Как горные породы влияют на почву
Обновлено: 18.09.2024
Литосфера, т.е. твердая оболочка земного шара, состоит из закономерных ассоциаций различных минералов, образующих определенные типы горных пород.
Верхние горизонты этих пород под воздействием климатических и биологических факторов превращаются в почвы. Различия в свойствах почвообразующих горных пород наследуются почвами. Однотипные почвы, образовавшиеся на неодинаковых горных породах; всегда различаются. Особенно велико влияние горных пород на начальных стадиях почвообразовательного процесса. Механические свойства горных пород, их плотность и проницаемость, минералогический состав, и химические особенности существенно сказываются скорости и направлении почвообразовательного процесса.
Первоначальный запас горных породах фосфора, кальция, серы, калия и других элементов в значительной степени определяет уровень и устойчивость естественного плодородия почв, особенно во влажном климате. При равнинном рельефе вариации свойств почвообразующих пород обычно незначительны. В странах горного рельефа пестрота горных пород исключительно велика, и там прямое их влияние на особенности почвообразования наиболее резко выражено. Горные породы обычно разделяют на три большие группы: магматические (или массивно-кристаллические), осадочные и метаморфические.
15. Роль горных пород в рельефообразовании.
В формировании рельефа большое морфологическое значение имеет такое свойство горных пород как растворимость. В местах широкого развития этих пород формируются особые морфологические комплексы, обусловленные так называемыми карстовыми процессами. В рельефе находит отражение и такое свойство горных пород, как просадочность. Этим свойством, выражающимся в уменьшении объема породы при ее намокании, лессы и лёссовидные суглинки. В результате просадки в областях распространения этих пород обычно образуются неглубокие отрицательные формы рельефа. В конечном счете совокупность физических и химических свойств горных пород приводит к тому, что устойчивые породы образуют, как правило, положительные формы рельефа, менее стойкие - отрицательные.
Горные породы, из которых формируется почва, называются почвообразующими, или материнскими.
Почвообразующие породы характеризуются по их происхождению, составу, строению и свойствам. Почвообразующая порода является материальной основой почвы и передает ей свой механический, минералогический и химический состав, а также физические и химические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются в различной степени под воздействием почвообразовательного процесса.
Свойства и состав материнских пород влияют на состав поселяющейся растительности, ее продуктивность, на скорость разложения органических остатков, качество образующегося гумуса, особенности взаимодействия органических веществ с минералами и другие стороны почвообразовательного процесса.
Главными почвообразующими породами являются рыхлые осадочные.
Осадочныепороды — отложения продуктов выветривания массивно кристаллических пород или остатков различных организмов. Они подразделяются на обломочные, химические осадки и биогенные.
К наиболее распространенным осадочным породам относятся континентальные четвертичные отложения: ледниковые, водно-ледниковые, лессы и лессовидные суглинки, элювиальные, аллювиальные, делювиальные, пролювиальные, эоловые, менее распространены озерные, морские. Они различаются по характеру сложения, влагоемкости, водопроницаемости, порозности, что определяет водно-воздушный и тепловой режимы.
Биологический фактор почвообразования
Под биологическим фактором почвообразования понимается многообразное участие живых организмов и продуктов их жизнедеятельности в почвообразовательном процессе.
Наиболее могущественным фактором, оказывающим влияние на направление почвообразовательного процесса, являются живые организмы. Начало почвообразования всегда связано с поселением организмов на минеральном субстрате. В почве обитают представители всех четырех царств живой природы — растения, животные, грибы, прокариоты. Пионерами в освоении и преобразовании косного минерального вещества в почве яляются различные виды микроорганизмов, лишайники, водоросли. Они еще не создают почву, они готовят биогенный мелкозем — субстрат для поселения высших растений — основных продуцентов органического вещества. Именно им, высшим растениям, как главным накопителям вещества и энергии в биосфере, и принадлежит ведущая роль в процессах почвообразования
Роль древесной и травянистой, лесной и степной или луговой растительности в процессах почвообразования существенно различна.
Под лесом опад, являющийся главным источником гумуса, поступает преимущественно на поверхность почвы. В меньшей степени в гумусообразовании участвуют корни древесной растительности.
В смешанных и, особенно, в широколиственных лесах лиственный опад более мягкий, содержит в своем составе высокое количество оснований, богат азотом. Процесс минерализации ежегодного опада в основном совершается в течение годового цикла. В лесах подобного типа в гумусообразовании принимает большое участия опад травянистой растительности. Освобождающиеся при минерализации опада основания нейтрализуют кислые продукты почвообразования, синтезируется более насыщенный кальцием гумус гуматно-фульватного типа.
Иной характер поступления органических остатков и химических элементов в почву наблюдается под пологом травянистой степной или луговой растительности. Основным источником образования гумуса является масса отмирающих корневых систем и в значительно меньшей степени надземная масса (степной войлок, семена растений и т. д.). Это объясняется тем, что биомасса корней у травянистой растительности (в отличие от древесной) обычно значительно преобладает над надземной биомассой. Опад травянистой растительности в отличие от опада древесных пород характеризуется более тонкой структурой, меньшей механической прочностью, высокой зольностью, богатством азотом и основаниями.
Почвообразовательный процесс, протекающий под влиянием травянистой растительности, носит название дернового процесса.
Наряду с высшей растительностью большое влияние на процессы почвообразования оказывают многочисленные представители почвенной фауны — беспозвоночные и позвоночные, населяющие различные горизонты почвы и живущие на ее поверхности.
Функции беспозвоночных и позвоночных животных важны и разнообразны; одна из них — разрушение, измельчение и поедание органических остатков на поверхности почвы и внутри ее.
Вторая функция почвенных животных выражается в накоплении в их телах элементов питания и главным образом в синтезе азотсодержащих соединений белкового характера. После завершения жизненного цикла животного наступает распад тканей и возврат в почву накопленных в телах животных веществ и энергии.
Деятельность роющих животных оказывает большое влияние на перемещение масс грунта и почвы, на формирование своеобразного микро- и нанорельефа. В некоторых случаях перерытость почв и выбросы на поверхность достигают таких размеров, что возникает необходимость введения в номенклатуру почв специальных определений (например, карбонатный перерытый чернозем). Профиль таких почв имеет рыхлое, кавернозное строение, почвенные горизонты часто перемещены и трансформированы.
Таким образом, в почвообразовании участвуют три группы организмов — зеленые растения, микроорганизмы и животные, образующие на суше сложные биоценозы. Вместе с тем функции каждой из этих групп как почвообразователей различны.
Зеленые растения являются единственным первоисточником органических веществ в почве, и основной функцией их как почвообразователей следует считать биологический круговорот веществ — поступление из почвы элементов питания и воды, синтез органической массы и возврат ее в почву после завершения жизненного цикла.
Основными функциями микроорганизмов как почвообразователей являются разложение растительных остатков и почвенного гумуса до простых солей, используемых растениями, участие в образовании гумусовых веществ, в разрушении и новообразовании почвенных минералов.
Основными функциями почвенных животных является разрыхление почвы и улучшение ее физических и водных свойств, обогащение почвы гумусом и минеральными веществами.
ЛЕКЦИЯ 3.Свойства почв и ее структура
1.Морфологические признаки почв 34
1.1.Строение почвы 34
1.2.Окраска почвы 38
1.3.Гранулометрический состав почв и его агрономическое значение 40
2. Органические и органо-минеральные вещества в почвах 43
2.1.Влияние условий почвообразования на гумусообразование 43
2.2.Состав гумуса 44
2.3. Гумусовое состояние почв 48
Краткий конспект Лекции 3 49
1.Морфологические признаки почв
В процессе почвообразования горная порода приобретает многоуровневую морфологическую организацию. Существуют морфоны 1,2, 3, 4,5 порядков. Для выделения морфонов существует система морфологических признаков почвы.
Морфологические признаки почвы – система показателей, позволяющей отличать морфологические элементы один от другого.
К внешним морфологическим признакам относятся:
мощность профиля и отдельных горизонтов,
Всякая почва представляет собой систему последовательно сменяющих друг друга по вертикали генетических горизонтов — слоев, на которые дифференцируется исходная материнская горная порода в процессе почвообразования.
Эта вертикальная последовательность горизонтов получила название почвенного профиля.
Почвенным профилем называется определенная вертикальная последовательность генетических горизонтов в пределах почвенного индивидуума, специфическая для каждого типа почвообразования.
Почвенный профиль представляет первый уровень морфологической организации почвы как природного тела, почвенный горизонт — второй.
Профиль почвы характеризует изменение ее свойств по вертикали, связанное с воздействием почвообразовательного процесса на материнскую горную породу. Главные факторы образования почвенного профиля, т. е. дифференциации исходной почвообразующей породы на генетические горизонты, —
это, во-первых, вертикальные потоки вещества и энергии (нисходящие или восходящие в зависимости от типа почвообразования и его годовой, сезонной или многолетней цикличности)
и, во-вторых, вертикальное распределение живого вещества (корневые системы растений, микроорганизмы, почвообитающие животные).
Строение почвенного профиля, т. е. характер и последовательность составляющих его генетических горизонтов, специфично для каждого типа почвы и служит его основной диагностической характеристикой. При этом имеется в виду, что все горизонты в профиле взаимно связаны и обусловлены.
Почвенный горизонт, в свою очередь, также не является однородным и состоит из морфологических элементов третьего уровня — морфонов, под которыми понимаются внутригоризонтные морфологические элементы.
На четвертом уровне морфологической организации выделяются почвенные агрегаты, на которые естественно распадается почва в пределах генетических горизонтов.
Следующий, пятый уровень морфологической организации почвы можно обнаружить уже только с помощью микроскопа. Это микростроение почвы, изучаемое в рамках микроморфологии почв.
Какие условия влияют на формирование?
Почва — природная оболочка земли, верхний слой суши, покрывающей поверхность нашей планеты. Почвообразование происходило на протяжении многих миллионов лет под действием внешних природно-климатических факторов на горные породы. Земля обладает своим уникальным составом и строением. Почва является одной из важнейших составляющих биоценоза, именно в ней осуществляется поддержание экологических связей живых существ с жидкой, газообразной и твердой оболочкой Земли.
На процессы почвообразования прямо влияют внешние природные факторы, в которых он протекает, а также их сочетания.
Остановимся подробнее на каждой составной части схемы почвообразования.
- Почвообразующие породы. Весь почвенный покров на нашей планете сформировался из горных пород, именно поэтому их химический состав играет определяющую роль в формировании свойств земли и ее качества. На направленность процесса почвообразования влияют такие свойства материнских пород, как их плотность, пористость, теплопроводность и габариты микрочастиц.
- Климат. Воздействие климата на формирование грунтов многообразно. Ключевыми факторами становятся тепловой режим и уровень влажности, а также перераспределение воздушных масс в пространстве. От климата косвенно зависит и плодородие, поскольку определяет присутствие растительных сообществ особых типов.
- Флора и фауна. По мере развития корневая система растений пронизывает материнскую породу и доставляет на поверхность грунта минеральные вещества. Соединяясь с продуктами жизнедеятельности животных, они формируют органические соединения и обуславливают плодородие земли.
- Рельеф. Это косвенный фактор. Он влияет не на сам процесс почвообразования, а на перераспределение тепла и влаги в окружающей материнскую породу среде. Так, в низинах скапливается вода, а на возвышенностях и холмах она не задерживается — уровень влаги влияет на скорость разложения растительных остатков в земле. Южные склоны обычно получают больше тепла, чем северные — в теплой среде почвенные микроорганизмы более активны. На высоких участках более выражены процессы выветривания, а значит, горные породы быстрее растрескиваются и рассыпаются.
- Возраст почвы. Почвенный покров, как любое другое природное тело, постоянно развивается, изменяет свой состав и структуру. Тот тип грунта, который мы видим сейчас — лишь один из этапов непрерывного процесса почвообразования. Даже если внешние факторы останутся неизменными, то верхний слой земли все равно будет подвергаться преобразованиям. Возраст может быть абсолютным и относительным. Под абсолютным подразумевается время с момента образования почвенного покрова до нынешней ступени развития. Однако далеко не все части суши на протяжении истории своего формирования были ею, многие образованы на месте бывших морей и океанов. Относительный возраст рассчитывают как разницу в развитии плодородного верхнего слоя в рамках одной территории.
В последнее столетие большое влияние на почвообразование влияет человек. Мелиоративные мероприятия, культивация полей, вырубка лесов, выбросы химических отходов — все это вносит свою лепту в изменение структуры и химического состава земли.
Как образуется почва?
Вопросы о том, как и в какой последовательности происходило образование почвы, занимает не одно поколение ученых-исследователей. Известно, что наша планета имеет плотное ядро, окруженное раскаленной мантией с вязкой структурой. Выше расположена внешняя кора, она состоит из горных пород. Около 4 миллиардов лет назад планета начала остывать, это сопровождалось выходом магмы на поверхность. В этом месте образовывались базальты, а под ними — граниты. На протяжении миллионов лет под действием внешних факторов происходил синтез новых веществ и изменял первичную материнскую породу.
После того как в земной атмосфере появился кислород, началось активное формирование осадочного слоя. В результате сильного нагрева горных пород в дневное время и последующего резкого охлаждения ночью происходило интенсивное выветривание. Оно привело к появлению трещин, со временем они углублялись и расширялись. В них проникала вода и замерзала, приводя к еще большему разрушению породы изнутри. Все эти физические воздействия приводят к тому, что горные породы дробились на обломки разной величины, постепенно они становились рыхлыми. Таким образом сформировались пески, гипс, известняк, а также глины.
Согласно данным исследований, в тот период на планете уже существовали простейшие одноклеточные и бактерии. Они питались атмосферным азотом и углеродом, поглощали минеральные компоненты материнской породы и довольно легко приспосабливались к изменяющимся условиям внешней среды.
В ходе жизнедеятельности они выделяли особые ферменты, способные растворять горные породы. Постепенно на их месте появлялись мхи и лишайники, которые продолжали разрушать горные породы. Отмирая, низшие растения разлагались микроорганизмами — это дало начало формированию первых плодородных горизонтов.
В этом слое содержались микро- и макроэлементы, необходимые для полноценного питания высших древесных и травянистых растений. Отмирающие части растений становились пищей для животных и бактерий. В процессе переработки они выделяли еще больше органических веществ, разрушающих горную породу. Благодаря этому в верхних слоях земли накапливался перегной. Таким образом, попадание растительных остатков в землю влекло за собой обогащение верхнего слоя биологически важными для растений элементами. Именно так происходила окончательная трансформация горных пород в землю. Этот процесс продолжается и по сей день.
В процессе биологических, физических и химических процессов формируется структура почвы — ее внутреннее строение из земляных комочков разной величины. Самые плодородные земли имеют мелкокомковатую или зернистую структуру, комочки в ней не превышают 1 см. В таких почвах образуется много пустот, они создают условия для поступления влаги и воздуха, что стимулирует усиленный рост числа полезных бактерий. Такой структурой отличаются черноземные грунты и близкие к ним почвы.
Какова роль живых организмов?
Большую роль в формировании почвы играют животные и растения. Листья, травинки, хвоя и ветки деревьев, попадая на землю, скапливались в верхнем слое. Они довольно быстро разлагаются и уже спустя 6 месяцев превращаются в удобрение высокого качества. В таком виде они расходуются растениями, а затем снова возвращаются в почву — происходит так называемый почвенный круговорот, который связывает в единое целое живую и неживую природу.
В процессе почвообразования активно участвуют и животные — полевки, кроты, суслики, а также черви и насекомые. По мере передвижения по грунту они разрыхляют землю и смешивают ее с гниющими растительными остатками. В результате улучшается химический состав почвы, она становится плодородной. Исследователи подсчитали, что, к примеру, кроты, прокапывая глубокие ходы, выкидывают на поверхность землю, богатую магнием, кальцием, железом и другими минералами.
За год в березовом лесу кроты поднимают наверх до 10 т гумусной земли на каждый гектар площади. Кроме того, в кротовинах накапливается вода, которая увлажняет землю и ускоряет процесс разложения растительных остатков.
Совокупность животных и растительных сообществ оказывает существенное влияние на почвообразование, улучшая структуру грунта, насыщая полезными веществами и тем самым повышая плодородие земли.
Читайте также: