Геохимия и энергетика почвообразования

Материальной основой при формировании почв являются горные породы – их называют материнскими. С одной стороны, почва наследует те химические элементы, которые содержатся в почвообразующих породах. С другой – эти химические элементы энергично перераспределяются в вертикальном и пространственном направлениях под влиянием факторов почвообразования, в первую очередь под влиянием жизнедеятельности животных и растительных организмов, воды.

Будучи биокостным телом почва – основная среда взаимодействия между живым веществом и неживой природой. Она обусловливает определенное поведение химических элементов в почве. Геохимия почвообразования занимается изучением закономерностей поведения химических элементов в почве, их миграцией, аккумуляцией, перераспределением.

Огромную биогеохимическую работу выполняют бесконечные поколения высших растений, обусловливающих круговорот химических элементов в системе почвы – растения и синтез органического вещества.

Высшие растения суши ежегодно синтезируют более 100 млрд.т. сухого органического вещества. Принимая, что зольные элементы и азот составляют около 5% этой массы, можно заключить, что на суше вовлекается в биологический круговорот несколько миллиардов тонн химических элементов.

О роли биологического фактора в перераспределении химических элементов, о направленности биологического круговорота можно судить, если определить коэффициенты биологического поглощения (Кб) химических элементов:



Этот коэффициент высок для углерода, азота, фосфора, серы, галогенов. Большое влияние на состав почвы, на перераспределение химических элементов в ней оказывает водная миграция химических элементов. Подсчитано, что поверхностными водами выносится в течение года со всей суши 23–109 т. растворенных и взмученных веществ.

Количественно роль водной миграции в геохимии вещественного состава почв выражают коэффициентом водной миграции (Кв):


Чем меньше это отношение, тем менее активно выносится водами химический элемент. Наибольшая геохимическая подвижность у хлора, серы, брома, йода. Меньше вовлекаются в водную миграцию калий, натрий, кальций, магний, а также стронций, молибден, цинк и др.

Состав почвы и ее горизонтов определяется соотношением процессов биологического поглощения и водной миграции. В геохимическом плане почвообразование сложный, развивающийся во времени процесс обмена вещества между литосферой, атмосферой и наземными организмами.

Почвообразование сопровождается и определенным обменом энергии. Этот вопрос был основательно изучен В.Р. Волобуевым (1963). По его данным, суммарная затрата энергии на почвообразование составляет в тундрах и пустынях 4–20 кДж/см, в лесах и степях умеренного пояса 40–170 кДж/см2, во влажнотропических ландшафтах 200–300 кДж/см2 в год.

Расход энергии почвообразования распределяется следующим образом: испарение и транспирация – 95–90,5 %; биологические процессы – 5,0–0,5 %; гипергенез минералов – 0,0n–0,00n %.



Полнота использования поступающей солнечной энергии на почвообразование зависит от увлажнения – в аридных ландшафтах мало используется энергии, в гумидных ландшафтах степень использования солнечной энергии на почвообразование достигает 70–80 %.