Скорость почвообразования и допустимые нормы эрозии почв / А. М. Геннадиев, М.И.Герасимова и др. // Вести.[ ...]
Процесс почвообразования протекает со скоростью 0,5-2 см в столетие. На создание пахотного слоя (18-25 см) необходимо от 2 до 8,5 тыс.лет. Земля - единственная из всех известных планет, которая имеет почву.[ ...]
При оценке скорости развития профиля чернозёмов важно знать не только средние скорости, но и скорости приращения их мощности. В первые десятилетия после начала почвообразования скорости роста почв достигают 4-5 мм/год3; через 100 лет они снижаются до 1,5 мм/год (скорость приращения 1,3 мм/год); через 800 лет - до 0,6 мм/год (средняя скорость), а скорость приращения до 0,4 мм/год. В следующие 2000 лет средняя скорость составляет 0,3-0,4 мм/год (скорость приращения 0,2-0,25 мм/год). Затем скорость приращения ничтожна - менее 0,05 мм/год. На Кубани скорости несколько выше: в среднем увеличение мощности сверхмощных чернозеёмов за 3000 лет составляет 0,5 мм/год.[ ...]
В настоящее время о скоростях и характерных временах развития почв и отдельных процессов почвообразования известно недостаточно и сведения о них часто противоречивы. Исследованиями почв на поверхностях с точно известным возрастом установлено, что для формирования зрелых почв необходимо несколько тысяч лет, обычно приводятся цифры от 1500 до 7000 лет (Дюшофур, 1970, Crocker, Major, 1955; Stevens, Walker, 1970). Однако, по мнению некоторых авторов, почвенный профиль развивается медленнее (десятки и сотни тысяч лет), причем за голоцен успевают сформироваться только примитивные почвы (Bockheim, 1980, McFadden et al., 1986; Nettleton et al., 1989; Reheis et al., 1992 и др.). Есть и противоположные взгляды, согласно которым почвы формируются быстро и их профиль закладывается практически на полную мощность менее чем за 100 лет (Толчельни-ков,1986).[ ...]
Длительность интервалов почвообразования установлена по 14С и археологическим датам. Наиболее точно интервалы определены для почв разреза Клименты, а также для почвы п2-3 разреза Курьяново (900-4000 л.н.). Согласно этим данным длительность периодов почвообразования значительно больше, по сравнению с периодами накопления аллювия. Кроме того, слои аллювия, разделяющие почвы, часто имеют слоистость, сходную с таковой современного аллювия, накапливающегося с высокой скоростью. При низкой скорости седиментации аллювий под действием почвообразования превращается в кумулятивную почву, почти не отличающуюся от собственно погребённых почв. Значит, аллювий накапливался быстро с большими паузами.[ ...]
Имеется ряд исследований скорости протекания отдельных частных процессов почвообразования и наблюдений за скоростью формирования нормально развитой почвы. М. М. Кононова, учитывая динамику годовой продуктивности растительности, предполагала, что накопление гумуса в почвах осуществляется за несколько сотен лет. Американский ученый Р. С. Далман обнаружил, что уровень содержания гумуса в почвах прерий устанавливается на протяжении 100—600 лет.[ ...]
При изучении роли ценозов в почвообразовании, помимо характеристики состава, а часто и возраста формаций, детально учитывают следующие показатели биологического круговорота веществ: общую фитомассу, создаваемую растительностью к моменту наблюдений, с подразделением на надземную и корневую (ризомасса) части; годичный прирост; годичный опад; зольный состав и содержание азота; емкость биологического круговорота — общее количество зольных элементов и азота в составе фитомассы и его интенсивность — количество химических элементов, содержащееся в приросте фитомассы; скорость биологического круговорота, характеризующуюся отношением общего количества зольных элементов и азота в фитомассе к их количеству в опаде.[ ...]
Роль почвообразующих пород в почвообразовании определяется тем, что они в значительной степени влияют на состав, свойства формирующихся из них почв. Это, в свою очередь, сказывается на скорости [преобразования минеральной массы при почвообразовании, закреплении образующихся органических веществ и т. п.[ ...]
Саморазвитие почв идет с замедлением скорости, что связано с затуханием скорости основных профилеобразующих процессов при их движении в сторону квазиравновесия. Максимальные значения скоростей обычны на начальных стадиях развития почв, когда профиль еще развит слабо и генетические горизонты только появляются - это время максимально неравновесного состояния почвы (по сути, породы) со средой. Затем по мере развития педогенеза неравновесность снижается, скорость его замедляется.[ ...]
Степень проявления и характер процессов почвообразования во многом определялись скоростью накопления аллювия (см. табл. 6).[ ...]
С главными термическими группами климатов в почвообразовании сопряжены тепловой режим почв, скорость химических и биохимичеЬких процессов, биологическая продуктивность при оптимальном увлажнении.[ ...]
Расчёты и датирование почв показали, что при скорости седиментации не более 1 см/100 лет образуются почвы, близкие водораздельным (Александровский, 1992, 2004). На пойме р. Оки это серые и темно-серые лесные почвы, на Верхней Волге - дерново-подзолистые, в бассейне Верхнего Дона -чернозёмовидные и темно-серые лесные, на пойме р. Калауса - каштановые солонцеватые и солонцы. При скорости 10-25 см/100 лет и выше почвообразование не успевает прорабатывать накапливающиеся наносы, формируется аллювий поймы со слабовыраженными признаками педогенеза. Итак, для формирования в пойме почв разного типа необходимы не только определенное характерное время, но и определённые достаточно узкие интервалы скоростей седиментации или характерные скорости (см. табл. 6). На основании этих данных также возможно решение обратной задачи: по типу почвы можно определять её возраст, наличие и скорость седиментации.[ ...]
В аридном климате юго-востока США темпы процессов почвообразования очень низкие, зрелые почвы появляются более чем через 100 тыс. лет, при этом накопление СаСОэ идет со скоростью 3-5 г/м2 в год (Reheis et al., 1992).[ ...]
Изменения в материнских породах в результате процессов почвообразования происходили по-разному в зависимости от состава произрастающей растительности, минералогического состава и свойств самой материнской породы, количества выпадающих осадков, положения породы по рельефу и т. д. Эти условия почвообразования, влияющие на скорость почвенных процессов и их результативность, выраженную в уровне плодородия почв, по предложению В. В. Докучаева называют факторами почвообразования. К ним относятся растительность и животные организмы, материнская порода, климат, рельеф и возраст почв (продолжительность и скорость почвообразования). Кроме этих пяти факторов имеется еще шестой особый фактор — производственная деятельность человека.[ ...]
Основными показателями, характеризующими влияние климата на почвообразование, являются среднегодовые температуры воздуха и почвы, сумма активных температур более 0; 5; 10 °С, годовая амплитуда колебания температуры почвы и воздуха, продолжительность безморозного периода, величина радиационного баланса, количество осадков (среднемесячное, среднегодовое, за теплый и холодный периоды), степень континенталыюсти, испаряемость, коэффициент увлажнения, радиационный индекс сухости и др. Кроме перечисленных показателей, существует ряд параметров, характеризующих осадки и скорость ветра, которые определяют проявление водной и ветровой эрозии.[ ...]
Эрозия существует как природное явление, сопровождающее процесс почвообразования. Как бы ни был плотен естественный растительный покров на поверхности почвы, вода при ее избытке смывает и уносит некоторое количество частиц. Ветер при повышенных скоростях может уносить тончайшую пыль со слабо прикрытых растениями участков почвы. Это так называемая нормальная эрозия, протекающая медленно и не препятствующая созданию почв, так как отчужденное с поверхности ее количество почвенных частиц компенсируется или даже перекрывается процессом почвообразования. Эрозию усиливают внезапно действующие катастрофические факторы, нарушающие сложившееся равновесие, — горообразование, извержение вулканов, пожары, наводнения и др.[ ...]
В целом леса, имея своеобразный тип обмена веществ и энергии, влияют на почвообразование, климат, гидрологический режим, а также, взаимодействуя с атмосферой, определяют уровень обмена кислородом и диоксидом углерода. Лесные экосистемы регулируют интенсивность снеготаяния и уровень воды в реках, стабилизируют состав атмосфер, снижают скорость ветра, сохраняют под пологом леса фауну и микроорганизмы.[ ...]
Важной, но далеко не решенной является проблема возраста почв. То же можно сказать и о проблеме скоростей формирования почв из породы и их трансформации под воздействием меняющейся среды. Специалистами, применяющими различные методы: сравнительно-географические, па-леопедологические и другие, накоплено немало фактов о существенных природных и антропогенных трансформациях почв в разных географических условиях. Собраны обширные материалы, характеризующие этапы развития голоценового почвообразования (Естественная и антропогенная, 1988; Антропогенная и естественная ..., 1989; Проблемы эволюции..., 2003), палеопочвы голоцена (Bednarek, 1990; Holliday, 1992; журнал Catena, т. 34, 1998 и 41, 2000), темпы развития почв (Геннадиев, 1990; Stevens, Walker, 1970). Вместе с тем пока ещё много не ясно: как быстро почвы реагируют на изменение факторов, как быстро они восстанавливаются при нарушениях разного масштаба, за какое время они проходят стадии развития от породы (нуль момент почвообразования) до зрелого состояния и какова скорость отдельных почвообразовательных процессов. Такая слабая изученность проблемы связана с недостаточным использованием метода почвенных хронорядов. Причем в нашей стране пока мало работ по хронорядам дневных почв, хотя весьма детально изучены хроноряды погребённых почв. Неясной также остаётся, например, проблема распространённости полигенетичных почв. В этом отношении имеются крайние взгляды, от предположений о том, что все почвы полигенетичны, так как климат и ландшафты менялись повсеместно, до представлений о том, что большинство почв соответствуют современным условиям почвообразования, а реликтовые признаки распространены локально и лишь отчасти нарушают общую актуалистическую картину педогенеза.[ ...]
Вынос фосфора из почв незначителен и идет лишь в течение коротких промежутков времени, однако за весь период почвообразования он достигает значительных объемов. Баланс фосфора может использоваться для расчетов скорости внутрипочвенного выветривания. Старые (т. е. сильно выветрившиеся) почвы чаще встречаются в условиях более влажного и жаркого климата. В процессе выветривания почв фосфор переходит из форм, связанных с кальцием, в железо- и алюмофосфорные соединения, при том, что значительные его количества сохраняются в органическом веществе.[ ...]
Согласно Соболеву С.С. (1969) для создания слоя почвы мощностью в 18 см природа затрачивает не менее 1400-7000 лет, ибо почвообразование идет со скоростью примерно 0.5-2 см в 100 лет. Отсюда и ценность почвы и меры по сохранению ее плодородия.[ ...]
В целом, времени ледниковых эпох соответствуют различные седимен-ты, либо с очень слабыми признаками сингенетичного почвообразования (следы аридного педогенеза в лёссах, слаборазвитые почвы интерстадиа-лов), либо не имеющие их вовсе.[ ...]
В условиях зрелой почвы, функционирующей в относительно стабильных условиях, ВХОДНОЙ И ВЫХОДНОЙ потоки углерода в годичном цикле почвообразования приблизительно выравнены, хотя в отдельные периоды годичною цикла может преобладать входной или выходной. В этом случае можно говорить об относительно стабильном среднестатистическом времени нахождения углерода в даннс й фракции или группе гумуса для конкретной части почвенного профиля. Эта величина, которую обозначим символом т,— обобщающий кинетический показатель, характеризующий скорость обновления углерода за счет всех процессов и механизмов обновления. Чем меньше т, тем слабее выражены процессы включения свежих углеродсодержацц х фрагментов в состав гумуса, его минерализация и т.д.[ ...]
Почвообразующие породы — субстрат, на котором образуются почвы; они состоят из различных минеральных компонентов, в той или иной степени участвующих в почвообразовании. Минеральное вещество составляет 60—90% всего веса почвы. От характера материнских пород зависят физические свойства почвы — водный и тепловой ее режимы, скорость передвижения веществ в почве, минералогический и химический состав, первоначальное содержание элементов питания для растений.[ ...]
Почвообразующие породы — субстрат, на котором образуются почвы; они состоят из различных минеральных компонентов, в той или иной степени участвующих в почвообразовании. От характера материнских пород зависят физические свойства почвы (водо- и воздухопроницаемость, водоудерживающая способность и др. свойства). Они определяют водный и тепловой режимы почвы, скорость передвижения веществ в почве, минералогический и химический состав почвы и первоначальное содержание в ней элементов питания для растений. От характера материнских пород зависит в большой мере тип почв. Например, в условиях лесной зоны, как правило, формируются почвы подзолистого типа. Если в пределах этой зоны почвообразующие породы содержат повышенное количество карбонатов калия, формируются почвы, значительно отличающиеся от подзолистых. Так, в районе Мещёры к востоку от Москвы среди подзолистых или болотистых почв на выщелоченных ледниковых отложениях в ряде мест распространены серые лесные почвы. Они приурочены к отложениям, содержащим в повышенном количестве карбонаты кальция (В. В. Добровольский, 1976).[ ...]
С количественной стороны процесс эрозии почв характеризуют интенсивностью смыва (или сдувания), выражаемой в т/га в год, либо мощностью утраченного слоя почвы в единицу времени (мм/год). В этих же единицах измеряют и скорость почвообразования. О степени опасности эрозии можно судить, сопоставив интенсивность смыва (или сдувания) почвы со скоростью почвообразовательного процесса. Если интенсивность эрозии меньше скорости почвообразования, то можно предположить, что она не представляет опасности для данной почвы. Такую эрозию принято считать нормальной. Если интенсивность потерь почвы больше скорости почвообразования, ее считают ускоренной.[ ...]
Климат определяет поступление лучистой энергии солнца, тепла и влаги на земную поверхность, в результате создается определенный гидротермический режим почв. Следовательно, от климата зависят условия жизни биологического фактора почвообразования, а также направление и скорость биологических и абиотических процессов.[ ...]
Характерное время саморазвития почв (для нормального типа “а”) составляет 1500 лет для подзолов и 3000 лет для серых лесных почв. Характерное время появления диагностических горизонтов (Е, ВО у этих же почв, соответственно, 50-100 до 300-700 лет. Первые признаки почвообразования появляются через 5-20 лет с момента экспонирования породы факторам. Характерное время развития сверхмощных тропических подзолов достигает сотен тысяч лет. В целом и скорость, и характерное время развития почв возрастают от полярных областей к экваториальным.[ ...]
ПРИМЕЧАНИЕ, Естественная Э.п. — очень медленный процесс. Напр., снос поверхностными водами 20 см почвы под пологом леса происходит за 174 тыс. лет, под лугом — за 29 тыс. лет. При правильных севооборотах поля теряют 20 см за 100 лет, а при монокультуре кукурузы — всего за 15 лет. В последних двух случаях скорость разрушения почвенного покрова многократно превышает, скорость почвообразования. Э.п. привела к полной или Частот-1 ной, но хозяйственно значимой потере плодородия более половины всей пашни мира (1,6—2,0 млн кв. км при современном использовании 1,4—1,6 млн кв. км). Ежегодно из-за эрозии выбывает из сельскохозяйственного использования от 50 до 70 тыс. кв. км земель (в год более 3% эксплуатируемой пашни).[ ...]
Следует различать хаотические и направленные турбации. Вынесенный на поверхность зоотурбационным путем мелкозем вовлекается в почвообразование и служит источником увеличения мощности гумусового горизонта. Интенсивность процесса зависит от величины продукции биомассы и положительно связана с мощностью гумусового горизонта. Процесс протекает непрерывно с замедлением во времени и приводит к постепенному погружению поверхностных горизонтов почв, археологического материала и всего крупнозема почв в мелкоземе (табл. 4). Наряду со средней скоростью за время с начала попадания артефакта на поверхность почвы, в таблице указано её приращение за время интервала между соседними точками хроноряда. Видно также, что и средние скорости погружения, и их приращение годами замедляются.[ ...]
Химические анализы показывают постепенное увеличение степени дифференцированное™ профиля (см. рис. 5) Характерно накопление Fe203 в профиле. Например, в ряду Швина за 2900 лет накопились 645 г/м2 подвижного Fe203, гумус, азот (Plichta, 1970). Гумус в верхнем горизонте стал более гуматным, увеличилось отношение C/N, запасы Сорг возросли с 0,75 до 2,6 кг/м2. В других случаях содержание гумуса устанавливается в состоянии равновесия через 100-400 лет после начала почвообразования. Накопление Сорг в рядах Минвату и Ю. Мичиган (Syers et al., 1970; Olson, 1958) в первые 50 лет идет со скоростью 30-40 г/м2 в метровом профиле в год, затем до 500 лет скорость составляет 6-10 г/м2 в м/год (Минвату-Ю. Мичиган) и 4,5 г/м2 в 0,5 м/год (ряд Калайоки) (Jauhiainen, 1973). На зрелой стадии скорости снижаются - 0,35 (Калайоки).[ ...]
Почвы являются динамичными системами, постоянно меняющимися и развивающимися в связи с изменениями географической среды. Эти изменения разнообразны и могут протекать на разных уровнях временной и пространственной организации почвенного покрова. Они могут быть исследованы на уровне почвенной зоны, профиля почв, отдельных его горизонтов и признаков или на уровне участка микростроения. Изменения на перечисленных уровнях происходят с разной скоростью. Наряду с быстрыми процессами, которые протекают в течение суток и лет (такие процессы относятся к разряду функционирования почв и не рассматриваются в данной работе), существуют изменения почв, проходящие в течение веков и тысячелетий. Последние представляют собой основной объект исследования эволюционного почвоведения, научного направления, находящегося на стыке почвоведения и палеогеографии. Предметом исследования эволюционного почвоведения являются изменения почв (почвенных тел и покровов) и смены типов почвообразования, происходившие на протяжении геологической истории Земли. Отметим также, что эти изменения могут быть: локальными или глобальными; постепенными или быстрыми и даже катастрофическими; относительно слабыми или контрастными, в корне меняющими почву.[ ...]
Затушевывание экологического дисбаланса весьма обычно. Так, высокие урожаи, получаемые с помощью минеральных удобрений, гербицидов, фунгицидов, инсектицидов и т. п., дающие желаемый экономический эффект, скрывают прогрессирующую минерализацию почв. В ФРГ этот процесс уже давно приобрел угрожающие масштабы4. Высокие урожаи маскируют и тот факт, что сейчас повсеместно наметилась тенденция более высоких темпов разрушения почвенного покрова, чем скорость почвообразования. Для формирования 1 см почвенного слоя требуется в зависимости от условий от 10 до 50 лет5. Под монокультурой кукурузы дефляция почвы идет со скоростью 1,3 см/год, т. е. во много раз быстрее почвообразования.[ ...]
Для пойменных и балочных почв характерны процессы омоложения, обусловленные седиментацией и погребением, а также эрозионного разрушения почв и возобновления педогенеза на молодых поверхностях. Наряду с динамичными, есть и стабильные участки, в пределах которых выявлено постепенное развитие почв из аллювиальных в сторону нормальных зональных (Добровольский, 1960, 1968). Изучение почв, погребённых в поймах и балках, подтверждает направленность процессов почвообразования как в сторону развития зрелых автономных почв, так и в сторону их обновления и омоложения (Воропай, Куница, 1972; Александровский и др., 1987; Mandel, 1992; Сычёва и др., 1993). Поэтому прогнозировать развитие почв аккумулятивных ландшафтов сложно, но необходимо, особенно для пойменных почв, которые занимают большую площадь, плодородны и имеют большое сельскохозяйственное значение. Изучение эволюции и скорости формирования данных почв важно не только с теоретической, но и с практической точки зрения.[ ...]
Широкое распространение степей и разнообразных степных почв, чернозёмов, каштановых, солонцов на территории нашей страны определяет повышенное внимание к изучению истории их развития. Большое значение в понимании голоценовой эволюции этих почв имеют исследования почв курганов, широко распространённых в степях юга России. Тем не менее остаются нерешёнными или дискуссионными проблемы возраста и характера стадий эволюции почв, специфики их эволюции в разных типах ландшафтов, скорости процессов в разных биоклиматических обстановках и на разных почвообразующих породах. Остановимся на работах, в которых эволюция современного голоценового почвообразования в степи рассмотрена с привлечением палеопочвенного метода. Первая работа с анализом многих почв курганов и оборонительных валов опубликована П.В. Мадановым с соавторами (1967). По мнению авторов, чернозёмы Поволжья развивались в относительно стабильных условиях среды с постоянной скоростью в течение всего голоцена. По мнению С.И. Андреева (1971), изучавшего подкур-ганные почвы того же региона, педогенез развивался по схеме Вильямса.[ ...]
Экологическая емкость — это показатель способности природной системы к регенерации изъятых из нее ресурсов и к нейтрализации вредных антропогенных воздействий. Полная экологическая емкость природного комплекса определяется, во-первых, объемами основных природных резервуаров — воздушного бассейна, водоемов и водотоков, земельных площадей и запасов почв, биомассы флоры и фауны; во-вторых, мощностью потоков биогеохимического круговорота, обновляющих содержимое этих резервуаров: скоростью местного атмосферного газообмена, пополнения объемов чистой воды, процессов почвообразования и продуктивностью биоты.[ ...]