Почвообразование

редактировать

Процесс почвообразования

Почвообразование (от греческого pedo- или pedon, что означает «почва, земля», и генезис, означающий «происхождение, рождение») (также называется развитие почвы, эволюция почвы, формирование почвы и генезис почвы ) это процесс образования почвы, регулируемый влиянием места, окружающей среды и истории. Биогеохимические процессы действуют как для создания, так и для разрушения порядка (анизотропия ) в почвах. Эти изменения приводят к развитию слоев, называемых горизонтами почвы, которые отличаются различиями в цвете, структуре, текстуре и <115.>химия. Эти особенности присутствуют в схемах распределения типов почв, формируясь в ответ на различия в факторах почвообразования.

Почвообразование изучается как раздел почвоведения, изучение почвы в естественной среде. Другими разделами почвоведения являются изучение морфологии почвы и классификации почв. Изучение почвообразования важно для понимания закономерностей распределения почв в текущие (география почв ) и прошлые (палеопедология ) геологические периоды.

Содержание

  • 1 Обзор
  • 2 Факторы почвообразования
    • 2.1 Исходный материал
      • 2.1.1 Выветривание
    • 2.2 Климат
    • 2.3 Топография
    • 2.4 Организмы
    • 2.5 Время
  • 3 История исследований
    • 3.1 Уравнение Докучаева
    • 3.2 Уравнение состояния Ганса Дженни
  • 4 Процессы почвообразования
  • 5 Примеры
  • 6 Примечания
  • 7 Ссылки

Обзор

Почва развивается через серию изменений. Отправной точкой является выветривание только что накопленного исходного материала. Примитивные микробы питаются простыми соединениями (питательными веществами ), выделяемыми атмосферным воздействием, и производят кислоты, которые способствуют выветриванию. Они также оставляют после себя органические остатки.

Новые почвы увеличиваются в глубину за счет комбинации выветривания и дальнейшего отложения. Расчетная скорость образования почвы в результате выветривания 1/10 мм в год соответствует данным наблюдений. Новые почвы также могут углубляться от отложения пыли. Постепенно почва способна поддерживать высшие формы растений и животных, начиная с первых видов и переходя к более сложным сообществам растений и животных. Заглубление почвы происходит за счет накопления гумуса, прежде всего за счет деятельности высших растений. Верхний слой почвы углубляется за счет перемешивания почвы. По мере созревания почвы они развиваются слоями по мере накопления органического вещества и выщелачивания. Такое развитие слоев является началом профиля почвы.

Факторы почвообразования

На почвообразование влияют, по крайней мере, пять классических факторов, которые взаимосвязаны в эволюции почвы. Это: исходный материал, климат, топография (рельеф), организмы и время. При перегруппировке по климату, рельефу, организмам, исходному материалу и времени они образуют аббревиатуру CROPT.

Исходный материал

Минеральный материал, из которого образуется почва, называется исходным материалом.. Камни, независимо от того, являются ли они вулканическими, осадочными или метаморфическими, являются источником всех минеральных материалов почвы и всех питательных веществ для растений, за исключением азота, водорода и углерода. Поскольку исходный материал химически и физически выветривается, переносится, откладывается и осаждается, он превращается в почву.

Типичными исходными минеральными веществами почвы являются:

Почва на сельскохозяйственном поле в Германии, которая образовалась на лёссе материнском материале.

Исходные материалы классифицируются в зависимости от того, как они были депонированы. Остаточные материалы - это минеральные материалы, которые выветрились из первичной коренной породы. Транспортируемые материалы - это материалы, осажденные водой, ветром, льдом или гравитацией. Кумулозный материал - это органическое вещество, которое выросло и накапливается на месте.

Остаточные почвы - это почвы, которые развиваются из лежащих под ними материнских пород и имеют тот же общий химический состав, что и эти породы. Почвы гор, плато и равнин относятся к остаточным почвам. В Соединенных Штатах всего три процента почв являются остаточными.

Большинство почв образовано из транспортируемых материалов, которые были перемещены на много миль ветром, водой, льдом и гравитацией.

  • Эоловые процессы (движение ветром) способны перемещать ил и мелкий песок на многие сотни миль, образуя лессовые почвы (60–90% ила), распространенные на Среднем Западе Северной Америки., Северо-Западная Европа, Аргентина и Средняя Азия. Глина редко перемещается ветром, поскольку она образует устойчивые агрегаты.
  • Материалы, переносимые водой, делятся на аллювиальные, озерные и морские. Аллювиальные материалы - это материалы, перемещаемые и откладываемые проточной водой. Осадочные отложения, осевшие в озерах, называются озерными. Озеро Бонневиль и многие почвы вокруг Великих озер Соединенных Штатов являются примерами. Морские отложения, такие как почвы вдоль побережья Атлантического океана и Персидского залива и в Имперской долине в Калифорнии, США, представляют собой русла древних морей, которые были обнаружены при поднятии суши.
  • Лед перемещает материнский материал и создает отложения в виде конечных и боковых морен в случае неподвижных ледников. Отступающие ледники оставляют более гладкие морены на земле, и во всех случаях остаются заниженные равнины, так как аллювиальные отложения перемещаются вниз по течению от ледника.
  • Исходный материал, перемещаемый под действием силы тяжести, очевиден в основании крутых склонов в виде конусов осыпи и называется коллювиальный материал.

Кумулозный исходный материал не перемещается, а происходит из отложенного органического материала. Это включает торф и навозные почвы и является результатом сохранения растительных остатков за счет низкого содержания кислорода при высоком уровне грунтовых вод. Хотя торф может образовывать стерильные почвы, навозные почвы могут быть очень плодородными.

Выветривание

Выветривание исходного материала принимает форму физического выветривания (дезинтеграции), химического выветривания (разложения) и химического превращения. Обычно минералы, которые образуются при высоких температурах и давлениях на больших глубинах в пределах мантии Земли, менее устойчивы к атмосферным воздействиям, в то время как минералы, образующиеся при низких температурах и давлении окружающей среды на поверхности, более устойчивы к атмосферным воздействиям. Выветривание обычно ограничивается верхними несколькими метрами геологического материала, потому что физические, химические и биологические нагрузки и колебания обычно уменьшаются с глубиной. Физический распад начинается, когда породы, затвердевшие глубоко под землей, подвергаются более низкому давлению у поверхности, набухают и становятся механически нестабильными. Химическое разложение зависит от растворимости минералов, скорость которой удваивается с каждым повышением температуры на 10 ° C, но сильно зависит от воды, чтобы вызвать химические изменения. Камни, которые разлагаются за несколько лет в тропическом климате, останутся неизменными на протяжении тысячелетий в пустынях. Структурные изменения являются результатом гидратации, окисления и восстановления. Химическое выветривание в основном является результатом выделения бактериями и грибами органических кислот и хелатирующих соединений, что, как считается, усиливается при современном парниковом эффекте.

  • Физическое разложение является первым стадия превращения исходного материала в почву. Колебания температуры вызывают расширение и сжатие породы, раскалывая ее по слабым линиям. Затем вода может проникнуть в трещины и замерзнуть и вызвать физическое расщепление материала по пути к центру породы, в то время как температурные градиенты внутри породы могут вызвать расслоение «раковин». Циклы увлажнения и высыхания приводят к измельчению частиц почвы до более мелкого размера, как и физическое трение материала, когда он перемещается ветром, водой и силой тяжести. Вода может откладывать в породах минералы, которые расширяются при высыхании, тем самым подвергая породу нагрузке. Наконец, организмы уменьшают размер исходного материала и создают щели и поры из-за механического воздействия корней растений и копающей активности животных. Измельчение исходного материала камнеедами также способствует зарождающемуся почвообразованию.
  • Химическое разложение и структурные изменения возникают, когда минералы становятся растворимыми в воде или меняются по структуре. Первые три из следующего списка - это изменения растворимости, а последние три - структурные изменения.
  1. раствор солей в воде является результатом действия биполярных молекул воды на ионные соли соединения, образующие раствор ионов и воды, удаляющий эти минералы и снижающий целостность породы со скоростью, зависящей от потока воды и поровых каналов.
  2. Гидролиз - это преобразование минералов в полярные молекулы путем расщепления промежуточной воды. В результате образуются растворимые пары кислота-основание. Например, гидролиз ортоклаза - полевого шпата преобразует его в кислую силикатную глину и основной гидроксид калия, оба из которых более растворимы..
  3. При карбонизации раствор диоксида углерода в воде образует угольную кислоту. Угольная кислота превратит кальцит в более растворимый бикарбонат кальция.
  4. Гидратация - это включение воды в минеральную структуру, вызывающую ее набухание, вызывающую стресс и легко разлагающуюся.
  5. Окисление минерального соединения - это включение кислорода в минерал, вызывающее увеличение его степени окисления и набухание из-за относительно большого размера кислорода, оставляя его в напряжении и более легко подвергающемся воздействию воды (гидролиз) или угольной кислоты (карбонизация).
  6. Восстановление, противоположное окислению, означает удаление кислорода, следовательно, степень окисления некоторой части минерала снижается, что происходит при недостатке кислорода. Уменьшение количества минералов делает их электрически нестабильными, более растворимыми, подверженными внутреннему стрессу и легко разлагаемыми. В основном это происходит в заболоченных условиях.

Из вышеперечисленных гидролиз и карбонизация являются наиболее эффективными, в частности, в регионах с большим количеством осадков, температурой и физической эрозией. Химическое выветривание становится более эффективным по мере увеличения площади породы, что способствует физическому разрушению. Это связано с широтными и высотными градиентами климата в формировании реголита.

Сапролит является частным примером остаточной почвы, образовавшейся в результате преобразования гранитных, метаморфических и других типов коренных пород в глинистые минералы. Часто называемый [выветрившийся гранит], сапролит является результатом процессов выветривания, которые включают: гидролиз, хелатирование из органических соединений, гидратация (раствор минералов в воде с полученными парами катионов и анионов) и физических процессов, которые включают замораживание и оттаивание. Минералогический и химический состав первичного материала коренных пород, его физические характеристики, включая размер зерна и степень консолидации, а также скорость и тип выветривания превращают исходный материал в другой минерал. Текстура, pH и минеральные составляющие сапролита унаследованы от его исходного материала. Этот процесс также называется аренизацией, в результате которого образуются песчаные почвы (гранитные арены) благодаря гораздо более высокой стойкости кварца по сравнению с другими минеральными компонентами гранита (слюды, амфиболы, полевые шпаты ).

Климат

Основными климатическими переменными, влияющими на почвообразование, являются эффективные осадки (т. Е. Осадки минус эвапотранспирация ) и температура, оба из которых влияют на скорость химических, физических и биологических процессов. Температура и влажность влияют на содержание органических веществ в почве через их влияние на баланс между первичной продукцией и разложением : чем холоднее или чем суше климат, тем меньше углерода в атмосфере фиксируется в виде органического вещества, а меньшее количество органического вещества разлагается.

Климат является доминирующим фактором в почвообразовании, и почвы демонстрируют отличительные характеристики климатические зоны, в которых они образуются, h обратная связь с климатом через перенос углерода, накопленного в почвенных горизонтах, обратно в атмосферу. Если в профиле одновременно присутствуют теплые температуры и обилие воды, процессы выветривания, выщелачивания и роста растений будут максимальными. Согласно климатическому определению биомов, влажный климат способствует росту деревьев. Напротив, травы являются преобладающей естественной растительностью в субгумидных и полузасушливых регионах, тогда как кустарники и кустарники различных видов преобладают в засушливых районах.

Вода необходима для всех основных химических реакций выветривания. Чтобы быть эффективным в почвообразовании, вода должна проникать через реголит. Сезонное распределение осадков, потери от испарения, топография участка и проницаемость почвы взаимодействуют, чтобы определить, насколько эффективно осадки могут влиять на почвообразование. Чем больше глубина проникновения воды, тем больше глубина выветривания почвы и ее развития. Избыточная вода, просачивающаяся через профиль почвы, переносит растворимые и взвешенные вещества из верхних слоев (элювиация ) в нижние слои (иллювиация ), включая частицы глины и растворенное органическое вещество. Он также может уносить растворимые материалы в поверхностные сточные воды. Таким образом, просачивающаяся вода стимулирует реакции выветривания и помогает дифференцировать горизонты почвы. Точно так же дефицит воды является основным фактором, определяющим характеристики почв засушливых регионов. Растворимые соли не выщелачиваются из этих почв, а в некоторых случаях они накапливаются до уровней, ограничивающих рост растений и микробов. Профили почвы в засушливых и полузасушливых регионах также склонны накапливать карбонаты и определенные типы экспансивных глин (горизонты калькрет или калише ). В тропических почвах, когда почва лишена растительности (например, из-за вырубки лесов) и, таким образом, подвергается интенсивному испарению, восходящее капиллярное движение воды, которое растворяет соли железа и алюминия, отвечает за формирование поверхностного твердого поддона. из латерита или боксита, соответственно, который не подходит для культивирования, известный случай необратимой деградации почвы (латеритизация, бокситизация).

К прямым воздействиям климата относятся:

  • Неглубокое накопление извести в районах с малым количеством осадков в виде калича
  • Образование кислых почв во влажных районах
  • Эрозия почв на крутые склоны
  • Отложение эродированных материалов ниже по течению
  • Очень интенсивное химическое выветривание, выщелачивание и эрозия в теплых и влажных регионах, где почва не замерзает

Климат напрямую влияет на скорость выветривания и выщелачивания. Ветер перемещает песок и более мелкие частицы (пыль), особенно в засушливых регионах, где мало растительного покрова, осаждая их близко или далеко от источника уноса. Тип и количество осадков влияют на почвообразование, влияя на движение ионов и частиц через почву, и способствуют развитию различных профилей почвы. Профили почвы более отчетливы во влажном и прохладном климате, где могут накапливаться органические материалы, чем во влажном и теплом климате, где органические материалы быстро потребляются. Эффективность воды в выветривании материала материнской породы зависит от сезонных и суточных колебаний температуры, которые способствуют растягивающим напряжениям в минералах горных пород и, следовательно, их механическому дезагрегации, процессу, называемому термическим усталость. Таким же процессом циклы замораживания-оттаивания являются эффективным механизмом, который разрушает горные породы и другие консолидированные материалы.

Климат также косвенно влияет на формирование почвы через эффекты растительного покрова и биологической активности, которая изменить скорость химических реакций в почве.

Рельеф

Рельеф или рельеф характеризуется наклоном (наклон ), высота и ориентация местности. Топография определяет скорость выпадения осадков или стока и скорость образования или эрозии поверхности почвенного профиля. Топографические условия могут как ускорить, так и замедлить работу климатических сил.

Крутые склоны способствуют быстрой потере почвы за счет эрозии и позволяют меньшему количеству осадков попадать в почву перед стеканием и, следовательно, небольшому отложению минералов в нижних профилях. В полузасушливых регионах меньшее количество эффективных осадков на более крутых склонах также приводит к менее полному растительному покрову, поэтому вклад растений в почвообразование меньше. По всем этим причинам крутые склоны препятствуют тому, чтобы образование почвы значительно опережало разрушение почвы. Следовательно, почвы на крутых склонах имеют скорее неглубокие, плохо развитые профили по сравнению с почвами на близлежащих, более ровных участках.

Почвы у подножия холма будут получать больше воды, чем почвы на склонах, и почвы на склонах, которые выходят на, и на путь солнца, будут более сухими, чем почвы на склонах, которые этого не делают. Топография определяет подверженность воздействию погоды, огня и других сил человека и природы. Накопление минералов, питательные вещества для растений, тип растительности, рост растительности, эрозия и дренаж воды зависят от топографического рельефа.

В канавах и впадинах, где сточные воды имеют тенденцию концентрироваться, реголит обычно более глубоко выветрен и развитие почвенного профиля более развито. Однако в самых нижних положениях ландшафта вода может насыщать реголит до такой степени, что дренаж и аэрация ограничиваются. Здесь замедляется выветривание некоторых минералов и разложение органических веществ, а потеря железа и марганца ускоряется. В таком низколежащем рельефе могут развиться особенности профиля, характерные для почв болот. Впадины позволяют накапливать воду, минералы и органические вещества, и в крайнем случае образующиеся почвы будут засоленными болотами или торфяными болотами. Промежуточный рельеф создает наилучшие условия для формирования плодородной почвы.

Повторяющиеся образцы топографии приводят к появлению топоследовательностей или почвенных катен. Эти закономерности возникают из-за топографических различий в эрозии, отложении, плодородии, влажности почвы, растительном покрове, другой биологии почвы, истории пожаров и воздействии элементов. Эти же различия важны для понимания естественной истории и управления земельными ресурсами.

Организмы

Каждая почва имеет уникальное сочетание воздействий на нее микробных, растительных, животных и человека. Микроорганизмы особенно влияют на минеральные преобразования, важные для процесса почвообразования. Кроме того, некоторые бактерии могут связывать атмосферный азот, а некоторые грибы эффективно извлекают из почвы фосфор и повышают уровень углерода в почве в форме гломалина. Растения защищают почву от эрозии, а накопленный растительный материал создает в почве уровень гумуса. Экссудация корней растений поддерживает микробную активность. Животные служат для разложения растительного материала и перемешивания почвы посредством биотурбации.

Почва - самая многочисленная экосистема на Земле, но подавляющее большинство организмов в почве - это микробы, a многие из которых не описаны. Предел популяции может составлять около одного миллиарда клеток на грамм почвы, но оценки количества видов широко варьируются от 50 000 на грамм до более миллиона на грамм почвы. Общее количество организмов и видов может широко варьироваться в зависимости от типа почвы, местоположения и глубины.

Растения, животные, грибы, бактерии и люди влияют на формирование почвы. (см. почвенная биомантия и камнеотложитель ). Почвенные животные, включая почвенную макрофауну и почвенную мезофауну, перемешивают почвы, образуя норы и поры, позволяя влаге и газам перемещаться., процесс, называемый биотурбацией. Таким же образом корни растений проникают в горизонты почвы и открывают каналы при разложении. Растения с глубокими стержневыми корнями могут проникать на многие метры через различные слои почвы, чтобы доставить питательные вещества из более глубоких слоев профиля. У растений тонкие корни, которые выделяют органические соединения (сахара, органические кислоты, муцигель ), отслаивают клетки (особенно на их верхушках) и легко разлагаются, добавление органических веществ в почву, процесс, называемый ризоотложением. Микроорганизмы, включая грибы и бактерии, влияют на химический обмен между корнями и почвой и действуют как резерв питательных веществ в биологической горячей точке почвы, называемой ризосферой. Рост корней через почву стимулирует микробные популяции, стимулируя, в свою очередь, активность их хищников (особенно амеб ), тем самым повышая скорость минерализации, и, в последнюю очередь, рост корней, положительная обратная связь, называемая почвенной микробной петлей. Вне влияния корней в насыпной почве большинство бактерий находится в стадии покоя, образуя микро агрегаты, то есть слизистые колонии, к которым приклеиваются частицы глины, предлагая им защиту от высыхания и хищничества почвенной микрофауной (бактериофагами простейшими и нематодами ). Микроагрегаты (20-250 мкм) поглощаются почвенной мезофауной и макрофауной, а тела бактерий частично или полностью перевариваются в их кишечнике.

. Человек влияет на почвообразование, удаляя растительный покров с эрозией, заболачиванием, латеритизацией или оподзолением (в зависимости от климата и топографии). Их обработка почвы также смешивает различные слои почвы, возобновляя процесс почвообразования, поскольку менее выветрившийся материал смешивается с более развитыми верхними слоями, что приводит к увеличению скорости выветривания минералов.

Дождевые черви, муравьи, термиты, кроты, суслики, а также некоторые многоножки и тенебриониды Жуки перемешивают почву во время роения нор, значительно влияя на формирование почвы. Дождевые черви поглощают частицы почвы и органические остатки, увеличивая доступность питательных веществ для растений в материале, который проходит через их тела. Они аэрируют и перемешивают почву и создают устойчивые агрегаты почвы после того, как нарушили связи между частицами почвы во время кишечного транзита проглоченной почвы, тем самым обеспечивая легкое проникновение воды. Кроме того, когда муравьи и термиты строят насыпи, они переносят почвенные материалы с одного горизонта на другой. Другие важные функции, выполняемые дождевыми червями в почвенной экосистеме, в частности, их интенсивное производство слизи, как в кишечнике, так и в качестве выстилки в их галереях, оказывают праймирующий эффект на микрофлору почвы., давая им статус инженеров экосистем, который они разделяют с муравьями и термитами.

В общем, перемешивание почвы в результате деятельности животных, иногда называемое педотурбацией, имеет тенденцию отменять или противодействовать тенденции других почвообразовательных процессов, которые создают четкие горизонты. Термиты и муравьи также могут замедлять развитие профиля почвы, оголяя большие участки почвы вокруг своих гнезд, что приводит к увеличению потерь почвы в результате эрозии. Крупные животные, такие как суслики, кроты и луговые собачки, проникали в нижние горизонты почвы, вынося материалы на поверхность. Их туннели часто открыты на поверхность, что способствует перемещению воды и воздуха в подземные слои. В локализованных областях они улучшают смешивание нижнего и верхнего горизонтов, создавая, а затем повторно заполняя туннели. Старые норы животных в нижних горизонтах часто заполняются почвенным материалом из вышележащего горизонта А, создавая профили, известные как кротовины.

Растительность воздействует на почвы разными способами. Это может предотвратить эрозию, вызванную сильным дождем, который может возникнуть в результате поверхностного стока . Растения затеняют почву, сохраняя ее более прохладной и замедляя испарение почвенной влаги, или, наоборот, посредством транспирации растения могут вызывать потерю влаги в почве, что приводит к сложным и весьма разнообразным отношениям между индекс площади листьев (измерение поглощения света) и потери влаги: в более общем случае растения предотвращают высыхание почвы в самые засушливые месяцы, в то время как они сушат ее в более влажные месяцы, тем самым действуя как буфер против сильной влаги. вариация. Растения могут образовывать новые химические вещества, которые могут разрушать минералы, как прямо, так и косвенно, через микоризные грибы и ризосферные бактерии, и улучшать структуру почвы. Тип и количество растительности зависит от климата, топографии, характеристик почвы и биологических факторов, опосредованных или не связанных с деятельностью человека. Факторы почвы, такие как плотность, глубина, химический состав, pH, температура и влажность, сильно влияют на тип растений, которые могут расти в данном месте. Мертвые растения, опавшие листья и стебли начинают разлагаться на поверхности. Там организмы питаются ими и смешивают органический материал с верхними слоями почвы; эти добавленные органические соединения становятся частью процесса почвообразования.

Влияние человека и, как следствие, огня - это факторы состояния, помещенные в фактор состояния организмов. Человек может импортировать или извлекать питательные вещества и энергию способами, которые резко меняют почвообразование. Ускоренная эрозия почвы из-за чрезмерного выпаса и доколумбового периода терраформирования бассейна Амазонки, приводящего к Терра Прета, являются двумя примерами воздействия мужское руководство.

Деятельность человека широко влияет на почвообразование. Например, считается, что коренные американцы регулярно поджигают несколько больших территорий прерий лугов в Индиане и Мичигане, хотя климат и млекопитающие травоядные (например, бизоны ) также используются для объяснения содержания Великих равнин в Северной Америке. В последнее время уничтожение человеком естественной растительности и последующая обработка почвы для выращивания сельскохозяйственных культур резко изменили почвообразование. Точно так же орошение почвы в засушливом регионе сильно влияет на почвообразующие факторы, равно как и внесение удобрений и извести в почвы с низким плодородием.

Отдельные экосистемы создают разные почвы., иногда легко наблюдаемыми способами. Например, три вида наземных улиток из рода Euchondrus в пустыне Негев известны тем, что поедают лишайники, растущие под поверхностью известняк породы и плиты (эндолитические лишайники). Они разрушают и поедают известняк. Их выпас приводит к выветриванию камней и последующему образованию почвы. Они оказывают значительное влияние на регион: по оценкам, общая популяция улиток перерабатывает от 0,7 до 1,1 метрической тонны на гектар в год известняка в пустыне Негев.

Воздействие древних экосистем не так легко наблюдается, и это ставит под сомнение понимание почвообразования. Например, черноземы североамериканских высокотравных прерий содержат гумус, почти половину которого составляет древесный уголь. Такой результат не ожидался, потому что предшествовавшая прерия экология пожаров, способная производить эти отчетливые глубокие богатые черноземы, нелегко наблюдать.

Время

Время является фактором взаимодействия всего вышеперечисленного. Хотя смесь песка, ила и глины составляет текстуру почвы, и агрегация этих компонентов дает педы, развитие отчетливого Горизонт В отмечает развитие почвы или почвообразование. Со временем почвы приобретут черты, которые зависят от взаимодействия перечисленных ранее почвообразующих факторов. На формирование профиля почвы уходит от десятилетий до нескольких тысяч лет, хотя понятие развития почвы подвергается критике, поскольку почва находится в постоянном состоянии изменения под влиянием колеблющихся почвообразующих факторов. Этот период времени сильно зависит от климата, исходного материала, рельефа и биотической активности. Например, недавно осажденный в результате наводнения материал не показывает развития почвы, так как у материала не было достаточно времени, чтобы сформировать структуру, которая дополнительно определяет почву. Первоначальная поверхность почвы заглубляется, и процесс формирования этого отложения должен начинаться заново. Со временем профиль почвы будет зависеть от интенсивности биоты и климата. Хотя почва может достигать относительной стабильности своих свойств в течение продолжительных периодов времени, жизненный цикл почвы в конечном итоге заканчивается в почвенных условиях, которые делают ее уязвимой для эрозии. Несмотря на неизбежность регресса и деградации почвы, большинство почвенных циклов длится долго.

Почвообразующие факторы продолжают влиять на почвы во время их существования, даже на «устойчивых» ландшафтах, которые сохраняются долго, некоторые - миллионы лет.. Материалы откладываются сверху, сдуваются или смываются с поверхности. При добавлении, удалении и изменении почвы всегда подвергаются новым условиям. Являются ли эти изменения медленными или быстрыми, зависит от климата, топографии и биологической активности.

Время как почвообразующий фактор можно исследовать путем изучения почв хронопоследовательностей, в которых почвы разного возраста, но с небольшими различиями в других почвообразующих факторах.

Палеопочвы представляют собой почвы, образовавшиеся во время предыдущих почвообразовательных условий.

История исследований

5 факторов почвообразования

Уравнение Докучаева

Русский геолог Василий Докучаев, которого принято считать отцом почвоведения, определено в 1883 г. что почвообразование происходит с течением времени под влиянием климата, растительности, топографии и исходного материала. Он продемонстрировал это в 1898 году, используя уравнение почвообразования:

почва = f (cl, o, p) tr

(где clили c= климат, o= организмы, p= биологические процессы) tr= относительное время (молодые, зрелые, старые)

Уравнение состояния Ханса Дженни

Американский почвовед Ханс Дженни опубликовал в 1941 году уравнение состояния для факторов, влияющих на почвообразование:

S= f (cl, o, r, p, t, )

Это часто вспоминается с помощью мнемоники Clorpt.

Уравнение состояния Дженни в «Факторах почвообразования» отличается от уравнения Василия Докучаева, рассматривая время (t ) как фактор, добавляя топографический рельеф (r ), и демонстративно оставляя многоточие «открытым» для добавления дополнительных факторов (переменных состояния ) по мере того, как наше понимание становится более точным.

Там Это два основных метода, с помощью которых уравнение состояния может быть решено: первый теоретическим или концептуальным путем логических выводов из определенных предпосылок, а второй - эмпирическим путем путем экспериментов или полевых наблюдений. Эмпирический метод все еще в основном используется сегодня, и почвообразование можно определить, варьируя один фактор и сохраняя другие факторы постоянными. Это привело к развитию эмпирических моделей для описания почвообразования, таких как климофункции, биофункции, топ-функции, лито-функции и хронофункции. С тех пор, как Ханс Дженни опубликовал свою формулировку в 1941 году, она использовалась бесчисленным геодезистами по всему миру в качестве качественного списка для понимания факторов, которые могут быть важны для определения структуры почвы в регионе.

Процессы почвообразования

Почвы развиваются из материнского материала в результате различных процессов выветривания. Накопление органических веществ, разложение и гумификация так же критически важны для почвообразования, как и выветривание. Зона гумификации и выветривания называется солью.

закислением почвы, возникающим в результате дыхания почвы, поддерживает химическое выветривание. Через корневые экссудаты растения способствуют химическому выветриванию.

Почвы могут быть обогащены отложением отложений на поймах и конусов выноса, а также ветровыми отложениями.

перемешивание почвы (педотурбация) часто является важным фактором почвообразования. Педотурбация включает вспенивание глин, криотурбацию и биотурбацию. Типы биотурбации включают педотурбацию фауны (животные роют ), цветочные педотурбации (рост корней, выкорчевывание деревьев ) и грибковые педотурбации (рост мицелия). Педотурбация преобразует почвы посредством дестратификации, перемешивания и сортировки, а также создания предпочтительных путей потока для почвенного газа и инфильтрации воды. Зона активной биотурбации называется биомантия почвы.

влажность почвы и поток воды через почвенный профиль поддерживает выщелачивание растворимых компонентов, и элювиация. Элювиация - это перемещение коллоидного материала, такого как органическое вещество, глина и другие минеральные соединения. Переносимые компоненты откладываются из-за различий во влажности почвы и химическом составе почвы, особенно pH почвы и окислительно-восстановительный потенциал. Взаимодействие удаления и осаждения приводит к контрастированию горизонтов почвы.

Ключевые процессы почвообразования, особенно важные для макромасштабных моделей почвообразования:

Примеры

Разнообразные механизмы способствуют образованию почвы, включая заиление, эрозию, избыточное давление и смену дна озера. Конкретный пример эволюции почв на дне доисторических озер находится в Пасты Макгадикгади в пустыне Калахари, где изменение русла древней реки привело к тысячелетнему накоплению солености и образованию калькреты и шелкреты.

Примечания

Ссылки

  • Стэнли В. Буол, FD Хоул и Р.В. Маккракен. 1997. Генезис и классификация почв, 4-е изд. Iowa State Univ. Пресс, Эймс ISBN 0-8138-2873-2
  • С. Майкл Хоган. 2008. Makgadikgadi, The Megalithic Portal, ed. A. Burnham [1]
  • Francis D. Hole and J.B. Campbell. 1985. Soil landscape analysis. Totowa Rowman Allanheld, 214 p. ISBN 0-86598-140-X
  • Hans Jenny. 1994. Factors of Soil Formation. A System of Quantitative Pedology. New York: Dover Press. (Reprint, with Foreword by R. Amundson, of the 1941 McGraw-Hill publication). pdf file format.
  • Ben van der Pluijm et al. 2005. Soils, Weathering, and Nutrients from the Global Change 1 Lectures. University of Michigan. Url last accessed on 2007-03-31
Последняя правка сделана 2021-06-01 07:18:36
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте