Роль климата в процессе почвообразования

Министерство образования и  науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ 

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРССТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ОГУ)

Химико-биологический  факультет

Кафедра общей биологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Почвоведение и растениеводство»

Роль климата в процессе почвообразования

ГОУ ОГУ 020201.65.5011.11 ОО

                                                                           Руководитель работы

                                                             канд. биол. наук, доцент

________________ Л.В. Анилова

                                                            «___» ________ 20__г.

                                           Исполнитель

                                                    студент гр. 10 БИО

_______________ А.С. Сиротина

                                                                            «___» _________________  20__г.

Оренбург 2012

Содержание

 

Введение

Почвоведение — наука  о свойствах, динамике, происхождении  почв, как естественноисторических  образований, как объекта труда  и средства сельскохозяйственного  производства. Генетическое почвоведение рассматривает почву как естественноисторическое тело, обладающее свойствами живой и неживой природы. Почва- это открытая динамическая система. Как писала М.А. Глазовская (1981): «Почвообразовательный процесс в его общем виде  - совокупность явлений, совершающихся под влиянием солнечной энергии в поверхностном слое земной коры при взаимодействии живых организмов  и продуктов их распада с минеральными соединениями горных пород, воды и воздуха».  Из атмосферы в почву проникают газы , поступают атмосферные осадки с растворенными в них химическими веществами и взвесями. Почва является подсистемой в более сложной системе – биогеоценозе.

Большое влияние на развитие почвообразовательных процессов оказывает климат, его влияние очень многообразно. Почвенный климат известным образом сказывается на свойствах почвы (содержание перегноя, температура, влажность, условия аэрации и др.) и, в свою очередь, зависит от почв, произрастающей на ней растительности и элементов рельефа. Наиболее важными элементами климата в почвообразовании являются осадки и приток лучистой энергии солнца (тепло и свет). Неравномерное периодическое выпадение осадков местами создает и неблагоприятный водный режим почвы, характеризующийся сменой периодов иссушения периодами избыточного увлажнения.

Температура влияет на скорость химических и биологических процессов, протекающих в почве. Температурные условия местности и продолжительность вегетационного периода определяют длительность интенсивного сезонного почвообразования. На почвообразование может влиять ветер, вызывая дефляцию. Ветер способствует обмену воздуха атмосферы и почвы, усиливая испарение воды с поверхности земли и из почвы. Климат оказывает влияние на почву не только непосредственно, но и косвенно, поскольку существование той или иной растительности, обитание тех или иных животных, а также интенсивность микробиологической деятельности обусловлена именно климатическими условиями.

 

1 Климат как фактор почвообразования

1.1. Климат

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.).[4,с.273]

Климат - важный фактор развития биологических  и биохимических процессов. Определенное сочетание температурных условий и увлажнения обусловливает тип растительности, темпы создания и разрушения органического вещества, состав и интенсивность деятельности почвенной микрофлоры и фауны. 

1.2. Радиационный баланс

Ведущим фактором «общеземного» климата является солнечная радиация, количество которой сильно различается в зависимости от местоположения данной территории. Общий приток тепла к земной поверхности измеряется радиационным балансом R, кДж/(см²-год):

R=(Q+q)(1-A)-E, где (Q — прямая радиация; q — рассеянная радиация; А -— альбедо (в долях единицы); Е — эффективное излучение поверхности.

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 кДж/ (см²-год), а во внутренних районах Антарктиды он достигает —42 кДж/(см² -год). Максимальный радиационный баланс на материках не превышает 336—339 кДж/(см²- год).

Поверхности Земли достигает - около половины солнечной энергии, причем одна часть ее отражается от атмосферы, другая часть поглощается парами воды, пыли, а остаток достигает Земли в виде рассеянной радиации. В соответствии с поступлением тепла на поверхности Земли формируются термические пояса планеты .Основой для выделения главных термических групп климатов является сумма среднесуточных температур выше 10 градусов С за вегетационный период.

Климаты названных термических  групп располагаются в виде широтных поясов, окружающих земной шар. Пояса  характеризуются не только суммой среднесуточных температур, но и определенными типами растительности и почв, варьирующими в широких пределах в зависимости от увлажнения. Они получили название почвенно-биотермических поясов. [4,с.274]

Термические пояса	Среднегодовая температура, °С	Радиационный баланс, кДж/см2 в год	Сумма активных температур за год,°С
Полярный Бореальный Суббореальный Субтропический Тропический	-23...-15 -4...+4 +10 +15 +32	21-42 42-84 84-210 210-252 252-336	400-500 500-2400 2400-4000 4000-6000 6000-10000

Таблица 1. Почвенно-термические пояса

1.3. Понятие о коэффициенте увлажнения и индексе сухости

Важнейшим компонентом  земной атмосферы является вода. Вода является непременным условием 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.

Климат как фактор водного режима почв впервые обосновал  Г. Н. Высоцкий. Им было введено понятие «коэффициент увлажнения территории»(К) как величина, показывающая отношение суммы осадков (Q, мм) к испаряемости (V, мм) за тот же период (К = Q/V). По его подсчетам, К для лесной зоны равен 1,38; лесостепной — 1,0; степной — 0,67; сухо-степной — 0,33. 
 
По условиям увлажнения осадками при почвенных исследованиях различают 6 главных групп климатов. Критерием для такого разделения служит отношение количества осадков к испаряемости, получившее название коэффициент увлажнения (КУ). Он впервые был установлен Г. Н. Высоцким и позднее применен в классификации климатов земного шара Н. Н. Ивановым. [4,с.275]

Коэффициент увлажнения Высоцкого-Иванова.

K=R/E_p

где R – сумма осадков за месяц;

E_p – месячная испаряемость.

Коэффициент увлажнения около 1 – увлажнение нормальное, менее 1 – недостаточное, более 1 – избыточное.

 

Группа	Климат	Коэффициент увлажнения (по Высоцкому-Иванову)
1	Очень влажный (экстрагумидный)	Более 1,33
2	Влажный (гумидный)	1,3 - 1,00
3	Полувлажный (семигумидный)	1,00 – 0,55
4	Полусухой (семиаридный)	0,55 – 0,33
5	Сухой (аридный)	0,33 – 0,12
6	Очень сухой (экстроаридный)	Менее 0,12

Таблица 2. Классификация климатов

В соответствии с поступлением влаги и ее дальнейшим перераспределением каждый природный регион характеризуется показателем радиационного индекса сухости К = R/ar, где Я— радиационный баланс, кДж/(см²*год); r — количество осадков в год, мм; a — 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).

Значения радиационного  индекса сухости для различных  природных зон Северного полушария

Зоны и подзоны	К = R/ar	Зоны и подзоны	К = 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
Северная тайга	0,56 -0,6	Северные полупустыни	2,50—4,00
Средняя тайга	0,6—0,75	Южные полупустыни и пустыни	3,00-15.00
Южная тайга	0,75 -0,85

 

Таблица 3. Значения радиационного индекса сухости для различных природных зон Северного полушария

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, непромерзающие 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).