Что влияет на почву: Образование почв — урок. География, 7 класс.

Содержание

Почва. Большая российская энциклопедия

По́чва, природное тело, формирующееся в результате преобразования поверхностных слоёв литосферы под совместным воздействием воды, воздуха и живых организмов. Состоит из почвенных горизонтов, образующих почвенный профиль; характеризуется плодородием. Представление о почве как о самостоятельном природном образовании, которое формируется в результате взаимодействия факторов почвообразования, сформулировано в последней четверти 19 в. В. В. Докучаевым. Происхождение, свойства, функционирование, распространение и использование почвы исследуются в рамках почвоведения; вместе с тем почвенный слой попадает в область интересов таких наук, как агрономия, инженерная геология, грунтоведение, геохимия ландшафта и др., в соответствии с задачами которых изменяется и объём понятия «почва». Например, в широком смысле к почве относят не только естественные природные тела на поверхности Земли, но и насыпные грунты, искусственные или покрытые асфальтом городские почвы, почвоподобные образования на зданиях и стволах старых деревьев, выходы горных пород, заселённые лишайниками и водорослями, находящиеся на небольшой глубине подводные осадочные породы, на которых возможно развитие сосудистых растений, а также рыхлые реголиты других планет. В классическом понимании почва формируется в естественно рыхлых горных породах на поверхности Земли и хотя бы часть времени не покрыта водой. Мощность почвы также определяется в зависимости от поставленных задач: в почвенно-генетических работах она ограничивается глубиной выделения морфологически выраженных почвенных горизонтов и варьирует от нескольких сантиметров до 2–3 м; в агрономических исследованиях часто почвой называют верхний пахотный горизонт, нижние же горизонты называют подпочвой; в геохимических и геоэкологических работах исследуют т. н. критическую зону – почву и подстилающий её реголит на глубину до десятка метров.

Факторы почвообразования

Факторы почвообразования (по Докучаеву): климат, материнская почвообразующая порода, живые организмы, рельеф, геологический возраст территории.

Климат влияет на характер выветривания горных пород, обусловливает тепловой и водный режимы почвы, в значительной степени определяет состав растительного покрова, животный мир и характер хозяйственного использования почвы. Материнская порода в процессе почвообразования превращается в почву, наследующую от неё гранулометрический и минералогический состав. Растительность воздействует на почву непосредственно – корни извлекают из неё минеральные элементы, рыхлят и способствуют оструктуриванию почвенной массы. В естественных условиях на поверхность почвы поступают органические и минеральные вещества в виде корневого и наземного растительного опада. Под воздействием почвенной микрофлоры опад большей частью, на 80–90 %, минерализуется с остаточным образованием и накоплением в почве гумуса. Представители почвенной фауны, главным образом беспозвоночные, живущие в верхних горизонтах почвы и в растительных остатках на её поверхности, в процессе жизнедеятельности значительно ускоряют разложение органических веществ и также способствуют формированию почвенных агрегатов (структуры почвы). Основное влияние рельефа заключается в перераспределении климатических (тепла, влаги) и других факторов почвообразования. Возраст территории определяет как возраст почвы, так и степень выветренности почвообразующей породы. Сформулированная И. П. Герасимовым неодокучаевская парадигма позволяет предсказывать распространение почвы по земной поверхности, а также её поведение во времени на основе схемы: факторы почвообразования – почвообразовательные процессы – свойства почвы. В современном развёрнутом виде эта схема была предложена В. О. Таргульяном: факторы почвообразования – внутренние процессы в почвах – свойства почвы – внешние функции почвы. В последние десятилетия к факторам почвообразования причисляют и антропогенную трансформацию почв, не являющуюся обязательным фактором, в отличие от пяти вышеперечисленных. Хозяйственная деятельность человека влияет или на факторы почвообразования, например на растительность, или непосредственно на почву путём её механической обработки, мелиорации, внесения органических и минеральных удобрений и т. п.

Состав почвы

Почва состоит из твёрдой, жидкой, газообразной и живой частей. Их соотношение различно не только в разных почвах, но и в разных горизонтах одной почвы. Вниз по почвенному профилю закономерно уменьшается количество живых организмов и содержание органических веществ, а также интенсивность процессов выветривания. Твёрдая фаза почвы состоит из минеральных и органических частей. Почвенные минералы подразделяются на первичные, или унаследованные от породы, – кварц, полевые шпаты, слюды и др., и вторичные, сформировавшиеся в ходе трансформации присутствовавших в почвообразующей породе слоистых силикатов или вторичного синтеза из растворов, – иллиты, смектиты, каолинит и др., а также биогенные – скелеты и раковины почвенных организмов. Соотношение первичных и вторичных минеральных компонентов в почве зависит от интенсивности почвообразования и возраста почвы: чем старше почва и интенсивнее процессы внутрипочвенного выветривания, тем больше в ней глинистых минералов, оксидов и гидроксидов железа и алюминия. В большинстве почвы первичные минералы образуют крупные: каменистые, гравийные, песчаные – гранулометрические фракции почвы; вторичные минералы – более тонкие, от пылеватых до коллоидных фракций. Органическая часть представлена остатками тканей растений и животных разной степени разложения, неспецифическими органическими соединениями – кислотами, углеводами, аминокислотами и др., а также гумусом. В твёрдой части почвы, за исключением торфяных и перегнойных почв, преобладают минеральные вещества. Твёрдые частицы в естественном залегании заполняют не весь объём почвенной массы; другую часть составляют поры, суммарный объём которых называется пористостью. От неё зависят водные свойства, такие как водопроницаемость, водоподъёмная способность, влагоёмкость, и плотность почвы. Величина плотности почвы зависит от её гранулометрического, минералогического, структурного состава, содержания и состава органических вещества в ней, типа корневой системы растительности и почвенной фауны. Для органогенных горизонтов почвы, таких как лесная подстилка, степной войлок и торф, значения плотности составляют 0,04–0,5 г/см³, для минеральных – 0,8–1,8 г/см³, с глубиной плотность почвы обычно увеличивается. Почва представляет собой полидисперсное тело с высокой поверхностной активностью. С дисперсностью сопряжена большая удельная поверхность твёрдых частиц: 3–5 м²/г – у песчаных почв, 30–150 м²/г – у супесчаных и суглинистых, до 300–400 м²/г – у глинистых. Состав глинистых минералов в почве влияет на её поверхностную активность: например, удельная поверхность каолинита 5–15 м²/г, смектитов – 600–800 м²/г. Ещё больше, до нескольких тысяч м²/г, удельная поверхность гумусовых веществ. Благодаря этому частицы почвы, особенно её коллоидная и илистая фракции, обладают поверхностной энергией, которая проявляется в поглотительной и буферной способности почвы.

Жидкая часть, почвенный раствор, – активный компонент почвы, осуществляющий перенос веществ внутри неё, вынос из почвы и снабжение растений водой и растворёнными элементами питания. Почвенная влага ведёт себя в почве по-разному: например, гигроскопическая влага покрывает частицы почвы бимолекулярным слоем, её содержание находится в равновесии с влажностью воздуха, а полное удаление гигроскопической влаги возможно только при высушивании почвы при 105 °C. Капиллярно-подвешенная влага удерживается в почве в тонких порах за счёт капиллярных сил; она, как и гигроскопическая влага, недоступна растениям, но её могут использовать микроорганизмы. Капиллярно-подпёртая влага поднимается по крупным капиллярам от водоносного горизонта вверх на несколько метров по профилю почвы; эта влага доступна растениям. Гравитационная влага свободно движется по почвенному профилю в крупных порах под действием силы тяжести. Состав почвенной влаги находится в динамическом равновесии с твёрдой фазой и воздухом почв.

Газообразная часть почвы (почвенный воздух) заполняет не занятые водой поры. Состав почвенного воздуха непостоянен и зависит от характера протекающих в почве химических, биохимических и биологических процессов; в него входят N₂, O₂, CO₂, в меньших количествах – благородные газы и летучие органические соединения, в гидроморфных почвах – также СН₄ и Н₂. Например, количество CO₂ в почвенном воздухе существенно варьирует в годовом и суточном циклах вследствие различной интенсивности дыхания микроорганизмов и корней растений. Газообмен между почвенным воздухом и атмосферой происходит в результате диффузии CO₂ из почвы в атмосферу и O₂ в противоположном направлении, а также конвективного переноса газов и их транспортировки в растворённом виде.

Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов – бактерий, грибов, актиномицетов, простейших, водорослей и др., представителей многих групп беспозвоночных животных, таких как черви, моллюски, насекомые и прочие членистоногие, роющих позвоночных и др. Благодаря полидисперсности и гетерогенности почва предоставляет огромное количество местообитаний для микроскопических живых существ. В одном грамме плодородной почвы обнаруживается 10⁸–10¹⁰ бактерий, 10³–10⁶ водорослей и столько же грибов. В почве обитает около 1 млн видов живых существ, что составляет более 90 % от всех известных видов.

Процессы в почве

Процессы в почве делятся на неспецифические и специфические почвообразовательные процессы. Неспецифические – простые физические, химические и биохимические процессы, связанные с поступлением, потерей, перемещением и преобразованием вещества в почве, – могут происходить в любой среде, а не только в почве, например замерзание и оттаивание, набухание и сжатие, окисление и восстановление и др. Под собственно почвенными процессами, которые иногда называют элементарными почвенными процессами, подразумеваются характерные только для почвы или даже отдельных её групп. Некоторые из этих процессов протекают быстро, в течение нескольких часов и суток, например высадка солей и их растворение, другие – занимают десятки и сотни тыс. лет, например выветривание устойчивых силикатов. Многие элементарные почвенные процессы получили собственные названия: образование степного войлока, лесной подстилки, торфонакопление – аккумуляция органических остатков на поверхности почвы; гумусово-аккумулятивный (дерновый) процесс – накопление гумуса в верхних горизонтах; засоление – выпадение солей из раствора в почве; рассоление – вынос растворённых солей в нижние горизонты или за пределы профиля почвы; также альфегумусовый процесс – перемещение в профиле соединений железа и алюминия совместно с органическими веществами; лессиваж – перемещение в профиле илистых частиц с нисходящим током воды в почве; оглеение – восстановление железа и марганца в анаэробных условиях в почвах, насыщенных влагой; ожелезнение – высвобождение железа при выветривании силикатов и его осаждение в виде оксидов и гидроксидов; криотурбации – перемешивание почвенного материала при промерзании и оттаивании почвы и др.

Свойства почвы

Свойства почвы принято делить на физические, физико-химические и биологические. Состав и свойства почвы определяют с помощью почвенного анализа. Физические свойства почвы преимущественно связаны с её гранулометрическим и агрегатным составом. Среди физических свойств изучают реологические – плотность, твёрдость, пластичность, хрупкость, липкость и др.; водные и воздушные свойства почвы – влагопроводность, водоудерживающая способность, влагоёмкость, воздухопроводность и др. Последние большей частью определяются соотношением твёрдой фазы почвы и пор. Исследуют также электрические (электропроводность), магнитные (магнитная восприимчивость), тепловые (теплоёмкость, теплопроводность) и оптические (спектральная отражающая способность) свойства почвы. Химические свойства почвы включают ряд интенсивных показателей, например кислотность, концентрации элементов, и экстенсивных показателей, например запасы элементов и веществ. К биологическим свойствам почвы относится её биологическая активность, которая проявляется в обилии всех или определённых групп организмов, интенсивности дыхания почвы, определяемой как суммарное выделение почвой CO₂, свидетельствующее об интенсивности распада органических веществ, а также ритмичный газообмен между почвой и атмосферой, ферментативной активности и фитотоксичности почвы, а также в биологическом разнообразии в почве.

Внешние функции почв

Внешние функции почв определяются прежде всего их значением для поддержания жизни на Земле. Почвы обеспечивают оптимальные условия для произрастания растений естественных и агроценозов, создавая благоприятное соотношение воды и воздуха для корней и поставляя элементы минерального питания. Почвы обеспечивают разнообразие экологических условий для обитающих в них организмов, служат глобальным регулятором и фильтром гидросферы. Почвы регулируют за счёт дыхания и поглощения газов состав атмосферы, они являются связующим звеном большого геологического и малого биологического круговоротов, а также депонируют загрязняющие вещества в обменной и необменной форме. Наконец, почвы служат «памятью биосферы» по В. О. Таргульяну, записывая в своём профиле условия окружающей среды сменяющихся эпох.

Изменчивость в пространстве и во времени факторов почвообразования приводит к разнообразию почвы в природе. Они могут быть сгруппированы в классы, сходные по строению профиля и по происхождению, в отечественной традиции основой классификации служат генетические типы почв; в других классификациях их принято называть группами или большими группами. В мире существует множество национальных почвенных классификаций, некоторые из которых (США, Франция) включают все почвы мира. На основе легенды Почвенной карты мира ФАО/ЮНЕСКО (1968–1974) разработана Мировая реферативная база почвенных ресурсов.

Добровольский Глеб Всеволодович, Шоба Сергей Алексеевич, Красильников Павел Владимирович. Первая публикация: Большая российская энциклопедия, 2015. Актуализация: 2022.

Почвы

Почва — тонкий поверхностный слой земной коры, обладающий естественным плодородием. К главным почвообразующим факторам относятся:

а) Климат. Он влияет на ход выветривания горных пород, с которого и начинается процесс формирования почв.Влажный и теплый климат способствует выветриванию,а сухой и холодный его ослабляет.

б) Рельеф. Он может благоприятствовать или препятствовать образованию почв. Продукты выветривания на крутых склонах не удерживаются и смещаются вниз. На равнинах же они, наоборот, накапливаются.

в) Растительный покров и животный мир. Они влияют на состав почвы, на ее структуру.

г) Материнская порода. От ее состава и структуры зависят физические свойства почв и первоначальное содержание химических элементов.

Выветривание начинает образование почв. Благодаря ему происходит разрушение и измельчение горных пород, и эти массы слагают нижние слои почв. Рыхлая масса горных пород прогревается и увлажняется. Это создает благоприятные условия для поселения здесь и размножения различных микроорганизмов — водорослей, грибов, бактерий. В результате их жизнедеятельности на поверхности обломков горных пород образуется тончайшая пленка органического вещества, на которой затем поселяются низшие растения — мхи и лишайники. Эти растения и существовавшие ранее микроорганизмы в процессе жизнедеятельности выделяют кислоту, которая способна растворить самые твердые породы. Благодаря жизнедеятельности мхов и лишайников слой органического вещества увеличиваются. Им в этом процессе помогают микроорганизмы. Они перерабатывают поступающие в почву органические остатки растений и животных. Благодаря этому постепенно образуется слой гумуса — перегноя черного цвета. Гумус играет большую роль в плодородии почв, так как содержит основные элементы, необходимые для питания растений.

Почва состоит из горизонтов — слоев, формирующихся в результате расчленения почв в процессе их образования. Каждый почвенный горизонт примерно однороден по структуре, окраске, механическому, минералогическому и химическому составу, физическим свойствам. Мощность почвенных горизонтов может быть от нескольких см до десятков см. При описании они обозначаются буквами латинского алфавита. Сверху вниз выделяют следующие горизонты:

A1 — горизонт перегноя (гумусовый), образуется при накоплении остатков растений и животных и преобразовании их в гумус. Окраска горизонта темная.

А2 — горизонт вымывания. Имеет светлую окраску. Он беден питательными веществами, поэтому почвы, в которых этот горизонт развит, характеризуются низким плодородием.

В — горизонт вмывания; плотный, содержит глинистые частицы. Окраска его зависит от примесей: коричневато-черная — от примеси гумуса; бурая — от содержаний железа и алюминия; мучнисто-белая — от соединений кальция.

С — переход к материнской горной породе.

На обрабатываемых для сельскохозяйственного производства землях может возникать еще один почвенный горизонт — А— пахотный горизонт.

Совокупность почвенных горизонтов называется почвенным профилем. Почвенный профиль — вертикальный разрез почвы от ее поверхности до материнской породы, где ясно прослеживаются сформировавшиеся в почвообразовательном процессе взаимосвязанные почвенные горизонты. Слоистая структура почвенного профиля возникает в результате перемещений продуктов органического и неорганического происхождения. Мощность почвенного профиля — от нескольких сантиметров в горах, десятков сантиметров в полярных и пустынных областях и до 2-3 м во влажных лесах и тропических зонах.

Соотношение твердых минеральных частиц различного размера, составляющих почву, называется механическим составом почвы. Основную массу почвы составляет мелкозем — почвенные частицы меньше 1 мм. По сочетанию песчаных и глинистых частиц почвы делятся на глинистые, суглинистые, супесчаные и песчаные. Важную роль играют минеральные соли, содержащие азот, фосфор, серу, хлор, кальций, калий, магний и т.д. Особая роль в почве у гумуса — органической его части. Чем его больше, тем почвы темнее и плодороднее (например, чернозем). Кроме минеральных и органических веществ в почве есть почвенная вода или раствор, содержащий газы, минеральные и органические вещества. Есть в почве и газовая часть — почвенный воздух, заполняющий не занятые водой поры и пустоты; много углекислого и других газов, образующихся при разложении органического вещества. В результате происходит газообмен: углекислый газ выделяется из почвы, а на его место проникает кислород из атмосферы. Самым важным компонентом почвы являются ее микроорганизмы.

Структура почвы — это ее способность распадаться на комочки различных размеров и форм. Хорошо разрыхленные корнями растений и различными животными-земле-роями почвы имеют комковатую или зернистую структуру. Такие почвы называются структурными. Верхний перегнойный слой их состоит из комочков диаметром до 10 мм. Они склеены гумусом и поэтому прочны. Структурные почвы очень плодородны. В порах их содержатся в достатке вода и воздух, которые необходимы для жизнедеятельности корней растений и почвенных бактерий. Почвы, состоящие из очень мелких, пылеватых частиц, относятся к бесструктурным. Впитывая воду, такие почвы превращаются в сплошную вязкую, липкую массу. Это препятствует проникновению воздуха и влаги и задерживает рост растений. Такие почвы неплодородны.

Почвы имеют самые тесные связи с остальными компонентами природного комплекса. Наиболее тесное взаимодействие устанавливается между почвами и растениями, которое проявляется в биологическом круговороте веществ между почвами и растениями. Однако человек в какой-то степени нарушает его: он собирает и увозит с полей урожай. Процесс «дыхания» почв свидетельствует об активном взаимодействии почв и атмосферы. Благодаря ему происходит постоянный обмен кислородом и углекислым газом. Тесно связаны почвы и с водами суши. Впитывая атмосферные осадки, почвы накапливают их и преобразовывают в почвенные и грунтовые воды.

Почвенный покров влияет на климат: пахотные черноземы, например, отражают всего 5-7% солнечной радиации. Остальное тепло накапливается в почве и оказывает отепляющее действие на климат.

Более 100 лет назад В.В.Докучаев установил, что размещение основных типов почв по поверхности Земли подчинено закону зональности. Это объясняется тем, что почва зависит от климата, рельефа, растительного и животного мира, внутренних вод, а все эти компоненты имеют широтную зональность. Это значит, что и почвы подчиняются этой закономерности. Смена типов почв происходит и в горах при подъеме по их склонам. Эту закономерность называют высотной поясностью. У нас принята система типов почв, разработанная основоположником почвоведения В.В.Докучаевым, в основе которой лежат не только признаки и свойства почв, но и особенности их происхождения. Главными типами почв являются:

№	Почвы	Количество от общей площади почв Земли
1.	тундрово-глеевые	4%
2.	буроземы	7%
3.	подзолистые — таежные	9%
4.	дерново-подзолистые серые лесные — смешанных и широколиственных лесов	9%
5.	черноземные — степные	6%
6.	каштановые — степей и полупустынь	7%
7.	серо-бурые — полупустынные	17%
8.	сероземы — пустынные	17%
9.	красноземы субтропиков	19%
10.	почвы пойм	4%
11.	почвы гор	16%
12.	другие	11%

В связи с ростом химизации (внесения удобрений, стимуляторов роста, химических средств защиты от вредителей, известкования и гипсования почв) применяется и комплекс мер по охране почв от загрязнения. Усилен санитарный контроль. Наряду с химическими средствами борьбы с вредителями полей все чаще используются биологические — разведение позвоночных и беспозвоночных, поедающих этих вредителей.

Охрана почв включает в себя и борьбу с их разрушением, с водной и ветровой эрозией, с засолением и заболачиванием, а также рекультивацию — восстановление земель, нарушенных хозяйственной деятельностью. При этом происходит засыпка карьеров, ликвидируются отвалы и восстанавливаются почвы.

Самый главный враг почвы — ветровая и водная эрозия. Она разрушает самый плодородный ее слой. Возникает эрозия почв в результате бессистемной эксплуатации земельных ресурсов. Эрозия почв бывает естественной и антропогенной (обусловленной деятельностью человека). Естественная эрозия почв протекает повсеместно, проявляется очень сильно и восстанавливается почвообразованием. Антропогенная эрозия возникает вследствие неправильной распашки почв, когда уничтожается дернина и обнажается легкоразмываемый горизонт перегноя. Он размывается весной талыми водами, когда почва еще не защищена всходами растений. В результате антропогенной эрозии почв образуются овраги и балки, которые наносят ущерб сельскому хозяйству не только потому, что уменьшаются пахотные земли, но и потому, что снижают уровень грунтовых вод. Происходит и оскудение поверхностных вод, а это неизбежно скажется на растительном покрове. Обеднение вод и растительности окажут иссушающее воздействие на климат, а это в свою очередь опять повлияет на почвы.

Наиболее эффективной борьбой с эрозией почв являются лесонасаждения, которые будут препятствовать расширению оврагов, поднимут грунтовые воды, будут способствовать снегозадержанию, задержанию дождевых и талых вод.

11.5: Факторы, влияющие на развитие почвы

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 16126

Майкл Э. Риттер
University of Wisconsin-Stevens Point через физическую среду

Исследование почвы показало, что на профиль почвы влияют пять отдельных, но взаимодействующих факторов: исходный материал, климат, топография, организмы и время. Почвоведы называют их факторами почвообразования . Эти факторы придают почвенным профилям особый характер.

Исходный материал

Почва Исходный материал представляет собой материал, из которого развивается почва, и может быть горной породой, разложившейся на месте, или материалом, отложенным ветром, водой или льдом. Характер и химический состав исходного материала играют важную роль в определении свойств почвы, особенно на ранних стадиях развития.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Стабилизированные дюны представляют собой форму эолового (осажденного ветром) исходного материала (Источник: Сельское хозяйство и продовольствие Канады)

Почвы, образованные на крупнозернистом исходном материале, состоящем из минералов, устойчивых к выветривания, вероятно, будут иметь крупнозернистую текстуру. Мелкозернистая почва развивается там, где исходный материал состоит из неустойчивых минералов, легко выветриваемых.

Состав исходного материала оказывает непосредственное влияние на химический состав и плодородие почвы. Исходные материалы, богатые растворимыми ионами кальция, магния, калия и натрия, легко растворяются в воде и становятся доступными для растений. Известняк и базальтовая лава имеют высокое содержание растворимых оснований и образуют плодородную почву во влажном климате. Если в исходных материалах мало растворимых ионов, вода, проходящая через почву, удаляет основания и заменяет их ионами водорода, делая почву кислой и непригодной для сельского хозяйства. Почвы, развитые над песчаником, имеют низкое содержание растворимых оснований и грубую текстуру, что облегчает выщелачивание. Влияние материнского материала на свойства почвы имеет тенденцию к уменьшению со временем, поскольку оно изменяется, и климат становится более важным.

Климат

Почвы имеют сильную географическую связь с климатом, особенно в глобальном масштабе. Энергия и осаждение сильно влияют на физические и химические реакции исходного материала. Климат также определяет растительный покров, который, в свою очередь, влияет на развитие почвы. Осадки также влияют на такие факторы развития горизонта, как перенос растворенных ионов через почву. С течением времени климат имеет тенденцию оказывать основное влияние на свойства почвы, в то время как влияние исходного материала уменьшается.

Климат, растительность и выветривание

Климат влияет как на вегетативную продукцию, так и на деятельность организмов. В жарких и сухих пустынных районах растительность скудная, и, следовательно, органический материал, доступный для почвы, ограничен. Отсутствие осадков препятствует химическому выветриванию, что приводит к грубой текстуре почвы в засушливых регионах. Бактериальная активность ограничена низкими температурами в тундре, вызывающими накопление органических веществ. В теплых и влажных тропиках бактериальная деятельность протекает с большой скоростью, тщательно разлагая опавшие листья. Под пышной тропической лесной растительностью доступные питательные вещества быстро поглощаются деревьями. Большое количество годовых осадков также вымывает из почвы некоторые органические вещества. Сочетание этих факторов приводит к тому, что в верхних горизонтах почв не хватает большого количества органического вещества.

Климат, взаимодействуя с растительностью, также влияет на химический состав почвы. Сосновые леса, как правило, преобладают в прохладном влажном климате. При разложении сосновых иголок в присутствии воды образуется слабая кислота, которая удаляет растворимые основания из почвы, оставляя ее в кислом состоянии. Кроме того, сосны имеют низкую потребность в питательных веществах, поэтому деревья поглощают мало питательных веществ из почвы, чтобы позже переработать их в разлагающемся хвоевом опаде. Широколиственные лиственные деревья, такие как дуб и клен, имеют более высокую потребность в питательных веществах и, таким образом, постоянно рециркулируют питательные вещества почвы, поддерживая в почве высокое содержание растворимых оснований.

Топография

Рельеф оказывает значительное влияние на почвообразование, так как определяет сток воды, а его ориентация влияет на микроклимат, который, в свою очередь, влияет на растительность. Для образования почвы исходный материал должен лежать относительно нетронутым, чтобы могли продолжаться процессы в почвенном горизонте. Вода, движущаяся по поверхности, смывает материнский материал, препятствуя развитию почвы. Водная эрозия более эффективна на более крутых склонах без растительности.

Влияние на эрозию почвы

Угол и длина склона влияют на сток, образующийся, когда дождь падает на поверхность. Изучите приведенную ниже диаграмму, показывающую взаимосвязь между положением склона холма, стоком и эрозией.

Рисунок \(\PageIndex{2}\): Положение склона холма, сток и эрозия

Количество воды на конкретном сегменте склона холма зависит от того, что падает с осадками и что попадает в него с участка склона холма, расположенного выше по склону. Склон холма на рисунке \(\PageIndex{2}\) разделен на несколько сегментов, и количество осадков, выпадающих на каждом сегменте, одинаково. По мере того, как вода стекает по склону, вода, скопившаяся в сегменте А, стекает, добавляя к тому, что попадает в сегмент В в виде осадков. Вода в B переходит в C, C в D и так далее. Количество воды увеличивается в направлении вниз по склону, так как вода поступает из участков вверх по склону. Скорость воды увеличивается по мере того, как она движется к основанию склона. В результате количество и скорость воды и, следовательно, скорость эрозии увеличиваются по мере приближения к основанию склона. Вместо того, чтобы проникать в почву, способствуя выветриванию и развитию почвы, вода стекает. Эрозия вызывает удаление почвы, что препятствует тому, чтобы исходный материал оставался на месте и превращался в почву. Таким образом, мы должны ожидать найти слаборазвитую почву в середине и у подножия склона.

Влияние на осаждение и структуру почвы

Скорость воды определяет не только скорость эрозии, но и отложение почвенного материала во взвешенном состоянии. На рисунке \(\PageIndex{3}\) показана взаимосвязь между местоположением и текстурой. Участки A, B и C постепенно удаляются от основания склона. Треугольник структуры почвы используется для иллюстрации различий в структуре почвы на трех участках.

Рисунок \(\PageIndex{3}\): Местоположение, отложения и структура почвы (после Марша, 1984)

Когда вода уходит из горного ручья, ее скорость начинает уменьшаться. Частицы самого большого размера, такие как песок, первыми выпадают из взвеси (участок А). Мелкие частицы размером с глину могут быть унесены дальше от основания склона, прежде чем они осядут. В результате почвы с грубой текстурой, как правило, находятся у подножия горы, а почвы с мелкой текстурой расположены дальше (Участок C).

Микроклиматические эффекты

Ориентация склона холма влияет на микроклимат места. По мере увеличения наклона поверхности увеличивается и локальный угол наклона солнца до определенного момента. По мере увеличения местного угла наклона солнца интенсивность нагрева увеличивается, что приводит к повышению температуры поверхности и, вероятно, к увеличению испарения. Ориентация склона холма, безусловно, также важна. Те склоны, которые обращены к солнцу, получают больше инсоляции, чем обращенные в противоположную сторону. Таким образом, наклонные поверхности, обращенные к солнцу, имеют тенденцию быть теплее и суше, чем более плоские поверхности, обращенные от солнца. Микроклимат также влияет на тип растительности.

Организмы

Организмы, как растительные, так и животные, играют важную роль в развитии и составе почвы. Организмы добавляют органические вещества, способствуют разложению, выветриванию и круговороту питательных веществ. Богатство и разнообразие почвенных организмов и растений, произрастающих на поверхности, конечно же, также связано с климатом.

Круговорот питательных веществ

Биотические элементы окружающей среды нуждаются в поддерживающих жизнь питательных веществах, источником которых является почва. После своей смерти организмы возвращают эти питательные вещества в почву, чтобы их снова поглощали другие растения и животные. Следовательно, существует постоянный круговорот питательных веществ между организмами и почвой. Этот цикл освежает и поддерживает питательный статус почвы. Без него растворимые питательные вещества выщелачивались бы из почвы, уменьшая способность почвы поддерживать жизнь.

Рисунок \(\PageIndex{4}\): Круговорот питательных веществ под лиственными деревьями. (По Oberlander & Muller, 1987)

Степень круговорота питательных веществ зависит от потребностей организма, занимающего конкретное место. Например, широколиственные лиственные деревья, такие как дуб и клен, обычно имеют высокую потребность в питательных веществах, создавая поверхностную подстилку, богатую питательными веществами, когда листья отмирают и падают на лесную подстилку. Разложение подстилки высвобождает питательные вещества обратно в почву, чтобы дерево могло их воспринять. Таким образом, почвы под такими лесами, как правило, содержат большое количество растворимых оснований и питательных веществ.

Рисунок \(\PageIndex{5}\): Круговорот питательных веществ под сосновыми лесами (По данным Oberlander & Muller, 1987)

Сосны обычно имеют низкую потребность в питательных веществах. Разлагающийся мусор, который падает на лесную подстилку, беден питательными веществами. В результате происходит небольшой круговорот растворимых питательных веществ, таких как кальций, магний, натрий и калий, и, таким образом, они выщелачиваются, создавая кислую почвенную среду.

Организмы и выветривание

Рисунок \(\PageIndex{6}\): Почвенная биота, такая как черви, является важным фактором развития почвы (Источник: A. Odoul. FAO #17449Используется с разрешения)

Почвенные организмы также влияют на выветривание. При разложении сосновых иголок образуется слабая кислота, которая может удалять растворимые ионы из почвы. Роющие животные создают проходы через почву, чтобы помочь аэрации и позволить воде проникнуть в нее. Роющие животные помогают перемещать материалы и удобрять почву на глубине.

Время

Со временем процессы выветривания продолжают воздействовать на исходный материал почвы, разрушая и разлагая его. Процессы развития горизонта продолжают дифференцировать слои почвенного профиля по их физико-химическим свойствам. В результате более старые и зрелые почвы имеют хорошо развитую последовательность горизонтов, хотя некоторые из них могут подвергаться такому сильному выветриванию и выщелачиванию, что визуально различимые слои могут быть трудно различимы. Это примечательная характеристика оксисолей. Некоторые геологические процессы препятствуют развитию почв, постоянно изменяя поверхность и, таким образом, не позволяя исходному материалу выветриваться в течение значительного периода времени. Например, эрозия склонов постоянно удаляет материал, что препятствует развитию почвы. В руслах рек часто отлагаются новые наносы, когда река выходит на свою пойму во время паводков. Постоянное добавление нового материала перезапускает процесс развития почвы.

Климат взаимодействует со временем в процессе развития почвы. Развитие почвы происходит гораздо быстрее в теплом и влажном климате, поэтому она быстрее достигает зрелого состояния. В холодном климате выветривание затруднено, и развитие почвы происходит гораздо дольше.

Видео : Смотреть «Пять факторов почвообразования» (любезно предоставлено UBC Virtual Soil Learning Resources)

Эта страница под названием 11.5: Факторы, влияющие на развитие почвы, распространяется под лицензией CC BY-SA 4.0 и была создана, изменена и/или курирована Майклом Э. Риттером (The Physical Environment) с использованием исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем. и стандарты платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

Наверх

Была ли эта статья полезной?

Тип изделия
Раздел или Страница
Автор
Майкл Э. Риттрер
Лицензия
CC BY-SA
Версия лицензии
4,0
Показать оглавление
нет
Теги
1. источник@https://www.thephysicalenvironment.com

Почва, земля и изменение климата — Европейское агентство по окружающей среде

Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (ФАО) недавно выпустила карту, показывающую, что верхние 30 см почвы в мире содержат примерно в два раза больше углерода, чем вся атмосфера . После океанов почва является вторым по величине природным поглотитель углерода , превосходящий леса и другую растительность по своей способности улавливать углекислый газ из воздуха. Эти факты напоминают нам, насколько важны здоровые почвы не только для производства продуктов питания, но и для наших усилий по предотвращению наихудших последствий изменения климата.

Изменение климата влияет на почву

Исследователи уже могут наблюдать последствия изменения климата во всем мире и в почве Европы. Например, согласно последнему отчету ЕАОС об изменении климата, воздействиях и уязвимости в Европе, Влажность почвы значительно уменьшилась в Средиземноморском регионе и увеличилась в некоторых частях Северной Европы с 1950-х годов. В отчете прогнозируются аналогичные последствия в ближайшие десятилетия, поскольку продолжается рост средних температур и меняется характер осадков.

Продолжающееся снижение влажности почвы может увеличить потребность в орошении в сельском хозяйстве и привести к снижению урожайности и даже к опустыниванию, что может иметь серьезные последствия для производства продуктов питания. В общей сложности 13 государств-членов ЕС заявили, что они затронуты опустынивание . Несмотря на это признание, в недавнем отчете Европейской аудиторской палаты сделан вывод о том, что у Европы нет четкого представления о проблемах, связанных с опустыниванием и деградацией земель, и что шаги, предпринятые для борьбы с опустыниванием, несогласованны.

Изменения сезонных температур могут также смещать годовые циклы растений и животных, что приводит к снижению урожайности. Например, весна может наступить раньше, и деревья могут зацвести до того, как вылупятся их опылители. При ожидаемом росте населения мировое производство продовольствия должно увеличиваться, а не сокращаться. Это во многом зависит от поддержания здоровья почвы и устойчивого управления сельскохозяйственными угодьями. В то же время растет спрос на биотопливо и другие продукты растительного происхождения, что обусловлено острой необходимостью заменить ископаемое топливо и предотвратить выбросы парниковых газов.

В отчете ЕАОС о воздействиях и уязвимости также освещаются другие воздействия на почву, связанные с изменением климата, в том числе эрозия , которая может быть ускорена экстремальными климатическими явлениями, такими как интенсивные дожди, засухи, периоды сильной жары и бури. Повышение уровня моря не только приводит к потере земельных участков, но и может изменить почву в прибрежных районах или принести с моря загрязняющие вещества, в том числе соль. Что касается землепользования, изменение климата может сделать некоторые сельскохозяйственные районы, в основном на юге, непригодными для использования или менее продуктивными, в то же время открывая новые возможности дальше на север. В лесном хозяйстве сокращение экономически ценных древесных пород может снизить стоимость лесных угодий в Европе на 14–50 % к 2100 году. В недавнем отчете ЕАОС по адаптации к изменению климата и сельскому хозяйству подчеркивается, что общее воздействие изменения климата может привести к потери для европейского сельскохозяйственного сектора: до 16 % потерь доходов от сельского хозяйства в ЕС к 2050 году с большими региональными различиями.

Тем не менее, пожалуй, самая большая климатическая проблема, связанная с почвой, — это двуокись углерода и метан, хранящиеся в вечной мерзлоте в бореальных регионах, в основном в Сибири. По мере повышения глобальной температуры вечная мерзлота тает. Это оттаивание приводит к распаду органического материала, попавшего в мерзлую почву, что может привести к выбросу в атмосферу огромного количества парниковых газов, что, следовательно, может привести к ускорению глобального потепления, которое выходит далеко за пределы человеческого контроля.

Борьба с климатическим кризисом с помощью почвы

В апреле 2019 года группа весьма влиятельных ученых и активистов призвала к «защите, восстановлению и воссозданию лесов, торфяников, мангровых зарослей, солончаков, естественных морских дна и других важных экосистем», чтобы позволить природе удалять углекислый газ из атмосферы и сохранить его. Восстановление экосистем также поддержит биоразнообразие и улучшит широкий спектр экосистемных услуг, включая очистку воздуха и воды и предоставление людям приятных мест для отдыха.

Согласно обзору существующей информации о взаимосвязях между почвой и изменением климата (отчет Climsoil), в почве ЕС хранится около 75 миллиардов тонн органического углерода. Около половины этих почвенных запасов приходится на Швецию, Финляндию и Соединенное Королевство, поскольку в этих странах больше лесных почв и, в частности, влажных органических почв, таких как торф, чем в других. Чтобы представить это в некоторой перспективе, согласно последним оценкам ЕАОС, общее количество CO 9 в ЕСВыбросы 0202 2 в 2017 году составили около 4,5 млрд тонн.

Количество органического углерода в почвах ЕС может медленно увеличиваться, но оценки темпов этого изменения крайне неопределенны. Что еще более усложняет ситуацию, запасы органического углерода также постоянно меняются, поскольку растения улавливают углекислый газ из воздуха, прежде чем разлагаться и выпускать газы обратно в атмосферу. В отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) подтверждается, что выбросы парниковых газов во всех секторах, включая землю и продукты питания, необходимо сократить, чтобы достичь цели по удержанию глобального потепления на уровне значительно ниже 2 градусов по Цельсию.

Несмотря на неопределенность, восстановление экосистем и улучшение качества почвы может быть очень рентабельной мерой с точки зрения мер по борьбе с изменением климата с тройным воздействием. Во-первых, растущие растения удаляют из атмосферы углекислый газ. По данным ФАО, восстановление деградированных в настоящее время почв может удалить до 63 миллиардов тонн углерода, что компенсирует небольшую, но важную долю глобальных выбросов парниковых газов. Во-вторых, здоровые почвы удерживают углерод под землей. В-третьих, многие естественные и полуприродные зоны действуют как мощная защита от последствий изменения климата.

Примеров преимуществ множество. Например, районы рядом с реками (прибрежные зоны) и зеленые насаждения в городах могут выступать в качестве рентабельной защиты от наводнений и аномальной жары . Здоровая земля и почва могут поглощать и хранить избыток воды и смягчать последствия наводнений. Парки и другие природные зоны в городах также могут помочь охладиться во время аномальной жары, отчасти из-за воды, присутствующей в их почве. В засушливые сезоны здоровые экосистемы могут медленно высвобождать воду, хранящуюся под землей, смягчая наихудшие последствия засух.

Улавливание углерода в воздухе

Существуют также различные методы увеличения способности земли улавливать углекислый газ из воздуха. Недавний европейский исследовательский проект (исследование Caprese) показал, что преобразование пахотных земель в пастбища является наиболее быстрым способом увеличения количества углерода в почве. Для пахотных земель использование покровных культур — таких растений, как клевер, выращиваемый между сбором урожая и посевом следующей культуры, главным образом для повышения плодородия почвы и предотвращения эрозии, — было наиболее эффективным способом увеличения запасов углерода в почве.

Напротив, решения по другому использованию земли также могут изменить районы, сделав их источниками выбросов. Яркими примерами этого являются осушение торфяников , сжигание торфа из болот для обогрева, вспахивание пастбищ и пахотных земель, что приводит к высвобождению ранее накопленного углерода. Для 90 174 лесов 90 175 динамика такая же, но в другом временном масштабе. Как и почва, леса являются одновременно и накопителями, и поглотителями углерода, а это означает, что они одновременно хранят углерод и улавливают его из воздуха. Во многих случаях молодые, растущие леса улавливают углерод быстрее, чем старые леса, но вырубка старых лесов приводит к удалению запасов углерода из леса. В зависимости от того, как используется древесина, углерод может выделяться раньше, например, когда древесина сжигается для отопления, или намного позже, когда древесина используется, например, для строительства домов.

Более здоровые почвы и наземные экосистемы могли бы улавливать и хранить больше углекислого газа из атмосферы, чем в настоящее время. Зеленые насаждения и природные зоны также могут помочь людям и природе адаптироваться к неизбежным изменениям нашего климата. Почва сама по себе не может исправить изменение климата, но ее необходимо учитывать, и она может стать мощным партнером в наших усилиях.

Действия ЕС и работа ЕАОС в области почв и изменения климата

Тематическая стратегия ЕС по защите почв и отчет о ее реализации подчеркивают важность здоровой почвы как для смягчения последствий изменения климата, так и для адаптации. В Парижском соглашении подчеркивается важнейшая роль сектора землепользования в борьбе с изменением климата.

Следуя этому примеру, новое постановление ЕС о землепользовании, изменении землепользования и лесном хозяйстве требует, чтобы государства-члены, как минимум, полностью компенсировали выбросы парниковых газов в секторе с 2021 по 2030 год. и мониторинг , который будет поддерживать ЕЭЗ. ЕАОС также продолжает расширять знания об экологических проблемах, связанных с землепользованием и лесным хозяйством, а также с соответствующими методами управления земельными ресурсами, в том числе с использованием данных наблюдения Земли от Службы мониторинга земель Copernicus. Многие из оценок, показателей и данных ЕАОС по почве, земле, экосистемам, сельскому и лесному хозяйству, зеленой инфраструктуре и другим темам также тесно связаны с изменением климата.