Поиск

Сезонные почвообразовательные процессы, связанные с влиянием климата
28.10.2015

Ведущая роль в почвообразовании принадлежит деятельности организмов, в особенности растениям; тем не менее важнейшим обязательным элементом почвообразовательного процесса является вся совокупность механических, химических и физико-химических изменений почвообразующей породы и минералов, растворение, выщелачивание и перераспределение солей, коллоидных растворов и суспензий в почвенной толще и ландшафте. Все эти явления тесно связаны с влиянием климата.

Сезонное разбавление и нисходящие движения почвенных растворов

Почти во всех климатических областях мира, хотя и в разной степени выраженности, существует сезонная циклическая последовательность метеорологических условий и смены времен года. Влажные сезоны года сопровождаются поступлением на поверхность и в толщу почв больших количеств воды, что обусловливает разбавление почвенных растворов и развитие сезонных (постоянных или периодических) нисходящих токов. Глубина нисходящего движения растворов зависит от проницаемости материнской породы, климатических условий и рельефа местности.
В пустынях сезонное нисходящее движение почвенных растворов может быть не ежегодным и ограничиваться лишь несколькими сантиметрами. В условиях степей и саванн сезонное нисходящее движение влаги распространяется на глубину 50—70 см, а иногда 2—3 м.
Во влажных областях в дождевой сезон нисходящим движением влаги захвачены обычно не только верхние горизонты почвы, но и весь комплекс почвенных горизонтов и коры выветривания. При этом почвенные растворы нисходящим током сбрасываются глубоко в подпочвенные водоносные горизонты. Происходит сквозное промачивание и промывание почвы на глубины 5—10 м, до уровня грунтовых вод. Такой тип сезонного увлажнения характерен для северных лесных областей, для лесных субтропических и тропических областей. В областях муссонного климата наиболее влажным сезоном года обычно является лето. Тогда же происходит максимальное разбавление и вынос почвенных растворов в нисходящем направлении.
Сезонное увлажнение почв и развитие нисходящих токов влаги нередко сопровождаются развитием анаэробных условий и усилением восстановительных реакций, переводящих соединения железа и марганца в подвижные формы. Это явление усиливается при менее проницаемых почвообразующих породах и плохом естественном дренаже. В период сезонного промывания в почве преобладают процессы растворения, гидролиза соединений и процессы их выщелачивания и выноса.
Сезонное концентрирование и восходящее движение почвенных растворов

Смена влажных времен года сухими и жаркими сопровождается развитием в почвенной толще процессов испарения, возрастанием концентрации растворов и передвижения их в восходящем направлении. Испарение в различных климатических условиях колеблется в пределах от сотни до тысяч миллиметров в год; соответственно и интенсивность восходящих токов почвенных растворов будет различной.
Весьма сильным фактором, способствующим восходящему движению почвенных растворов, является транспирация. Растения, особенно древесные, способны транспирировать тысячи миллиметров влаги в год. Потребление почвенной влаги корневой системой растений сопровождается непрерывными притоками почвенных растворов сбоку и снизу. Чем ближе расположен к поверхности уровень грунтовых вод, тем больше влияние грунтовых вод нa почвообразовательный процесс. Чем ближе уровень грунтовых вод, тем интенсивнее проявляется в почвообразовании роль сезонного восходящего тока почвенных растворов.
При близких к поверхности грунтовых водах (1—3 м) в условиях сухого и жаркого климата развивается постоянный интенсивный восходящий ток почвенно-грунтовых вод в виде капиллярной влаги. Этим путем может испаряться значительно больше влаги, чем выпадает с атмосферными осадками. В сухие периоды испарения и восходящего тока сильно возрастает концентрация почвенных растворов, в почве происходит накопление растворимых солей, накопление и коагуляция почвенных коллоидов, синтез новых соединений, в том числе и глинных минералов.
В сухие сезоны года возрастает степень аэрации почвенного раствора и увеличивается значение окислительных реакций. Подвижность соединений железа и марганца резко уменьшается, и они переходят в осадок.
Сезонное замерзание, размерзание, высыхание

Сезонные смены температуры, ведущие к замерзанию и размерзанию почвы, также сопровождаются глубокими, часто необратимыми изменениями в почвах и являются типичными элементами почвообразовательного процесса, связанными с особенностями холодного климата.
При замерзании происходит осаждение солей из раствора, коагуляция коллоидных соединений, их обезвоживание и структурообразование почвенной массы. Глубокое промерзание при низких температурах (-20, -40°) стерилизует почву, и часть низших организмов погибает.
Сходные изменения (выпадение в осадок, коагуляция, частичная стерилизация) происходят три сезонном сильном высыхании и нагревании: дегидратация коллоидов и их кристаллизация, кристаллизация солей, обезвоживание глин, отмирание или инцистирование низших организмов.
Замерзшая вода в почве перестает передвигаться, сохраняясь до весны, и, когда мерзлотные горизонты оттаивают, почва переувлажняется. Мерзлота вообще сохраняет влагу в почвах и летом является дополнительным источником водного питания растений.
Сезонное передвижение растворов в ландшафте

Наряду с вертикальным восходящим и нисходящим сезонным периодическим передвижением почвенных растворов, продуктов выветривания и почвообразования, в ходе почвообразовательных процессов столь же большая роль принадлежит сезонному передвижению растворов в ландшафте по уклону местности.
Дождевые и снеговые воды в виде делювиальных и пролювиальных потоков ежегодно уносят с положительных форм рельефа и откладывают в отрицательных формах рельефа твердые частицы почв, органическое вещество, коллоидные соединения, легкорастворимые соли.
Весьма большую роль в почвообразовании играет сезонный внутри-почвенный боковой сток растворов. Водонепроницаемые подпочвенные горизонты, глинистые подстилающие прослои, замерзшие слои почв ранней весной задерживают нисходящий ток влаги, накапливают свободные гравитационные воды («верховодка»), которые начинают медленно стекать по уклону местности по поверхности водонепроницаемого горизонта.
Делювиальный внутрипочвенный сток выносит продукты почвообразования и выветривания с участков, расположенных на повышенных элементах рельефа. Пониженные элементы рельефа, куда направлен внутрипочвенный сток, получают растворенные в воде вещества: легкорастворимые соли, подвижные органические соединения, соединения железа, марганца, кремнезема, алюминия, микроэлементы.
Еще большую роль в горизонтальном перераспределении продуктов выветривания и почвообразования играет местный поток временных грунтовых вод. Верхний горизонт грунтовых вод тесно связан с почвой и своим химическим составом отражает и обусловливает направление почвообразовательного процесса.
Грунтовые воды, перемещаясь по уклону местности от водоразделов в балки, поймы, реки, овраги, озера, выносят в растворенной форме попадающие в них продукты почвообразования и выветривания.
Чем влажнее климат, тем интенсивнее питание почвенно-грунтовых вод путем инфильтрации атмосферных осадков, тем интенсивнее вынос грунтовыми водами продуктов выветривания и почвообразования. Там, где грунтовые воды приближаются к поверхности или выходят на дневную поверхность и расходуются на испарение, в больших количествах накапливаются принесенные ими соединения. В этом заключается, в частности. причина высокой засоленности и карбонатности равнинных низменностей в пустынях, где полностью испаряются все наземные и подземные водные растворы, приходящие со стороны возвышенностей, и где нисходящие токи влаги почти не выражены.
Воды поверхностного и внутрипочвенного грунтового стока собираются также в ручьях и реках. Поэтому ручьи и реки играют очень большую роль в перераспределении продуктов выветривания и почвообразования.
Боковое и горизонтальное перераспределение продуктов почвообразования и выветривания с сезонными движущимися растворами является одной из причин развития глубоких различий между почвами влажных и сухих областей, а также низменностей, террас, водоразделов и гор.