Почвообразование. УЧЕНИЕ О ФАКТОРАХ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

 

 

Влияние климата на почвы. Радиационный баланс. Космический приток солнечной энергии солнечная постоянная

 

Климат как фактор почвообразования

 

Климат — статистический многолетний режим погоды, одна из основных географических характеристик той или иной местности — главный количественный показатель состояния атмосферы и воздействующих на почву атмосферных процессов, прежде всего поступления в почву тепла и воды. Поэтому, когда говорят о климате как факторе почвообразования, имеют в виду определенную часть атмосферы данной местности, характеризующуюся тем или иным климатическим режимом. Физическим телом природы при этом выступает атмосфера со всем комплексом протекающих в ней процессов и явлений, а климат служит статистическим отражением этих процессов.

 

В аспекте геологического времени климат — явление переменное. С изменением климата тесно связана история развития органического мира, а следовательно, и история развития почвенного покрова Земли. Климат играет важнейшую роль в закономерном размещении типов почв по лику земного шара, ему принадлежит огромная роль в установлении определенных циклов динамики почвообразовательных процессов, их специфике и направленности. С климатическими условиями связана энергетика почвообразования.

 

По определению С. В. Калесника, климат Земли есть результат взаимодействия многих природных факторов, главные из которых: а) приход и расход лучистой энергии Солнца; б) атмосферная циркуляция, перераспределяющая тепло и влагу; в) влагооборот, неотделимый от атмосферной циркуляции. Каждый из перечисленных факторов зависит от географического положения местности (широты, высоты над уровнем моря и т. д.).

 

Ведущим фактором «общеземного» климата является солнечная радиация, количество которой сильно различается в зависимости от местоположения данной территории.

 

Радиационным балансом, или остаточной радиацией подстилающей поверхности, принято называть разность между радиацией поглощенной земной поверхностью и эффективным излучением.

 

 

Космический приток солнечной энергии (солнечная постоянная) на верхней границе атмосферы составляет около 8,4 кДж/(см2 • мин). Однако поверхности Земли достигает не более 50% солнечной энергии, так как примерно 30% ее отражается от атмосферы в Космос, 20% поглощается парами воды и пылью в атмосфере и остаток достигает поверхности Земли в виде рассеянной радиации. Наблюдается закономерное нарастание поступления солнечной энергии от полюсов к экватору.

 

Радиационный баланс зависит от многих факторов — от широты местности, характера подстилающей поверхности, степени увлажненности территории. В пределах тропических, умеренных и частично полярных широт радиационный баланс имеет положительное значение, но в Центральной Арктике годовой радиационный баланс отрицательный и равен — 11 кДжДсм2 • год), а во внутренних районах Антарктиды он достигает — 42 кДжДсм • год). Максимальный радиационный баланс на материках не превышает 336—339 кДж/ (см2* год).

 

В соответствии с поступлением тепла на поверхности Земли формируются термические пояса планеты ().

 

Важнейшим компонентом земной атмосферы является вода. Вода «всеюдна», она есть непременное условие формирования всех природных экосистем, условием возникновения большинства процессов, протекающих на поверхности Земли и в ее недрах. «Картина видимой природы определяется водой», — так писал В. И. Вернадский (1933).

 

В мировой круговорот ежегодно вовлекается около 577 тыс. км3 воды (505 тыс. км3 испарение с поверхности океана и 72 тыс. км3 с поверхности суши), из которых около 119 тыс. км3 ежегодно выпадает на сушу в виде осадков.

 

Количество выпадающей из атмосферы воды в различных природных зонах сильно варьирует. В целом поступление атмосферных осадков резко нарастает от полюса к экватору. Однако внутри континентов наблюдаются значительные отклонения от этой общей закономерности в связи с особенностями атмосферной циркуляции, размером и строением материков, наличием горных цепей и низменностей, близостью расположения местности от побережья морей и океанов, наличием холодных или теплых морских течений В силу тех или иных географических причин на конкретной территории складывается определенный тип теплового и водного режимов, значительно нарушающих правильность широтных поясов

 

Впервые способ характеристики климата как фактора водного режима почв был введен в практику почвоведения Г Н Высоцким. Им было введено понятие о коэффициенте увлажнения территории (К) как о величине, показывающей отношение суммы осадков (Q, мм) к испаряемости (V, мм) за тот же период (К = Q/V) По его подсчетам эта величина для лесной зоны равна 1,38, для лесостепной— 1,0, для степной черноземной — 0,67 и для зоны сухих степей — 0,33

 

В дальнейшем понятие о коэффициенте увлажнения было детально разработано Б. Г. Ивановым (1948) для каждой поч- венно-географической зоны, а коэффициент стал называться коэффициентом Высоцкого — Иванова (КУ)

 

По обеспеченности суши водой и особенностям почвообразования на земном шаре можно выделить следующие области (М. И. Будыко, 1968)

 

Климатические области Среднегодовое   Коэффициент

количество    увлажнения

осадков, мм   (КУ)

Исключительно сухие (супераридные) 10—20   0,2—0,1

Засушливые (аридные) 50 — 150   0,5—0,3

Умеренно сухие (семиаридные) 200—400           0,7—0,5

Влажные (гумидные) 50—800       1,0

Избыточно влажные 1500—2000   1,2—1,5

Особенно влажные (супергумидные) 3000—5000          1,5—2,0—3,0

 

В соответствии с поступлением влаги и ее дальнейшим перераспределением каждый природный регион характеризуется показателем радиационного индекса сухости К = R/ar, где R— радиационный баланс, кДжДсм2 • год), г — количество осадков в год, мм, а — скрытая теплота фазовых преобразований воды, Дж/г Радиационный индекс сухости показывает, какая доля радиационного баланса тратится на испарение осадков Изолинии индекса сухости в северном полушарии в общем совпадают с распространением природных зон Ниже приведены значения радиационного индекса сухости для различных природных зон Северного полушария (по А. А. Григорьеву и М. И. Будыко, 1965)

 

Зоны и подзоны        R/ar     Зоны и подзоны        R/ar

Северная тундра       0,37—0,40      Широколиственные леса 0,85—1,00

Южная тундра          0,40—0,55      Лесостепь      1,00—1,30

Лесотундра   0,55—0,56      Степи 1,30—2,50

0,56-0,60 0,60-0,75 .0,75-0,85

Северная тайга . Средняя тайга . Южная тайга

2,50-4,00

3,00-15,00

Северные полупустыни Южные полупустыни и пустыни

 

Установлено, что при избытке годовых осадков и низком значении радиационного баланса индекс сухости лежит в пределах значений меньше единицы. При избытке тепла и недостатке годовых осадков радиационный индекс сухости значительно выше единицы.

 

Учет радиационного баланса и радиационного индекса сухости позволил выявить географические закономерности годичной биологической продукции (а также запасов фитомассы) в теснейшей связи с особенностями климата. Работами Н. И. Ба- зилевич и JI. Е. Родина (1970) показано, что при значении JK147-168 кДж/(см • год) на повышении продукции особенно сказывается увеличение тепловых ресурсов. При значениях Я> >147—168 кДж/(см2 • год) основная роль принадлежит воде. Таким образом, если ресурсы тепла достаточно велики, дополнительное увлажнение приводит к увеличению продукции, при недостатке тепла — к ее снижению.

 

Исключительно большая роль климата в процессах почвообразования заставила на основе учета термических параметров произвести выделение в каждом почвенном типе фациальных подтипов, для которых вводятся номенклатурные обозначения, связанные с их термическим режимом: жаркие, теплые, умеренно теплые, холодные, умеренно холодные, промерзающие, непромер- зающие почвы и т. д. Например, дается такое определение: чернозем обыкновенный очень теплый, периодически промерзающий (встречается в Молдавии, на юге Украины, в Предкавказье), или — дерново-подзолистые умеренно холодные длительно промерзающие почвы (южно-таежные леса).

 

Помимо «общеземного» климата, определяющего главные особенности закономерного размещения почв на земной поверхности, в процессах почвообразования большую роль играет местный климат, получивший название «микроклимата». Возникновение того или иного типа «микроклимата» определяется в основном формами рельефа, экспозицией склонов и характером растительного покрова.

 

В. Р. Волобуев (1983) к области микроклимата относит приземный слой воздуха на высоте до 2 м от поверхности Земли и его сопряжение с поверхностными слоями почвы с соответствующими климатическими параметрами.

 

Для оценки взаимодействия между приземным слоем атмосферы и почвой берется сопряженность среднегодовой температуры воздуха на уровне 2 м от поверхности Земли и среднегодовой температуры почвы на глубине 20 см от поверхности Земли Между этими величинами существует строгая связь, позволяющая установить наиболее общие количественные соотношения, носящие в общем прямолинейный характер как по среднегодовым, так и по сезонным показателям.

 

Аналогичные закономерности были установлены и по водному режиму почв. Показано наличие тесной связи влажности почв (в расчетном слое 0,4 м) с климатическими показателями увлажненности — относительной влажностью воздуха и коэффициентом увлажненности КУ.

 

Чередование в рельефе положительных (водоразделы, склоны) и отрицательных (впадины, межсклоновые долины, долины рек) элементов рельефа способствует перераспределению по территории влаги атмосферных осадков и созданию контрастных водных режимов почв возвышенных и пониженных участков. На террасах и поймах при этом сказывается влияние близкого уровня грунтовых вод и паводков.

 

На равнинных территориях перераспределителем тепла и влаги служит микрорельеф. Микрозападины являются местными аккумуляторами поверхностных вод и играют значительную роль в создании местного микроклимата.

 

Не меньшая роль в создании микроклимата принадлежит растительности. При одинаковом строении рельефа создаются большие различия в водно-тепловом режиме почв на участках, занятых лесной растительностью и открытым полем или лугом.

 

 

Докучаев

Докучаев

 

К содержанию: Ковда, Розанов: Почвоведение

 

Смотрите также:

 

Химия почвы    Грунтоведение   Почвообразование  почвовед Докучаев, законы почвообразования

 

Превращения первичных минералов во вторичные   ПОЧВЫ И ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ. Педосфера