнца, тепла и влаги на земную поверхность, в результате создается определенный гидротермический режим почв.

Климат характеризуется целым комплексом показателей, но для понимания процессов почвообразования в почвоведении используют только некоторые: годовое количество осадков, коэффициент увлажнения почв, среднегодовую температуру воздуха, средние многолетние температуры января и июля, сумму среднесуточных температур воздуха за период с температурой выше 10 °C, продолжительность этого периода, длину вегетационного периода.

Климатические показатели имеют зональную (поясную) изменчивость, что предопределило образование на земном шаре растительных почвенных зон. Однако в каждой почвенно-климатической зоне кроме преобладающих типов почв встречаются и другие почвы, что определяется в большой степени неодинаковым гидротермическим режимом почв разных территорий одной и той же климатической зоны, оказывающим влияние на формирование биоценозов и течение почвенных процессов.

Развитию водной и ветровой эрозии и почв и пород способствуют некоторые климатические воздействия: интенсивно выпадающие осадки в теплое время, интенсивное весеннее снеготаяние, наличие периодов без осадков с активным испарением влаги из почвы и сильными ветрами.

Для климатических показателей характерна динамичность в течение суток, недели, месяца, года, а это определяет динамичность протекающих в почвах процессов и влияет на эволюцию почв.

В агрономической практике используют приемы, которые помогают значительно ослабить или устранить неблагоприятные климатические воздействия на почвы и сельскохозяйственные растения. Недостаток осадков восполняют орошением, избыточное увлажнение почв устраняют осушением; накопление влаги достигают снегозадержанием и регулированием снеготаяния полосным зачернением снеговой поверхности поперек склона торфяной или земляной пылью, золой; испарение влаги уменьшают мульчированием поверхности почвы соломой, торфом и другими материалами. Можно значительно уменьшить губительное воздействие суховеев в степных районах, повысить влажность почв и относительную влажность воздуха, препятствовать высокой нагреваемости почв с помощью посадки лесных полос.

Нагреваемость почвы и освещенность при возделывании сельскохозяйственных культур можно регулировать нормой высева семян или густотой посадки культуры, шириной и направленностью междурядий (желательно с севера на юг) и т. д.

· Рельеф.

Главная роль рельефа заключается в том, что он перераспределяет воду и тепло. На южных склонах почвы раньше поспевают для обработки и посева сельскохозяйственных культур, глубже прогреваются, лучше освещаются солнцем. В результате меньшей влажности почв южных склонов они впитывают дождевую воду хуже, чем почвы на склонах других экспозиций. Такие почвы больше подвергаются водной эрозии. Нижние части склонов переувлажняются за счет притока талых и дождевых вод.

Перераспределение склонами атмосферной влаги и тепла вызывает изменение пищевого, воздушного, окислительно — восстановительного, солевого и других режимов почв. Создаются неодинаковые условия для жизнедеятельности биоценозов, синтеза и разложения органического вещества. Поэтому на разных элементах рельефа формируются различные по свойствам почвы.

В почвоведении выделяют три группы форм рельефа: макрорельеф, мезорельеф, микрорельеф. Макрорельеф (равнина, горный рельеф) сформировался в результате тектонических процессов земной коры и под воздействием экзогенных факторов и явлений получил характерные очертания: ледниковый рельеф, эрозионный рельеф. Под мезорельефом понимаются рельефные образования, из которых складывается макрорельеф: холмы, увалы, балки, долины рек и т. д. Они возникли под влиянием небольших тектонических поднятий, разрушения и переотложения осадочных обломочных пород ветром, дождевыми, талыми, речными, ледниковыми водами и другими факторами переноса и переотложения пород. В результате произошло общее выравнивание рельефа. Микрорельеф характеризуется небольшими относительными колебаниями почвенной поверхности, большей частью в пределах 5−15 см. Хорошо выраженный микрорельеф наиболее типичен для степных районов. Причинами его образования являются: просадка пород в результате снижения их карбонатности и засоленности при почвообразовании; действие землероев, образующих на поверхности холмики выброшенной почвы и породы; неравномерность густоты травостоя на микропонижениях и микроповышениях.

Перераспределение осадков по склонам и глубина нахождения почвенно-грунтовых вод приводят к образованию разных по режиму увлажнения почв с соответствующими для них признаками.

При развитии некоторых форм рельефа (образование оврагов, врезание долин рек в осадочные обломочные горные породы при понижении базиса эрозии и т. д.) может произойти естественное дренажирование территорий, сопровождаемое понижением уровня почвенно-грунтовых вод. В результате в почвах изменится направление почвообразовательного процесса. Например, образование в восточных регионах европейской части России серых лесных почв из типа дерново-глеевых.

· Возраст почв.

Различают абсолютный и относительный возраст почв. Абсолютный возраст исчисляется временем формирования почв с момента образования материнской породы до настоящего времени. Абсолютный возраст почв основной территории европейской части России составляет 40−60 тыс. лет. Наибольший абсолютный возраст имеют почвы тропических областей, наименьшийприрусловой части поймы, так как они ежегодно сносятся при розливе рек, а после окончания паводка почвообразовательный процесс начинается заново на свежеотложенных аллювиальных породах.

Относительный возраст почв характеризует скорость почвообразовательного процесса. В лесной зоне слабоподзолистые почвы являются более молодыми по сравнению со среднеи сильноподзолистыми почвами, образовавшимися на одной территории, на тех же материнских породах за одно и то же время. Это связано с различным положением почв по рельефу.

· Производственная деятельность человека.

Производственная деятельность человека — мощный фактор изменения свойств природных почв и протекающих в них процессов, так как в результате освоения целинных земель под пашню течение естественных почвенных процессов прерывается.

В результате земледельческого использования почв образовались новые биоценозы — агробиоценозы. Возникли совершенно новые взаимоотношения культурных растений с живым населением почв, с окружающей средой. Земледельческое использование почв нарушило установившийся естественный баланс органического вещества в почве в результате его отчуждения с урожаем. Поэтому обязательным агроприемом является внесение в почву обоснованных доз удобрений.