Курсовая работа - Климат как фактор почвообразования - файл n1.doc

Курсовая работа - Климат как фактор почвообразования
скачать (295.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc296kb.01.06.2012 12:11скачать

n1.doc



МОСКОВСКАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

имени А.К. ТИМИРЯЗЕВА

Курсовая работа по теме:

КЛИМАТ КАК ФАКТОР ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ




Группа 203

Пивченко Д.

Москва 2010

Содержание


КЛИМАТ КАК ФАКТОР ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ 1

Содержание 3

Введение 4

1. Понятие о факторах почвообразования 4

2. Климат как фактор почвообразования 7

2.1. Климат 7

2.2. Радиационный баланс 8

2.3. Понятие о коэффициенте увлажнения и индексе сухости 9

2.4. Микроклимат 12

3. Климат почв и его составляющие 13

Заключение 19

Литература: 20



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.

1. Понятие о факторах почвообразования


В качестве самостоятельной области естествознания почвоведение оформилось 100 лет назад благодаря работам В.В. Докучаева. До этого почвоведение рассматривалось как часть агрономии или геологии. Основатель генетического почвоведения В. В. Докучаев поло­жил начало учению о факторах почвообразования. Под факторами почвообразования понимаются внешние по отношению к почве компоненты природной среды, под воздей­ствием и при участии которых формируется почвенный покров земной поверхности.

Функциональную взаимосвязь между почвенным покровом и главнейшими факторами почвообразования В. В. До­кучаев выразил формулой

П =f(К, О, Г, Р)*Т, где П- почва; К - климат; О — организм; Г — горные породы; Р — рельеф; Т — время.

Перечисленные факторы в их разнообразном сочетании у земного шара создают великое множество типов почв, их комбинаций, сочетаний и комплексов, неповторимую мозаику почвенного покрова.

В. В. Докучаев считал все факторы равнозначными и незаменимыми. Оценивая роль факторов в процессах формирования почв, он писал: «Все эти агенты почвообразователи суть совер­шенно равнозначные величины и принимают равноправное участие в образовании почв» («К учению о зонах природы», 1899).

После В. В. Докучаева, по мере накопления фактического материала о генезисе почв, о разнообразии почвенных типов и путей их формирования в учении о факторах почвообразования наметилась тенденция к различной оценке их роли в процессах почвообразования.

К. Д. Глинка подчеркивал среди факторов почвообразования роль климата и растительности. В учебнике «Почвоведение» (1931) он писал: «Для нас в настоящее время до очевидности ясно, что наиболее надежным руководителем в деле характеристики и классификации почв является способ их происхождения, что материал, из которого образовались почвы, в большинстве случаев имеет гораздо меньшее значение, а в некоторых случаях его значение может быть сведено даже к нулю, по сравнению с тем мощным влиянием, которое оказывают в процессах почвообразования факторы климата и растительная формация».

С.А.Захаров (1927) предложил разделить все факторы на активные и пассивные. К активным им были отнесены биосфера, атмосфера и гидросфера, к пассивным — материнские породы, которые, по его мнению, служат только источником минеральной массы, но не являются источником энергии, а также рельеф местности. А. А. Роде (1947) считал, что такое противопоставле­ние факторов едва ли является правильным, но вместе с тем, несомненно, их роль неодинакова. Развивая учение В. В. Доку­чаева, А. А. Роде предложил дополнять перечень факторов еще двумя — земным тяготением и влиянием грунтовых, почвенных поверхностных вод.

Наиболее острая дискуссия по поводу роли отдельных фак­торов в процессах почвообразования и выделения ведущего фактора возникла в 30-х и конце 40-х годов 20 века. Всеобщее признание получила точка зрения о ведущей роли в процессах почвообразования биологического фактора (высших зеленых растений, животных и микроорганизмов).

Наиболее полная научная концепция о ведущем значении биологического фактора в процессах почвообразования была разработана В. Р. Вильямсом. Вся сущность почвообразователь­ного процесса рассматривается им как диалектическое единство процессов взаимодействия между организмами и средой. Разви­тие и направление почвообразовательного процесса В. Р. Виль­яме ставит в зависимость от типа и характера сообществ зеленых растений.

Докучаевское учение о факторах почвообразования, как основополагающее в учении о генезисе почв, получило свое дальнейшее развитие в трудах его учеников и последователей К. Д. Глинки, С. А. Захарова, Б. Б. Полынова, А. А. Роде, И.П.Ге­расимова, В. А. Ковды, В. Р. Волобуева и многих других русских ученых.

Среди иностранных ученых необходимо назвать американско­го почвоведа Ганса Йенни (1948). Он опубликовал работу, посвящен­ную специальному исследованию факторов почвообразования, в которой попытался впервые количественно оценить вклад тех или иных факторов в совокуп­ное их влияние на результирующее почвообразование. В этой книге дан большой фактический материал о зависимости раз­личных свойств почв и почвообразования в целом от количест­венных характеристик как отдельных факторов, так и их разно­образных сочетаний.

В процессе формирования почвы все факторы являются равнозначными и незаменимыми. Отсутствие одного из них ис­ключает возможность почвообразовательного процесса. На оп­ределенных стадиях или в специфических условиях развития почвы в качестве определяющего может выступать какой-либо один из факторов.

2. Климат как фактор почвообразования

2.1. 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.).

2.2. 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.

Таблица 1.

Планетарные термические пояса

Пояс

Среднегодая температура

С

Радиационный баланс (кд/см^2 *год)


Сумма активных температур, С за год на южной (северной в Южном полушарии) границе поясов

Полярный

-23 -15

21-42

400-500

Бореальный

-4 +4

42-84

2400

Суббореальный

+10

84-210

4000

Субтропический

+15

210-252

6000-8000

Тропический

+32

252-336

8000-10000

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).

В соответствии с поступлением тепла на поверхности Земли формируются термические пояса планеты (табл. 1).

2.3. 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.

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 (Будыко, 1968)(табл.2):

Таблица 2.

Климатические области

Климатические области


Среднегодовое

количество

осадков, мм

Коэффициент

увлажнения

(КУ)

Исключительно сухие

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 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).

Таблица 3.

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


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).

2.4. Микроклимат


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.

3. Климат почв и его составляющие


Климат почв может быть рассмотрен как совокупность постоян­но совершающихся в ней физических процессов, формирующихся под воздействием природных и антропогенных факторов. Первыми составляющими климата почвы являются тепловой, водный и воз­душный режимы, подчиняющиеся макроклиматической ритмичности и особенностям мезо- и микроклимата.

Физические процессы фазовых переходов почвенной влаги (испарение, конденсация, льдообразование) определяются температурой влажностью и давлением, а также их внутрипочвенными градиентами и градиентами в системе приземный слой воздуха-растение-почва, В соразмерности почвенного тепла и влаги находят коли­чественное выражение тепло— и влагообеспеченность почвы - ос­новные параметры оценки ее климата в его практическом прило­жении.



Рис.1. Континентальность климата по Н.Н. Иванову (Шашко, 1967).

Важным показателем климата почв является степень суровости зимних почвенных условий, определяющих возможность перезимов­ки сельскохозяйственных культур и интенсивность процессов педо— криогенеза. Существенной характеристикой климата почв является его континентальность, определяемая не только годовой ам­плитудой температур на глубине 0,2 м, но и величиной внутри-почвенных градиентов (рис.1).

Оценка перечисленных параметров климата почв необходима для уточнения диагностики и классификации почв, природно-агро­номического районирования, районирования сортов сельскохозяйст­венных культур, разработок планов землепользования в хозяйст­вах, приемов агротехники и мелиорации.

В качестве основных критериев оценки приняты: для теплообеспеченности почв - сумма активных (выше 10°С) температур поч­вы на глубине 0,2 м (рис.2.); для влагообеспеченности - запасы продук­тивной влаги в метровом слое почвы в начале и конце вегетаци­онного периода (выше 5°С среднесуточных температур), а также гидротермический коэффициент почвы и вероятность почвенной засухи.


Рис.2. Сумма активных температур почвы на глубине 0,2 м. (Герасимова и др., 2000)

Рассмотрение почвенно-климатических условий на территории СССР (Димо, 1985) в зонально-провинциальном и природно—сельскохозяйствен­ном аспектах позволило отметить следующие закономерности в пространственном их изменении.

По всем зонам Нечерноземной полосы России наблюдается снижение сумм активных температур почв, а следовательно, их теплообеспеченности в направлении с запада на восток и нарастание сумм отрицательных температур, морозоопасности и континентальности почвенного климата в том же направлении.

Теплообеспеченность почв Нечерноземья изменяется от весьма слабой (400-800°С) суммы активных температур выше 10°С на глубине 0,2 м в Северо-Восточной провинции лесотундровой северо-таежной зоны глееподзолистых и мерзлотно-таежных почв до выше средней (2100-2700°С) в Белорусской и Дальневосточно-Амуро-Уссурийской провинциях южно-таежной зоны дерново-подзолистых почв.

Соответственно, условия суровости зимних почвенных условий меняются от очень холодных крайне морозоопасных (-2000°С ниже) сумм отрицательных температур на глубине 0,2 м в Северо-Восточной провинции лесотундровой северо-таежной зоны до умеренно-теплых умеренно морозоопасных - 100-50°С сумм отрицательных температур в Прибалтийской и Белорусской провинциях южно-таежной зоны.

Снижение сумм активных температур почв происходит парал­лельно уменьшению количества осадков за вегетационный период, что в совокупности приводит к снижению расхода почвенной вла­ги за счет суммарного испарения. Пространственное изменение за­пасов продуктивной влаги отражает сопряженность между сумма­ми активных температур почвы, количеством осадков и суммар­ным испарением, но зависит в равных условиях растительного по­крова от физических свойств почв и подстилающих пород, опреде­ляющих специфику почвенного климата. Особое значение здесь при­обретает наличие вечной мерзлоты.

Влагообеспеченность почв изменяется на территории Нечерно­земья от избыточной - при запасах продуктивной влаги в метро­вом слое почвы более 200 мм, ГТКП - 1,5 и отсутствии вероят­ности почвенных засух во всех провинциях лесотундровой северо­таежной и средне-таежной (подзолистых и мерзлотно-таежных почв) зон, за исключением почв Центральной Якутской провинции, где влагообеспеченность достаточна (200-150 мм; ГТКП - 1,5-1; вероятность почвенных засух менее 25%) в начале вегетацион­ного периода и недостаточна в конце (150-100 мм; ГТКП - 1_ 0,5; вероятность почвенных засух - 25-50%).

Следует отметить, что в Белорусской и Центрально-Якутской провинциях расход влаги на испарение превышает количество осад­ков, выпадающих в вегетационный период, и к концу его создает­ся дефицит продуктивной влаги в метровом слое почвы по сравне­нию с его запасом перед началом вегетационного периода. В поч­вах Средней Сибири начальный запас равен конечному. Количество осадков соответствует суммарному испарению.

Лимитирующим успешное возделывание сельскохозяйственных культур фактором территории Нечерноземья, характеризующейся гумидными условиями почвообразования, является, за исключе­нием Европейской территории южно-таежной зоны (подзоны) дер­ново-подзолистых почв, недостаток тепла не только приземного слоя воздуха, но главным образом тепла почвы, ее теплообес-печенности и условий перезимовок. Особенно остро этот фактор проявляется на севере и северо-востоке страны, в области рас­пространения мерзлотных (криогенных) почв на многолетнемерз­лых породах.

Иные соотношения параметров почвенного климата сформиро­вались в условиях полуаридной, аридной и влажно—субтропической областей СССР. Основным фактором, лимитирующим успешное воз­делывание сельскохозяйственных культур на территории, располо­женной южнее Нечерноземной полосы (за исключением влажных субтропиков), является влага, поэтому оценка влагообеспеченности почв здесь является первоочередной.

Вместе с тем было бы неправильным оценивать этот фактор в отрыве от второго, не менее значимого фактора - тепла и теплообеспеченности почв. Теплообеспеченность почв лесостепной, степной сухостепной, полупустынной и пустынной зон снижается в направлении с запада на восток, что выражается уменьшением сумм относительных и активных температур почвы. В том же направлении наблюдается нарастание сумм отрицательных температур, морозоопасности и континентальности почвенного климата.

Теплообеспеченность почв лесостепной, степной, сухостепной, полупустынной и пустынной зон снижается в направлении с запада на восток, что выражается уменьшением сумм положительных и активных температур почвы, В том же направлении наблюдается нарастание сумм отрицательных температур, морозоопасности и континентальности почвенного климата. Снижение сумм активных температур почв, так же как и в Нечерноземной полосе, проис­ходит параллельно уменьшению количества осадков за вегетацион­ный период, что в совокупности приводит к снижению расхода почвенной влаги за счет суммарного испарения. Пространственное из­менение запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы отра­жает сопряженность между суммами активных температур почвы, количеством осадков и суммарным испарением в вегетационный период.

Теплообеспеченность почв наибольшая в Среднеазиатской про­винции субтропической пустынной зоны серо-бурых и такыровидных почв, песков и такыров и оценивается как весьма высокая (5600-7200°С). Наиболее низкая - ниже средней (1200-1600°С) теплообеспеченность в Среднесибирской провинции лесостепной зо­ны серых лесных почв, оподзоленных, выщелоченных и типичных черноземов.

Суровость зимних почвенных условий наиболее выражена в Вос­точно-Сибирской провинции степной зоны обыкновенных и южных черноземов, где они оцениваются как холодные морозоопасные (2000-1000°С ниже нуля). Теплые неморозоопасные условия характеризуют почвы субтропической лесной зоны желтоземов и красноземов (от 50° сумм отрицательных температур почвы до 0°с).

Избыточному увлажнению подвержены почвы Западно-Грузин­окой провинции этой зоны (более 200 мм запасов продуктивной влаги в вегетационный период в метровом слое почвы), за исключением красноземов, водопрочная структура которых обеспечивает хорошую их водопроницаемость.

Достаточным увлажнением как в начале, так и в конце вегетационного периода характеризуются почвы Среднерусской провинции лесостепной зоны (200-150 мм). Крайняя степень необеспеченности влагой (сухо в течение года) отмечается в Арало-Балхашской провинции пустынной зоны серо—бурых почв, песков и солончаков и в Средне-Азиатской провинции субтропической пустынной зоны южных серо-бурых такыровидных почв, песков и тыкыров.

Заключение


Климат как фактор почвообразования сложен, его воздействие на почвы многообразно. С климатом связаны энергетика почвообразования, тепловой и водный режим почв, продолжительность промерзания распределение типов почв по поверхности земли.

Для понимания происходящих в почвах процессов большое значение имеют климатические показатели к ним относят агроклиматические показатели вегетационного периода и среднегодовые общеклиматические показатели. Солнечная радиация и влажность климата устанавливают постоянный тепло и влагообмен между почвой и атмосферой. Зная вид климата можно многое сказать отипе почвы данной территории

Литература:


  1. Герасимова М.И., Алябина И.О., Урусевская И.С., Шоба С.А., Таргульян В.О. Методические подходы к картографической оценке климата как фактора почвообразования // Вестник МГУ. Серия 17. Почвоведение. 2000. № 4. С. 9-14.

  2. Димо В.Н. климат почв и его составляющие на равнинной территории СССР// Климат почв : Сб. науч. тр. / АН СССР. науч. центр биол. исслед. Ин-т почвоведения и фотосинтеза и др.; Почв. ин-т им. В.В.Докучаева Пущино, 1985. - 180 с.

  3. Иенни Г. Факторы почвообразования. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1948. 348 с.

  4. Шашко Д.И. Агроклиматическое районирование СССР. М.: Колос, 1967. 335 с.




Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации