Первичный почвообразовательный процесс




ГЛАВА 2. Почвообразовательный процесс

 

Процесс превращения горной породы в органо-минеральное тело (почву) имеет длительный период развития. Начальные этапы трансформации горной породы длились миллионы лет. В результате выветривания они превратились в рыхлые осадочные породы, на них образовались почвы. Схема почвообразовательного процесса включает 3 стадии:

1. первичный почвообразовательный процесс;

2. стадия развития;

3. стадия зрелости.

 

Первичный почвообразовательный процесс

Начало почвообразовательного процесса на Земле связано с появлением автотрофных бактерий, обладающих способностью в течение суток давать триллионы организмов и способных к самостоятельному существованию в наиболее неблагоприятных гидротермических условиях. Первый синтез органического вещества и биогеохимические циклы С, S, N, Fe, Mn,O2, H2 в земной коре связаны с деятельностью автотрофных микроорганизмов, использующих кислород минеральных соединений. Этот период можно назвать первичным биогеохимическим выветриванием горных пород под воздействием низших микроорганизмов и началом биологического круговорота.

В это же период появились одноклеточные сине-зеленые водоросли. С силура и девона распространились многоклеточные водоросли: зеленые, бурые, багряные. Почвообразовательный процесс усложнился, ускорился, начался в заметных количествах синтез органического вещества, и наметилось расширение малого биологического круговорота веществ. На этой стадии мог происходить биогенный синтез вторичных минералов: алюмо- и феррисиликатов, фосфатов, сульфатов, карбонатов, нитратов, кварца, а почвообразование было приурочено к мелководным областям, на суше оно имело скальный и болотных характер. Этот первоначальный процесс воздействия низших организмов на горные породы земной коры был очень длительный и назван В.Р.Вильямом первичным почвообразовательным процессом.

Процесс почвообразования идет различно в зависимости от того, начинается ли почвообразование на поверхности плотной массивной породы или на рыхлом, уже измененном выветриванием воздухо- и водопроницаемом материале.

На массивной породе (скалах) первые поселенцы – микроорганизмы, клетки и споры которых переносятся по воздуху и откладываются на поверхности и в трещинах пород. Среди них есть автотрофы, т.е. микроорганизмы, не нуждающиеся в готовом органическом веществе – источнике С и N. Это зеленые, сине-зеленые, диатомовые водоросли, некоторые бактерии и грибы. При отмирании клетки автотрофных организмов служат питательным субстратом для гетеротрофных организмов (или сапрофитов), нуждающихся в готовом органическом веществе. Это разнообразные бактерии, грибы, актиномицеты, участвующие в разложении органических веществ и минералов горных пород. Продукты жизнедеятельности и разложения организмов, наряду с O2 воздуха и атмосферной влагой, воздействуют на минералы горных пород, разлагают и растворяют их и переводят содержащиеся в минералах химические элементы в более подвижные формы.

На поверхности массивно-кристаллических пород поселяются и разнообразные литофильные лишайники: накипные, листовые. Под ними можно обнаружить тонкий слой темно-коричневого мелкозема. Лишайники разрушают породу, воздействуя на нее и химически. и механически (проникают в тончайшие капиллярные трещинки между минералами и внутрь отдельных кристаллов по плоскостям спайности). После отмирания лишайников мелкозем смешивается с его органическими остатками. На нем поселяются мхи, куртинки травянистой растительности и даже отдельные кустики кустарников и деревьев. На участках, покрытых растительностью, поселяется обильная фауна беспозвоночных (клещи, мокрицы, энхитреиды, ногохвостки и др.), и формируются первичные, или пленочные почвы. Состоят они практически из одного темноокрашенного, пронизанного корнями и сплошь переработанного беспозвоночными гумусового горизонта А, лежащего на плотной, но с поверхности несколько измененной породе.

На рыхлых породах почвообразование идет несколько иначе. Начальные стадии можно наблюдать на речном аллювии, на свежих вулканических пеплах, и на искусственных насыпях. Рыхлые отложения водо- и воздухопроницаемы, что благоприятствует проникновению в толщу наноса микроорганизмов, корней растений и почвенных животных. Рыхлые продукты содержат не только первичные, но и вторичные минералы. Заселение растительности начинается быстро. Образование гумусового горизонта идет уже в первые десятилетия и через 100-200 лет имеет обычный для данной территории горизонт А. Через 40-50 лет под гумусовым горизонтом формируется сначала переходный горизонт ВС, который в дальнейшем обособляется в горизонт В.

Уже с началом появления пионерных экосистем складывается биологический круговорот с характерным для него повторяющимися процессами синтеза биомассы, ее отмирания, и с частичным поступлением органических остатков в поверхностный слой материнской породы, разложением растительных остатков, избирательным биологическим поглощением элементов минерального питания из исходной горной породы и другими процессами при участии автотрофных и гетеротрофных организмов, составляющих биоценоз.

Наряду с процессами, протекающими в рамках биологического круговорота, на начальных стадиях почвообразования имеют место и процессы небиологической природы: физические, физико-химические, химические, осуществляющиеся преимущественно на атомно-ионном, молекулярном и коллоидном уровнях. Например, процессы растворения – осаждения, испарения – конденсации, сорбции, диффузии, комплексообразования и т.д. Такого типа процессы могут протекать не только в почвах, но и в любых других природных средах. Их нельзя отнести к специфическим почвенным, поскольку каждый из них, взятый в отдельности, за редким исключением не формирует специфических почвенных признаков, хотя во всех почвах и на всех стадиях почвообразования они представлены очень широко. Эту группу процессов, в результате которых осуществляются элементарные акты превращения и переноса веществ, называют микропроцессами (термин А. А. Роде).

Стадия развития почв

В этой стадии значительно возрастают биопродуктивность наземных экосистем и объем биологического круговорота элементов. Биологический круговорот с участием высших растений на стадии формирования почвы как бы «перекачивает» элементы питания из глубинных почвенных горизонтов в поверхностные слои и этим самым способствует их обогащению. Кроме того, за счет биологического поглощения и трансформации веществ в организмах элементы возвращаются в почву в виде иных, качественно других соединений, каких никогда не было в исходной горной породе. К примеру, трансформация азота. В большинстве горных пород этот элемент практически отсутствует. Из атмосферы в результате биологического круговорота веществ азот трансформируется в азотсодержащие гумусовые вещества, а также присутствует в почве в виде минеральных форм.

В результате дальнейшего развития почвы изменяется не только вещественный состав почв, но и существенно преобразуются ее физическое состояние и морфологический облик. Таким образом, на стадии развития почвы, почвенные процессы постепенно формируют специфические признаки почвы. Эти процессы объединяются в 2 большие группы – почвенные мезопроцессы (элементарные почвенные процессы – ЭПП) и почвенные макропроцессы.

Стадия формирования почвы может продолжаться длительное время (сотни и тысячи лет). Однако при стабилизации внешних условий почва достигает равновесного состояния с окружающими факторами, что проявляется в относительной стабилизации их свойств и процессов и переходит в следующую фазу жизни – функционирование в зрелом возрасте.

 

Стадия зрелой почвы

Для зрелой почвы характерен относительно постоянный биологический круговорот, в который вовлекаются соединения или элементы, прошедшие ранее циклы биологического круговорота. Вовлечение новых элементов из почвообразующей породы ограничено. Для этой стадии характерна относительная стабилизация главных признаков почв, за исключением признаков, подверженных сезонным изменениям.

В зависимости от конкретного сочетания факторов почвообразования: материнских пород, гидротермических условий, характера растительности и животного населения почв - формируется большое разнообразие почв (рис. 2.1). Как в свойствах, так и в распределении почв обнаруживаются четкие закономерности. позволяющие выделить главные направления почвообразования.

 

Типы почвообразования

Впервые понятие о типе почвообразования было введено П. С. Коссовичем (1911). Им выделены десять типов почвообразования: пустынный, пустынно-степной, черноземный, подзолистый, тундровый, латеритный, грунтового увлажнения сухих и пустынных степей, грунтового увлажнения субтропической и тропической областей. Позднее К. Д. Глинка (1927) объединил 25 генетических типов почв в пять типов почвообразования:

- латеритный;

- подзолистый;

- степной;

- болотный;

- солонцовый.

Иная группировка типов почвообразования дана К. К. Гедройцом (1955). В основу выделения типов почвообразования положено учение о почвенном поглощающем комплексе. Он выделил четыре направления почвообразования:

- черноземный – поглощающий комплекс насыщенный катионами кальция и магния;

- солонцовый – в поглощающем комплексе содержится, кроме кальция и магния, катион натрия;

- подзолистый – в поглощающем комплексе содержатся катионы водорода и остаточные кальция и магния;

- латеритный – в поглощающем комплексе содержатся катионы алюминия, водорода и остаточные кальция и магния.

По определению А. А. Роде (1971), почвообразовательный процесс – это совокупность явлений превращения веществ и энергии, протекающих в почвенной толще, а также между почвой и другими природными телами (поступление в почву и вынос из нее).


     
Подзолистая почва   Дерново-подзолистая почва   Болотная торфяно-глеевая почва   Серая лесная почва

 

 

       
Чернозем   Каштановая почва   Солонец   Солончак   Серо-бурая почва

 

Рис. 2.1. Строение профиля некоторых типов почв

 


Наиболее важные слагаемые почвообразовательного процесса:

- превращение (трансформация) минералов горных пород, из которых образуется почва;

- накопление в ней органических остатков и постепенная их трансформация;

- взаимодействие минеральных и органических веществ с образованием сложной системы органо-минеральных соединении;

- накопление (аккумуляция) в верхней части почвы ряда биофильных элементов и, прежде всего. элементов питания;

- передвижение (миграция) продуктов почвообразования с током влаги в профиле почв и по ее поверхности.

Почвенные процессы подразделяют на три группы (по А. А. Роде, 1971): микро-, мезо- (синоним ЭПП) и макропроцессы, в результате которых формируются свойства почв и их режимы, обусловливающие плодородие. Под влиянием микропроцессов осуществляются элементарные превращения и перенос веществ (увлажнение - высыхание, растворение - осаждение, нагревание - охлаждение, сорбция, окисление органического вещества отмерших растений, образование комплексных органо-минеральных соединений, трансформация минералов и т. д.). Роль мезо- и макропроцессов в формировании почв очень значительна, поэтому рассмотрим их более подробно



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-11-23 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: