Как атмосфера влияет на почву

Обновлено: 04.07.2024

Вопросы влияния почвы на состав и динамику атмосферы пока разработаны слабо. Но такая проблема объективно существует, и можно привести немало примеров зависимости воздушной оболочки от жизни педосферы Земли.

Среди конкретных форм воздействия почвы на атмосферу можно прежде всего назвать поглощение и отражение почвой солнечной радиации (схема II). От этих процессов во многом зависит конкретная динамика тепла и влаги в прилегающих слоях атмосферы.

Известно, что почвы в различных зонах и в разное время года обладают неодинаковой отражательной способностью, что оказывается важным фактором их энергетического баланса. В связи с широкой распашкой территорий существенно возросло взаимодействие солнечной радиации с поверхностью обнаженных почв. Исследования по данному вопросу свидетельствуют о том, что поглощение и отражение солнечных лучей почвой по сравнению с материнскими породами отличается. Важным обстоятельством оказывается то, что почвообразование меняет отражательную способность породы. Так, исходные бурые суглинки отражают около 18—19% солнечной радиации,

Баланс энергии в сигтгмг ззмія—атмосфера (Вудвелл, 1Э72)

а свежевспаханные черноземы на тех же породах отражают лишь 5—7%. Распаханные подзолы отражают до 30%, солончаки — до 35% (Щербаков, 1979).

Таким образом, по сравнению с четвертичными отложениями отражательная способность почвенного покрова может оказаться более дифференцированной, поскольку она определяется не только почвообразующими породами, но и конкретными свойствами почв, зависящими от их генетических особенностей.

Другая важная функция почвы — участие ее в формировании и регулировании влагооборота [5] атмосферы. Эта функция заключается в том, что благодаря задержанию с помощью почвы на поверхности суши выпадающих атмосферных осадков оказывается возможным испарение значительной их части и повторное выпадение.

Многократный влагооборот водяного пара долгое время считался решающим фактором обеспечения суши влагой. В пятидесятых годах было показано, что его вклад заметно меньше, чем полагали ранее. Так, по данным М. И. Будыко (1977), на европейской части СССР осадки, выпадающие за счет использования пара местного испарения, составляют около 12%. Основной же влагоперенос идет за счет испарения с поверхности океана.

Однако местный влагооборот оказывает сильное влияние на относительную влажность воздуха, которая в значительной мере определяет общее количество осадков. Так, при относительной влажности ниже 40% осадки незначительны, но они быстро возрастают при увеличении ее до 50—55% и более (Будыко, 1977). Кроме того, значение осадков местного испарения велико и потому, что они могут предотвращать губительное действие засух или существенно ослаблять их отрицательное влияние.

Роль почв в формировании влагооборота в целом достаточно велика. Почва не только способствует увеличению общего количества водяного пара, поступающего в атмосферу, но и посредством местного круговорота выравнивает процесс водообеспе- чения ландшафтов. Это имеет немаловажное значение, так как влагоперенос с океана на сушу подвержен частым перебоям и резким колебаниям. В то же время на земле имеется много неустойчивых экосистем, существование которых тесно зависит от особенностей микроклимата в почвенно-растительном ярусе. Примером могут служить реликтовые леса в засушливых районах, которые после вырубки не возобновляются.

Интенсивное использование почвенного покрова, однако, нарушает веками сложившийся вклад почвенного звена в общий круговорот влаги в атмосфере. Уничтожение лесов на огромных пространствах и широкая распашка земель, активизировавшая поверхностный сток, привели к общему снижению влагозадер- жания на суше и уменьшению буферной водорегулирующей способности почвенного покрова Земли, что явилось одной из причин аридизации многих участков суши, и учащения резких колебаний климата (Ковда, Розанов, Ковда, 1978; Ковда, 1984). Возросла частота экстремальных явлений в воздушной оболочке: засух и сопутствующих им пыльных бурь, ливней и наводнений, резких понижений температур в зимний период и т. д.

Почвенный воздух, или газовая фаза, – важнейшая составная часть почвы, находящаяся в тесном взаимодействии с твёрдой, жидкой и живой фазами.

Почвенным воздухом называется смесь газов и летучих соединений, заполняющих поры почвы, свободные от воды.

Состав почвенного воздуха

Наличие достаточного количества воздуха, его благоприятный состав не менее важны в жизни почвы и формирования урожая, чем обеспеченность почв водой и питательными веществами.

Главные источники газовой фазы почвы – атмосферный воздух и газы, образующиеся в самой почве. С атмосферным воздухом в почву поступает кислород, необходимый для дыхания растений, аэробных микроорганизмов, почвенной фауны. В процессе дыхания кислород потребляется с выделением углекислого газа.

Большинство растений не может существовать без непрерывного притока кислорода к корням и вывода углекислого газа из почвы. Растения, корневая система которых находится под водой, например рис, приспособились к усвоению воздуха листьями и переноса его по паренхиме к корням растения и ризосферным микроорганизмам.

Если изолировать почву от атмосферного воздуха, то кислород в ней расходуется полностью через несколько суток. Следовательно, почвенный воздух обеспечивает живые организмы кислородом только при условии постоянного обмена с атмосферным воздухом. Процесс обмена почвенного воздуха с атмосферным называют газообменом или аэрацией.

Состояния почвенного воздуха

Почвенный воздух находится в трёх состояниях: свободном, адсорбированном и растворённом.

Свободный почвенный воздух находится в некапиллярных и капиллярных порах почвы, обладает подвижностью, способен свободно перемещаться в почве и обмениваться атмосферным. Наибольшее значение в аэрации почв имеет воздух некапиллярных пор, практически всегда свободных от воды.

В суглинистых и глинистых почвах часть свободного почвенного воздуха при увлажнении изолируется пробками воды и теряет сплошность. Такой воздух называется защемлённым. Его значение в аэрации почв невелика.

Величина защемлённого воздуха составляет в среднем 6 – 8 % объёма почвы, а в глинистых почвах может быть более 12 %; определяется по разности значений между общей пористостью и полной влагоёмкостью, выраженной в объёмных процентах.

Адсорбированный почвенный воздух – газы, сорбированные поверхностью твёрдой фазы почвы. Адсорбция газов сильнее проявляется в почвах тяжёлого гранулометрического состава, богатых органическим веществом.

Газы адсорбируются в зависимости от строения их молекул, дипольного момента в такой последовательности:

Наибольшее количество адсорбированного воздуха характерно для сухих почв, так как твёрдые частицы почвы активнее поглощают пары воды, чем газы. При влажности почв выше максимальной гигроскопичности вода вытесняет поглощённые газы, что отражается на изменении состава свободного почвенного воздуха.

Растворённый почвенный воздух – газы, растворенные в почвенной воде. Растворимость возрастает с повышением их концентрации в свободном почвенном воздухе, а также с понижением температуры почвы. Хорошо растворяются в воде аммиак, сероводород, углекислый газ. Растворимость кислорода сравнительно небольшая (табл. 1).

1. Растворимость газов в воде (г/л) при различной температуре и атмосферном давлении 101 кПа

В зависимости от температуры почвы и активности в ней биохимических процессов содержание кислорода в почвенных растворах изменяется от 0 до 14 мг/л.

Высокая насыщенность кислородом (6 – 14 мг/л) почвенного раствора отмечается ранней весной, когда почва переувлажнена, а расход последнего ещё не велик вследствие низкой биологической активности почвы.

Растворённые газы проявляют высокую активность. С насыщением почвенного раствора СО₂ повышается растворимость карбонатов, гипса и других минеральных соединений. Растворённый кислород поддерживает окислительные свойства почвенного раствора.

Факторы, влияющие на состав почвенного воздуха

Основную роль в почве играет свободный воздух. Несмотря на его постоянную связь с атмосферным, он характеризуется рядом особенностей.

Состав атмосферного воздуха довольно постоянный, и содержание его основных компонентов изменяется незначительно.

В атмосферном воздухе содержится в объёмных процентах:

78,08 азота (N₂),
20,95 кислорода (О₂),
0,93 аргона (Аr),
0,03 углекислого газа (СО₂),
на долю неона, криптона, ксенона, озона, радона, водорода приходится всего 0,01 %. (И.Б. Ревут, 1972).

В хорошо дренированных почвах состав почвенного воздуха близок к составу атмосферного, поскольку расходуемый в почве кислород быстро перемещается из атмосферы в почву. Другая картина наблюдается в плохо аэрируемых почвах. Состав почвенного воздуха изменчив значительно.

В зависимости от таких факторов, как время года, температура, влажность почвы, глубина, развитие и рост корневых систем, микробиологическая активность, рН и прежде всего скорость газообмена через почвенную поверхность, состав почвенного воздуха в большей или меньшей степени отличается от состава атмосферного.

Наиболее сильные различия отмечаются в концентрации углекислоты (СО₂), которая является основным продуктом аэробного дыхания корней высших растений и многочисленных макро- и микроорганизмов в почве. Если концентрация СО₂ в атмосфере – 0,03 %, то в почве она достигает уровней, которые в десятки или даже в сотни раз выше.

Поскольку СО₂ продуцируется в почве путём окисления содержащего кислорода органического вещества, поскольку повышение концентрации СО₂ обычно связано с понижением концентрации СО₂ обычно связано с понижением концентрации элементного кислорода О_2.

Хотя и необязательно в строго пропорциональной степени, так как могут существовать дополнительные источники кислорода в растворённой воде форме или легко восстанавливаемых соединениях.

Так как концентрация кислорода в атмосферном воздухе обычно около 20,96 %, то очевидно, что даже стократное увеличение концентрации СО₂ от 0,03 до 3 % может понизить концентрацию кислорода только до 18 %. Однако, прежде чем растения начнут страдать от недостатка кислорода, некоторые из них могут страдать от избыточной концентрации СО₂ и как в газовой, так и в жидкой фазах.

В крайних случаях в условиях весьма затруднённой аэрации концентрация О₂ может падать до нуля и продолжительные анаэробные условия могут приводить к созданию химических условий, характеризующихся развитием восстановительных реакций (например, денитрификации), к выделению сероводорода (H₂S), метана (СН₄) и этилена, и восстановлению минеральных окислов.

В пахотных хорошо аэрируемых почвах с благоприятными физическими свойствами содержание СО₂ в почвенном воздухе в течении вегетации растений не превышает 1 – 2 %, а содержание СО₂ не бывает ниже 18 %.

При переувлажнении в пахотных почвах тяжёлого гранулометрического состава содержание СО₂ может достигать 4 – 6 % и более, а О₂ падать до 17 – 15 % и ниже. В заболоченных почвах наблюдаются ещё более высокие концентрации СО₂ и низкие О₂.

Азот почвенного воздуха мало отличается от атмосферного. Некоторые изменения в содержании азота происходят в результате связывания его клубеньковыми бактериями, проявление денитрификации. В почвенном воздухе обнаруживается и другой характерный продукт денитрификации – закись азота (N₂O).

В почвенном воздухе в небольшом количестве (1-10 -9 -1·10 -12 %) постоянно присутствуют летучие органические соединения различной природы (этилен, метан и др.). С ухудшением аэрации в почвенном воздухе этилен накапливается в концентрациях, превышающий уровень токсичности для корней растений (0,001 %).

На заболоченных и болотных почвах в почвенном воздухе могут находиться в заметных количествах аммиак, водород, метан.

Почвенный воздух неоднороден по составу и подвижности, в зависимости от размера почвенных пор. В более крупных порах воздух более подвижен, менее обогащён СО₂ больше содержит О₂.

Экологическая роль почвенного воздуха для растений

Высшие растения весьма чувствительны к составу почвенного воздуха. В корне, как и в других органах растений, ясно выражен процесс дыхания, т.е. поглощение кислорода и выделение углекислоты.

Дыхание корней тесно связано с содержанием кислорода в почве, хотя об оптимальном содержания количественном содержании в почве кислорода и углекислоты однозначно ответить нельзя, так как оно зависит от очень многих факторов.

По данным В.А. Новикова, содержание в почвенном воздухе 7 – 12 % кислорода, что, по мнению автора, имеет место лишь в хорошо обрабатываемых структурных почвах, обеспечивает интенсивное дыхание корней, хороший их рост и активное поглощение ими минеральных веществ.

В тяжёлых глинистых плохо аэрируемых почвах, где наблюдается снижение содержания кислорода до 1 – 2 %, рост корней замедляется, поглощение воды и питательных веществ ограничивается, а рост надземной части растений прекращается.

М.Б. Рассел так же приводит данные о том, что кислород имеет важное значение во всех процессах жизнедеятельности корней растений: в дыхании, поглощении воды и питательных веществ.

Однако у него мы встречаем указание, что реакция различных видов растений на содержание кислорода в почвенном воздухе различна. Причём крайними в ряду растений являются водные с одной стороны, и обитающие на хорошо аэрируемых почвах – с другой.

Рис, например, способен обмениваться газами между корнями и воздухом на поверхности воздуха через ткани растений, т.е. путём внутреннего переноса кислорода от частей, расположенных над поверхностью почвы (листья и стебли), к частям, распространённым в почве, заметной водой. Однако большинство растений неспособны удовлетворить потребность корней в кислороде за счёт внутреннего переноса.

Реакция почвы (листья и стебли), к частям, распространённым в почве, залитой водой. Однако большинство растений неспособны удовлетворить потребность корней в кислороде за счёт внутреннего переноса.

Реакция растений на содержание того или иного количества кислорода в почве в значительной степени зависит от температуры среды. (И.Б. Ревут,1972). Так, если в почвенном воздухе содержится 3 % кислорода, то угнетение растений отмечается при температурах 18 – 30 ˚С.

При содержании 10 % кислорода в почвенном воздухе нормальное развитие растений отмечалось при 18 ˚С, а при 30 ˚С скорость роста при такой концентрации кислорода замедляется.

Отсюда следует, что потребная для корней концентрация кислорода в почвенном воздухе тем выше, чем выше температура почвы. Причина этого явления лежит в снижении растворимости кислорода в воде и в повышении процессов дыхания растений. Последнее связано с повышенным расходом кислорода.

Содержание кислорода в почве

Другая важная закономерность заключается в том, что рост корней может продолжаться при сравнительно низком содержании кислорода в почвенном воздухе, но при обязательном условии непрерывного поступления его из атмосферы.

Д.Бойтон о концентрации кислорода

Д. Бойтон получил очень интересные критические величины концентраций кислорода в почвенном воздухе для корней яблони. Если в период активного роста яблони диаметр корней превышает 1 мм, то низшим пределом содержания кислорода можно считать 3 %.

При концентрации кислорода менее 1 % корни заметно теряют в весе. Для активного роста кончиков корней оказалось необходимым повысить концентрацию кислорода до 5 – 10 %, а для появления новых корней – до 12 %. Однако для нормального хода поглощения воды и питательных веществ корнями содержание кислорода должно быть не ниже 15 %.

Различная реакция растений на содержание кислорода и углекислоты во многом зависит от особенностей самого растения, от его вида, анатомического строения и т.д.

И.Б.Ревут о кислороде в почве

Тем не менее И.Б. Ревут (1972) сообщает, что накопление в почвенном воздухе углекислоты в пределах до 10 %, а в некоторых случаях и более, при сравнительно высоком содержании кислорода (более 10 – 15 %) или при низком его содержании.

Но в условиях бесперебойного воздухообмена с атмосферным воздухом может лишь в очень слабой степени замедлить рост растений. В большинстве случаев это вообще не скажется на условиях их жизни. Содержание кислорода и углекислоты в почвенном воздухе является важным фактором жизнедеятельности почвенных организмов.

В зависимости от отношения микроорганизмов к кислороду они разделяются на аэробные – нуждающиеся в наличии свободного кислорода и анаэробные – не нуждающиеся в свободном кислороде, способные расти и развиваться в отсутствии воздуха.

Существует так же группа микроорганизмов переходного типа. Одни из них, будучи анаэробными, могут существовать и при широком доступе кислорода. Они носят название факультативных анаэробов.

Вместе с тем среди аэробов имеются такие, которые не могут развиваться в среде с большим процентом кислорода. К ним относятся, например, серобактерии, мирящиеся с содержанием кислорода до 3 %. Их называют микроаэрофильными.

И.П.Черечин о кислороде в почве

И.П. Черечин пришёл к заключению, что переход от аэробных условий к анаэробным при оптимальной температуре и влажности наблюдается при содержании кислорода около 2,5 % к объёму почвенного воздуха.

При низких положительных температурах или небольшом содержании влаги в почве анаэробные процессы не развивается даже при снижении концентрации кислорода до 0,5 %. Итого исследований и сделанные выводы представляют большой интерес для земледелия и почвоведения и почвоведения и поэтому они должны подвернуться дальнейшему уточнению.

Влияние почвенного воздуха на процессы, протекающие в почве. Почвенный воздух влияет на почвообразовательные процессы как изменение через микробиологические активности, так непосредственно. Так, растворённый кислород поддерживает окислительные свойства почвенного раствора.

Анаэробные условия в почве

Вызывают ряд восстановительных реакций как химических, так и биохимических. Среди них денитрификация – процесс восстановления нитратов до нитритов и далее до окислов азота и элементарного азота . Некоторые из многочисленных продуктов анаэробных процессов токсичны.

По данным Р. Бретфильда, Л. Батжера и И. Оскемпа, в зависимости от условий аэрации существенно изменяется состояние некоторых соединений в почве (табл. 2).

2. Форма химических соединений в зависимости от аэрации почвы

Химический элемент	Нормальная форма элемента в хорошо аэрированных почвах	Восстановленная форма в пересыщенных водой почвах
Углерод	СО₂	СН₂
Азот	NO₃	NH₂ и NH₃
Сера	SO₄	H₂S
Железо	F + + +	F + +
Марганец	Mn + + +	Mn + +

Аэрация оказывает существенное влияние на почвенные процессы через изменения микробиологической активности почвы.

В аэробных условиях, значительное число почвенных микроорганизмов принимает участие в разложении органического вещества, конечными продуктами которого является углекислота, вода, нитраты, сульфаты, а также соединения кальция, магния, железа и т.п.

В анаэробных условиях возникают совершенно иные продукты разложения органического вещества: метан, сероводород, аммиак, альдегиды.

Концентрация углекислоты играет важную роль в процессах в процессах выветривания первичных минералов в почвах. Повышенное содержание углекислоты воздействует на рН среды, почвенный раствор при этом подкисляется, резко меняется растворимость углекислого кальция.

Растворимость СаСО₃ при отсутствии углекислоты составляла 0,013 г/л воды, при содержании 0,03 объёмного процента углекислоты растворялось 0,0627 г/л, а при 10 % углекислоты – 0,4889 г/л (И.Б. Ревут, 1972).

В связи с тем, что углекислота заметно воздействует на реакцию среды, содержание её сказывается на формах состояния фосфорной кислоты. В кислых почвах преобладает форма , в то же время в щелочных почвах она переходит в форму, значительно менее доступную для растений.

Поэтому на щелочных почвах возрастание содержания углекислоты оказывается в некотором смысле полезным, так как подкисление раствора приводит к повышению растворимости фосфатов и их усвоения растениями.

Необходимо так же учитывать, что чем больше в почве углекислоты, тем больше её выделяется из почвы в приземный слой воздуха.

А повышение содержания углекислоты в зоне надземной части растений часто приводит к заметному повышению уровня фотосинтетической деятельности зелёных растений, а нередко и к заметному повышению их продуктивности.

К воздушным свойствам почвы относятся воздухоемкость и воздухопроницаемость.

Та часть объема почвы, которая занята воздухом при данной влажности, называется воздухоемкостью. Почвенный воздух заполняет все поры почвы, незанятые водой, и, следовательно, количество его зависит от пористости и влажности почвы. Чем выше пористость и меньше влажность почвы, тем больше в ней воздуха.

Очень важным воздушным свойством почвы является воздухопроницаемость, т.е. способность почвы пропускать через себя воздух. Воздухопроницаемость является непременным условием газообмена между почвой и атмосферным воздухом. Чем она полнее выражена, тем лучше происходит газообмен, тем больше в почвенном воздухе содержится кислорода и меньше углекислого газа. Воздух в почве передвигается по порам, не заполненным водой и не изолированным друг от друга. Чем крупнее поры аэрации, тем лучше выражена воздухопроницаемость. На структурных почвах, где наряду с капиллярными порами имеется достаточное количество крупных некапиллярных пор, создаются наиболее благоприятные условия для воздухопроницаемости.

Процессы обмена почвенного воздуха с атмосферным называют аэрацией или газообменом. Газообмен осуществляется через систему воздухоносных пор почвы, сообщающихся между собой и с атмосферой. К факторам, вызывающим газообмен, относятся:

2) изменение температуры почвы;

3) изменение барометрического давления;

4) изменение количества влаги в почве под влиянием осадков, орошения и испарения;

5) влияние ветра;

6) изменение уровня грунтовых вод или верховодки.

Диффузия – процесс перемещения газов в соответствии с их парциальным давлением. Поскольку в почвенном воздухе концентрация кислорода всегда меньше, а углекислого газа больше, чем в атмосфере, то под влиянием диффузии создаются условия для непрерывного поступления кислорода в почву и выделения СО2 в атмосферу.

Изменение температуры и барометрического давления также обусловливает газообмен, так как при этом происходит сжатие или расширение почвенного воздуха. По расчетам Н.П. Поясова, во время дневного нагревания темно-каштановой почвы, из слоя от поверхности до глубины проникновения суточной температурной волны выталкивается около 1,4 % почвенного воздуха, что говорит о малой эффективности этого фактора газообмена.

Поступление влаги в почву с осадками или при орошении вызывает сжатие почвенного воздуха, его выталкивание наружу и засасывание атмосферного воздуха. Выпадающие дожди, по подсчетам Роммеля, могут обеспечить лишь 6-8 % всего газообмена. Газообмен происходит и при испарении воды из почвы, когда на место испарившейся воды поступает равное по объему количество атмосферного воздуха. Поскольку этот процесс протекает медленно, то и его значение в газообмене незначительно.

Влияние ветра на газообмен обычно невелико и зависит от скорости ветра, от макро- и микрорельефа, от структуры почвы и характера ее обработки. Наибольший газообмен под влиянием ветра проявляется на пористых почвах без растительности.

Все рассмотренные факторы газообмена действуют в природных условиях совместно, и в процессе газообмена проявляется их суммарный эффект. Однако главным и непрерывно действующим фактором поступления кислорода в почву и удаления углекислого газа из нее следует признать диффузию.

Климат – это многолетний режим погоды, сложившийся в определенной местности. Он зависит от географической широты, рельефа, высоты над уровнем моря, удаленности от мирового океана. Климатические особенности региона определяются температурой , количеством осадков, влажностью воздуха, силой и направлением ветра, атмосферным давлением.

Самое большое влияние на почвообразование оказывают:

Температура
Количество и режим осадков
Скорость и сила ветра

Подробнее об этих климатических факторах мы расскажем далее.

Температура

Годовая температура зависит от широты, на которой расположена климатическая зона. На нее влияет угол падения солнечных лучей. Показатель изменяется с увеличением высоты над уровнем моря – в горах он всегда ниже. Подробнее об этом вы можете узнать в статье Рельеф как фактор почвообразования.

Для определения климатической зоны суммируют годовое количество температур со значением больше +10°С. Такой показатель соответствует вегетационному периоду растений и времени самого активного почвообразования.

В таблице показаны основные климатические зоны в зависимости от температуры:

Климатическая зона	Сумма годовых температур выше +10°С
Холодная (полярная)	400-600
Умеренно-холодная (бореальная)	600-2400
Умеренно-тёплая (суббореальная)	2400-4000
Тёплая (субтропическая)	4000-8000
Жаркая (тропическая)	Больше 8000

Также при описании климатических поясов приводят значение среднегодовой температуры , максимальных и минимальных значений за весь период наблюдения, год, сезон, месяц.

Длительный период с отрицательными температурами замедляет почвообразование. В таких условиях растительность плохо развивается, дает мало опада, в почву попадает небольшое количество органики. Микрофлора большую часть года остается малоактивной. Она плохо размножается, число бактериальных клеток и грибков в земле снижено. При разложении органических веществ образуется больше фульвокислот, которые легко растворяются и вымываются из почвы, повышают ее кислотность.

При слишком высоких температурах (больше +35°) усиливается испарение влаги. Это ведет к замедлению деятельности микроорганизмов. Минеральные вещества в этом случае хуже усваиваются растениями.

Самый оптимальный температурный режим – в умеренно-теплой и теплой климатических зонах. Здесь чередуются холодная зима, жаркое лето и мягкий период межсезонья. Весной и осенью идет активное разложение органики, а летом и зимой – закрепление ее в верхних слоях.

Почвообразование зависит не только от температуры воздуха, но и от теплового режима плодородного грунта.

Он включает такие свойства:

Теплопоглощение
Это способность почвы поглощать и удерживать тепло (энергию солнца). Она определяется по альбедо – п р оценту отраженной солнечной энергии.
Теплоемкость
Это способность грунта поглощать тепло. Измеряется свойство в калориях, необходимых для нагревания 1 г (или 1 см3) почвы на 1°С.
Теплопроводимость
Это способность почвенного покрова проводить тепло.

На тепловой режим влияют:

Цвет
Чем темнее грунт, тем лучше он поглощает и удерживает тепло.
Структура
Пористые грунты хуже проводят тепло, но лучше его аккумулируют.
Состав
Проводимость тепла лучше у почв с высоким содержанием минеральных веществ.
Влажность
Вода лучше проводит тепло и медленнее нагревается, чем воздух.

Температура грунта – это динамичный показатель. Она колеблется в течение суток. Самые высокие значения фиксируются около 13:00 часов, самые низкие – перед восходом солнца. Суточные колебания наиболее вы р ажены на поверхности грунта и затухают на глубине 50 см. В плотных почвах они выражены слабее, чем в рыхлых. Перепады температур влияют на жизнедеятельность микрофлоры и скорость разложения органики. Чтобы в почве накапливался гумус, необходимы периоды замедления биохимических процессов.

Температура почвы изменяется и на протяжении года.

По особенностям сезонных колебаний тепловой режим разделяют на:

Мерзлотный
Он наблюдается в холодном климате. Температура почвы практически круглый год отрицательная. В самые теплые недели она прогревается на глубину 0,2 м до 20°С. Ниже этой отметки – вечная мерзлота.
Длительно сезонно промерзающие
До плюсовых температур почва прогревается не более, чем на 5 месяцев. Максимальная температура на глубине 0,2 м – 25°С. Промерзание в зимние месяцы не достигает вечной мерзлоты. Такой тепловой режим наблюдается в бореальном климате (таежной зоне).
Сезонно промерзающие
Показатель с р еднегодовой температуры плюсовой. Промерзание длится не больше 2-х месяцев. Температура на глубине 0,2 м от +25°С до +30°С. Такой режим характерен для почв умеренно-теплого (суббореального) климата.
Непромерзающие
Температура на протяжении года никогда не опускается ниже ноля, почвы не замерзают. Этот тепловой режим свойственен грунтам субтропической и тропической зон.

Наиболее оптимальные условия для почвообразования возникают при сезонно промерзающем и непромерзающем режиме. Но на процесс влияют и другие факторы. О них мы поговорим дальше.

Количество и режим осадков

Скорость образования почвы и ее качество во многом зависят от влажности. Вода обеспечивает поступление к растениям питательных элементов, влияет на жизнедеятельность микрофлоры, качество разложения органики. Вредным является как недостаток, так и переизбыток влаги.

Основное количество воды в почву попадает из атмосферных осадков. Часть из них испаряется. Соотношение поступившей и испарившейся влаги называется коэффициентом увлажнения (КУ). По этому показателю в пределах температурных климатических зон выделяют области с разной степенью влажности.

В таблице приведены названия этих областей и характерные для них разновидности плодородных грунтов (детальнее о них вы можете прочитать в статье Типы почв).

Климатические области	Тип почвы и растительности	Коэффициент увлажнения (КУ)
Избыточно влажные (супергумидные)	Тундры и хвойная тайга с глееподзолистыми и тундровыми почвами	Больше 1 , 33
Влажные (гумидные)	Хвойно-лиственная смешанная тайга с подзолистыми и дерново-подзолистыми почвами	1,33-1,1
Полувлажные (семигумидные)	Лесостепь с серыми лесными почвами и типичными черноземами	1,0-0,77
Полузасушливые и засушливые (субаридные)	Южные степи с обыкновенными черноземами	0,77-0,44
Очень засушливые (субаридные)	Сухие степи с каштановыми почвами	0,44-0,33
Полусухие и сухие (семиаридные)	Полупустыни со светло-каштановыми и бурыми пустынными почвами	0,33-0,12
Очень сухие (аридные)	Пустыни с серо-бурыми почвами и такирами	Меньше 0,12

Коэффициент увлажнения больше 1, если количество осадков превышает их испарение, меньше 1 – при обратной ситуации. Самые оптимальные условия для почвообразования в тех областях, где КУ близок к единице. Именно там образуются самые плодородные почвы – типичные черноземы.

При описании климатических зон используется также показатель годового количества осадков. Он измеряется в миллиметрах. В северных регионах с высокой влажностью грунтов за год может выпадать 500-700 мм дождя и снега. В тундре их количество меньше – около 250-350 мм. Но большая часть замерзает и слабо испаряется , поэтому почва переувлажняется.

В лесостепи и степи за год выпадает 200-550 мм осадков, в сухих степях – 150-300 мм, в полупустынях 100-200 мм, в пустынях обычно меньше 100 мм. Самые высокие показатели в тропиках – 800-1000 мм. Но все эти цифры условные. Ведь в некоторых регионах годовое количество осадков может выпасть за 6 месяцев, а остальные полгода будет идти сухой сезон почти без дождя.

Увлажнение, испарение, годовое количество осадков, структура почвы, ее способность поглощать и задерживать влагу формируют водный режим. Он влияет на растительность и процессы почвообразования.

Выделяют следующие водные режимы почвы:

Мерзлотный
Он формируется в районах вечной мерзлоты. Во время лета верхние слои оттаивают, а нижние остаются замерзшими. На границе образуется верховодка – тонкий слой воды. По капиллярам жидкость поднимается в верхние слои профиля, в результате почва всегда максимально насыщена влагой. Это способствует оглееванию – разложению органики анаэробными организмами в отсутствии кислорода. Глеевый слой имеет серо-зеленый или голубоватый оттенок, повышенную кислотность, в нем много солей алюминия, железа, марганца. Плодородие такой почвы очень низкое.
Водонасыщенный
Режим характерен для болотных грунтов. Вода поступает из атмосферы и слабо испаряется. Почва постоянно насыщена влагой. В результате формируются торфяники – кислые почвы с полуразложившимися растительными остатками. Растительность на них скудная , в основном мох, осока, иногда мелкие кустарники и деревья (сосна, ольха). Почвы могут стать плодородными после осушения болот.
Периодически водонасыщенный

Такой режим характерен для территорий, где дожди выпадают в определенные сезоны, постоянно меняется уровень грунтовых вод. Насыщенность почвы влагой колеблется от полной до частичной. Основной тип грунта при таком режиме – верховой торф.

Промывной
Режим территорий, в которых годовое количество осадков превышает испарение. Он характерен для тайги, смешанных хвойно-лиственных лесов, экваториальных, тропических и субтропических влажных лесов. Вода проходит через все почвенные слои и достигает грунтовых вод. Вместе с ней вымываются минеральные соли, органические вещества. В результате формируются кислые почвы с высоким содержанием растворимых фульвокислот (подзолистые, дерново-подзолистые, красные тропические). Гуммозный слой у них тонкий, реакция кислая, плодородие низкое или среднее.
Периодически промывной
Это режим лесостепной зоны, где объем осадков и испарения одинаковый (КУ близок 1). Влага из верхних слоев достигает грунтовых вод раз в 10-15 лет после очень снежной зимы или дождливого лета. Периодически весь почвенный профиль насыщается водой. Такой режим считается очень благоприятным для формирования плодородной почвы. Питательные вещества тут не вымываются, а надежно закрепляются в ве р хних слоях. Влажность оптимально подходит для жизнедеятельности микроорганизмов и доставки растениям питательных элементов. Здесь распространены типичные и выщелоченные черноземы с высоким плодородием.
Промывной сезонно-засушливый
Это режим тропических саванн. В сезон дождей осадки достигают подземного водоносного горизонта. Это приводит к вымыванию органики из верхних слоев почвы. В сухой сезон влага остается на поверхности почвы, но быстро испаряется. Процессы почвообразования резко замедляются, травы отмирают. В таких условиях образуются кислые почвы с преобладанием фульвокислот. Плодородие у них среднее или низкое, слой гумуса достаточно тонкий. Почвы быстро истощаются и деградируют после начала обработки.
Непромывной
При этом режиме влаги испаряется больше, чем поступает в грунт. Земля промачивается на 0,5-2 м, ниже грунт остается практически сухим. Непромывной режим характерен для сухих степей и саванн. Почва в таких условиях скудная, с низким содержанием гумуса. В умеренном климате это каштановые грунты, в тропиках – красно-бурые. Земледелие продуктивно только при регулярном поливе или после оборудования систем орошения.
Аридный
При таком режиме испарение в 2-4 раза превышает количество осадков. Почва всегда сухая, биологические и биохимические процессы в ней сильно замедлены. Режим характерен для полупустынь и пустынь. При нем формируются грунты с очень тонким слоем гумуса (серо-бурые, серые пустынные, такиры). Лишь на некоторых из них можно выращивать сельскохозяйственные культуры после орошения, остальные служат субстратом только для пустынной растительности.

Существуют режимы, которые зависят от уровня грунтовых вод , близлежащих водоемов, влияния человека. О них мы поговорим в других соответствующих статьях.

Скорость и сила ветра

Сильные ветры характерны для равнин, местностей с большими перепадами суточных температур. Существуют территории, над которыми часто образуются циклоны и антициклоны. Здесь возникают ураганы, которые имеют большую разрушительную силу.

Ветер играет важную роль в выветривании горных пород. Вместе с водой он разрушает целые массивы, превращает их в рухляк. На таком материале и начинается почвообразование.

Ветер может переносить на расстояние семена. Это ведет к заселению растений на новых участках и активизации почвообразовательного процесса. Вместе с воздухом перемещаются облака, что дает возможность распределяться осадкам на больших территориях.

Влияние ветра бывает и негативным. В пустынных областях периодически возникают бури, вследствие которых тонкий плодородный слой почвы заносится песком. Горячий суховей сжигает скудную растительность. Таким образом в почву попадает меньше питательных веществ, резко падает ее продуктивность.

В северных регионах зимой ветер перемещает снег. В результате почва промерзает и увлажняется неравномерно. В приморских районах ветром с моря приносится соленая вода. Если такое явление регулярное, почвы засаливаются.

На открытых пространствах ветер вызывает эрозию грунтов. Он сносит плодородный слой почвы, влияет на рельеф местности (провоцирует образование оврагов, выравнивает холмы, мелкие пылевидные и песчаные частицы засыпают низины).

Климат – один из важнейших факторов почвообразования. Его влияние начинается уже на начальном этапе , когда горная порода превращается в рухляк и заселяется первыми живыми организмами. От него зависят разнообразие и особенности флоры и фауны, скорость биологических и биохимических процессов, тип и количество органики. Климат определяет температурный и водный режим почвы. Поэтому при классификации плодородных грунтов их разделяют на группы в зависимости от климатических зон.

Читайте также: