Рельеф как фактор почвообразования

К. К. Гедройц(1975) экспериментально показал, как осуществляется эволюция почв. Его опыты позволили установить смену солончака солонцом, а затем солоды под влиянием нарастающего промывания их атмосферными осадками. Гедройц не только доказал явление эволюции засоленных почв, но и вскрыл механизм эволюционного процесса.

Идея развития почв лежит в основе учения В. Р. Вильямса(1888-1902) о едином почвообразовательном процессе. Вильяме рассматривал все разнообразие почв земного шара как «отдельные, генетически между собой связанные стадии одной общей, грандиозной по своей протяженности во времени и пространстве истории воздействия биологических элементов природы на поверхностные слои земной суши». Конкретная схема эволюции, предложенная Вильямсом для почвенного покрова Земли: пустынный процесс — подзолистый — дерновый — степной —  пустынный — подзолистый и т. д.— не нашла подтверждения. Но бесспорна ценность выдвинутой им идеи бесконечного развития почвы.

Вильяме принадлежат термины «абсолютный» и «относительный» возраст почв в их современном понимании. Дальнейшее развитие эти идеи получили в работах Д. Г. Виленского(1938) , В. А. Ковды(1973) и других исследователей.

Большую роль в развитии исторического взгляда на почву  сыграл Б. Б. Полынов(1917). Им был предложен совершенно новый исторический подход к анализу  морфологии почвенного профиля. Он считал, что на процесс почвообразования оказывают воздействие различные, одновременно или разновременно действующие фазы: 1) образование гумуса; 2) дифференциация горизонтов нисходящими токами растворов; 3) дифференциация горизонтов восходящими токами растворов; 4) вторичная дифференциация горизонтов нисходящими токами растворов. Каждая из фаз непременно оставляет следы в строении почвенного профиля. Поэтому далеко не все признаки почвы обусловлены современными условиями  почвообразования, современными фазами. При анализе почвенного профиля Полынов предлагал особо выделять остатки горизонтов, образовавшихся в  предшествующие фазы почвообразования.

Особое место в учении об эволюции почв занимает идея саморазвития почвы, т. е. ее постепенного изменения под влиянием внутренних почвенных процессов без изменения условий почвообразования. Впервые вполне определенно о саморазвитии почвы высказался П. С. Коссович(1906), а затем — ряд других авторов; специальная работа, посвященная концепции саморазвития почвы, написана А. А. Роде(1984). Саморазвитие почвы представляет совокупность тех изменений, которые почва претерпевает в данной физико-географической обстановке.

Под влиянием ритмических изменений факторов почвообразования (суточных, годичных, вековых) почва проходит соответствующие циклы развития. Так как по завершении каждого из этих циклов почва возвращается не в исходную точку, а в несколько иное состояние, она постепенно изменяется, несмотря на неизменность до определенного времени условий почвообразования. Таким образом, саморазвитие почвы обусловлено тем обстоятельством, что и развитие почвы в суточном, годичном, вековом циклах осуществляется не по замкнутому кругу, а с накоплением  определенных, хотя бы самых малых изменений, которые, складываясь, приводят к поступательному развитию почвы. Автор приводит такие примеры эволюции, как постепенное оподзоливание почвы на карбонатной породе, заболачивание подзолистой почвы вследствие развития иллювиального горизонта и др.

 

 

3. Рельеф как перераспределитель солнечной энергии и атмосферной влаги на земной поверхности

Солнечная энергия и  влага атмосферных осадков, поступающие  на земную поверхность, перераспределяются по ней в соответственно с формами рельефа. Перераспределение радиационной энергии вызвано наличием склонов разной крутизны и экспозиции. Северные склоны во все сезоны года и на всех широтах Северного полушария получают наименьшее количество радиации и являются самыми холодными.

Положение самого теплого склона в течение года меняется. С января по март температурный максимум лежит на юго-западе, затем быстро переходит на юго-восток. В течение лета и осени происходит обратных переход на юго-запад.

Особенности теплового  режима почв на склонах разной экспозиции влияют на их водных режим и характер растительности, что может привести к заметным различиям в почвах в связи с условиями рельефа. Южные склоны имеют разности почв относительно меньшего увлажнения и более контрастного температурного режима, т.е. как бы характерные для более южной зоны и более континентального климата. Скверные склоны, наоборот, создают условия для образования почв более холодных и влажных зон.

Неровности рельефа, влияя  на сток поверхностных вод, играют также  большую роль в перераспределении атмосферной влаги на земной поверхности. Выпавшие осадки с возвышенных элементов рельефа стекают по склонам в пониженные места, и таким образом возвышенные водораздельные участки рельефа теряют часть влаги атмосферных осадков, а почвы пониженных участков получают дополнительную влагу благодаря притоку ее сверху.

Значение рельефа как  перераспределителя солнечного тепла  и атмосферной влаги особенно резко проявляется в горах в связи с сильным расчленением и большой крутизной склонов. Однако помимо названных факторов здесь сказывается еще роль абсолютной высоты местности.

Известно, что с изменением высоты местности меняются все климатические характеристики: давление, инсоляция, температура, влажность воздуха, количество осадков и т.д. Вследствие  разреженности атмосферы, уменьшения запыленности воздуха и количества водяных паров с высотой увеличивается солнечная радиация и возрастает приток биологически активных ультрафиолетовых лучей. Вместе с тем по этим же причинам увеличивается излучение тепла землей, которое превышает его поступление. Поэтому в горах на каждые 100 м высоты температура падает в среднем на 0,5º ( А.А. Роде, 1984).

 

4.Рельеф как фактор почвообразования

Важным условием почвообразования является рельеф, т.е. форма и относительное положение в пространстве поверхности почвы. Рельеф вызывает перераспределение на поверхности почвы вещества и энергии, влияя тем самым на величину влагооборота и теплооборота почвы. Угол наклона поверхности почвы и его направление оказывает влияние на количество  лучистой энергии, поступающей на единицу поверхности почвы, а следовательно, на величину ее теплооборота, ее температурный режим, на скорость снеготаяния и т.д.

Рельеф оказывает большое влияние на генезис почв, структуру почвенного покрова, его контрастность и пространственную неоднородность, является рельеф местности. Характеристика рельефа основывается на изучении его генезиса (тектонические, суффозионные, ледниково-аккумуляторные, эоловые формы и т.д.) и форм (геоморфология). Изучению рельефа как фактора почвообразования посвящены работы многих почвоведов – В.В. Докучаева, Н.М.Сибирцева,  Г.Н.Высотского, С.А.Захарова, С.С.Неуструева и др

Влияние рельефа на проникновение воды в  почву.

Для хорошо дренированных  почв возвышенностей плоская поверхность создает «нормальные» условия почвообразования (по Эллису). Почвы, находящиеся в этих условиях, могут считаться соответствующими климату области. С другой стороны, местные особенности рельефа, как например, бугорки, холмики, склоны депрессии, будут создавать условия увлажнения, отличающие от «нормальных».

Следовательно, почвы  на холмиках будут иметь более  сухой местный климат по сравнению  с почвами на плоских участках. Почвы депрессии в данном примере  будут ежегодно получать 460 мм осадков  плюс то количество воды, которое стечет с прилегающих более возвышенных участков. Следовательно, в почвы депрессий проникнет больше воды, и такие почвы могут быть названы «локально гумидными компонентами», потому что они имеют более влажный почвенный климат, чем почвы на плоских участках.

Уровень грунтовых вод как фактор почвообразования.

В практике почвоведения влияние уровня грунтовых вод  косвенно отображается в классификации равнинных форм рельефа – в названиях «плоские возвышенности» и «плоские низменности».

Плоская поверхность. Как можно видеть из рисунок1 уровень грунтовой воды тем ближе к поверхности, чем более расстояние от дренирующего канала. Горизонтальное расстояние может изменяться в метрами в случае  таких крупных  дренирующих  каналов, каковыми являются реки.

 

 

 

 

 

 

Рисунок1 Идеальный разрез через долину реки, изображающий положение уровня

 грунтовых вод и его отношение  к поверхности, вмещающей и подстилающей породы (Г.Иени,1948).

Волнистая поверхность. В условиях волнистого рельефа глубина уровня грунтовой воды возрастает с расстоянием от впадин. Капиллярно поднимающая вода может увлажнять поверхность в депрессиях, но не на вершинах гряд.

Почвенные серии Норфольк и близкие к ним. Влияние дренированности на строение почвенных профилей особенно подчеркивал Марбэт. Термин «дренаж» в том смысле, как он применяется почвоведами, относится к передвижению воды в почве. Он обуславливается количеством осадков, формой поверхности земли, положением уровня грунтовых вод и водопроницаемостью почв. Последняя, называемая также внутренним дренажем, является свойством почвы, а не почвообразующим фактором. Положение почв по отношению друг к другу и отношению к крупным дренирующим системам изображено на рисунке 2.

 

 

 

 

 

 

       Рисунок 2 Схематическое изображение относительного расположения почв группы

 Норфольк в зависимости от  расстояния до главного дренирующего русла (Г.Иени,1948).

 

Сериям Рэстон и Норфольк, находящимся в непосредственной близости к главным дренирующим  каналам, соответствует глубокое залегание  поверхности грунтовой воды; в то же время серии Бленден и Портсмут, которые расположены дальше, характеризуются по преимуществу высоким уровнем грунтовых вод.

В плохо дренированных  почвах содержание органического вещества и общего азота достигает большой  величины, несомненно, вследствие анаэробных условий, господствующих во время периодов большого увлажнения. Насыщенность основаниями во всех профилях очень низка, а кислотность соответственно велика, что видно из величин рН. Почвы образовавшиеся при высоком уровне грунтовой воды, имеют тенденцию быть более кислыми, чем почвы с хорошим дренажем. Зависит ли это различие от насыщенности основаниями или от природы глинистых минералов, сказать на основании имеющихся данных трудно. Второе, возможно, подтверждается величинами отношений кремнезема к глинозему коллоидной фракции  рис. 3.

Допустив, что состав глинистых частичек в начале процесса почвообразования был тождественным, можно заключить, что лучше дренированные почвы потеряли больше кремнезема, чем почвы плохо дренированные.

В общем, изучение почвообразования в условиях ровной поверхности указывает на то, что  при высоком уровне грунтовых вод расчленение почвенных профилей делается менее сильным (Г.Иени ,1948).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                       Рисунок 3. Влияние положения уровня грунтовой воды на отношение

кремнеземом: глинозем в почвенных коллоидах (Г.Иени,1948).

 

 

 

1. Формы рельефа и их роль в географии почв

В связи с различием  в возрасте почв на разных элементах  рельефа и дифференциацией условий  почвообразования рельеф оказывает существенное влияние на пространственное распределение почв. В.В. Докучав, назвав рельеф в числе основных факторов почвообразования, сформулировал закон постоянства соотношений между формами поверхности земли и характером местных почв. По его мнению, правильное применение этого закона при почвенно-картографических работах упростит и сократит затраты на их проведение.

Различают 3 группы форм рельефа: макрорельеф, мезорельеф и  микрорельеф.

Макрорельеф - самые крупные формы рельефа, определяющие облик большой  территории: равнины, плато, горные системы. Возникновение макрорельефа связано главным образом с тектоническими явлениями в земной коре.

Мезорельеф - это формы рельефа средних размеров: увалы, холмы, долины, террасы и их элементы: плоские участки, склоны разной крутизны. Возникновение мезорельефа связано в основном с экзогенными  процессами (денудационные процессы, образование континентальных отложений), на которые оказывают большое влияние медленные поднятие и опускания отдельных участков суши.

Микрорельеф - мелкие формы рельефа, занимающие незначительные площади (от нескольких квадратных дециметров  до нескольких сотен квадратных метров), с колебаниями относительных высот в пределах одного метра. Сюда относятся бугорки, понижения, западины, рытвины, канавы. Разновидностью микрорельефа является нанорельеф (от лат. «nanos» - карликовый)- самые мелкие элементы, диаметр которых колеблется в пределах от нескольких сантиметров до 0,5-1 м, относительная высота до 10 см, реже 30 см (кочки, мерзлотные полигоны, мелкие западинки, неровности созданные обработкой и т.д.)

Макрорельефом обусловлен, прежде всего, закон вертикальной зональности почв в горах. Здесь в дифференциации почвенного покрова решающее значение имеют изменение климатических условий с высотой местности, а также «барьерный» эффект гор и гравитационные перемещения веществ. Отмечается, что влияние абсолютной высоты на климат и почвы сказывается не только в горных странах, но и в странах волнистых, где колебания высот не превосходят 250-300 м, хотя анализ явлений здесь затруднен возможным воздействием других факторов.