1. Климат

Климат представляет собой статистический многолетний режим погоды определенной территории. Он характеризуется средними показателями метеорологических элементов (температура, осадки, испаряемость и т.д.) и их крайними значениями, которые дают представление об амплитудах колебаний того или иного параметра в течение суток, сезона, года.

К главным показателям климата относятся

1) - количество поступающей на земную поверхность солнечной радиации

2) - количество выпадающих осадков.

Солнечная радиация является важнейшим источником энергии для большинства явлений, происходящих в биосфере Земли, в том числе и для почвообразовательного процесса.

Космической приток солнечной энергии на верхней границе атмосферы составляет около 8,4 кДж/см²мин,

однако не более 50 % ее достигает поверхности Земли.

Примерно 30 % солнечной радиации отражается от атмосферы в Космос,

около 20 % поглощается парами воды и пылью в атмосфере и какая-то часть поступает на земную поверхность уже в виде рассеянной радиации. Обще количество солнечной энергии, достигающее земной поверхности, измеряется радиационным балансом:

R = (Q + q)(1 – A) – E,

где R – радиационный баланс, кДж/см²год; Q – прямая радиация, кДж/см²год; q – рассеянная радиация, кДж/см²год; А – альбедо (в долях единицы); Е – эффективное излучение поверхности, кДж/см²год.

Лучистая энергия Солнца, достигающая земной поверхности, превращается в другие формы энергии. Часть ее в процессе фотосинтеза, осуществляемого зелеными растениями, трансформируется в химическую энергию, аккумулирующуюся в органических соединениях. Более значительное количество солнечной радиации, поглощаясь почвой, превращается в тепловую энергию, которая в дальнейшем расходуется на нагревание почвы и приземного слоя воздуха, а также на испарение почвенной влаги.

Тепловая энергия, затрачиваемая на нагревание почвы, создает в ней соответствующий температурный режим. Важной характеристикой теплообеспеченности территории является сумма активных температур (∑t > 10С) в годовом цикле. В соответствии с поступлением тепла на поверхность Земли формируются термические пояса (группы) климатов планеты (табл. 1).

Таблица 1

Планетарные термические пояса

Пояс	Среднегодовая температура, С	Радиационный баланс, кДж/см2год	Сумма активных температур за год, С
Полярный (холодный)	(–23) – (–15)	< 42	< 600
Бореальный (умеренно холодный)	(– 4) – (+ 4)	42 – 48	600 – 2000
Суббореальный (умеренно теплый)	+ 10	84 – 209	2000 – 4000
Субтропический (теплый)	+ 15	209 – 251	4000 – 8000
Тропический (жаркий)	+ 32	251 – 335	>8000

В целом, от полюсов к экватору наблюдается закономерное нарастание количества тепла, поступающего на земную поверхность, что оказывает огромное влияние на формирование кор выветривания и характер почвообразовательных процессов.

Известно, что с увеличением температуры на 10 С скорость химических реакций возрастает в 2-4 раза. При повышении температуры увеличивается и степень диссоциации многих химических соединений.. С повышением температуры увеличивается и диссоциация растворенной в воде угольной кислоты. Поэтому по мере роста температуры все большее количество ионов водорода будет вовлекаться в процессы выветривания и почвообразования. Кроме того, чем выше радиационный баланс местности, тем более активно функционирует почвенная биота, больше синтезируется растительной биомассы и выше биологическая продуктивность территории, выше интенсивность элементарных почвенных процессов Поэтому процессы выветривания и почвообразования в тропиках протекают гораздо интенсивнее нежели в умеренном климате и тем более в полярных областях.

Атмосферные осадки являются важнейшим источником воды в почве, без которой невозможно протекание химических, физико-химических и биологических процессов. Наличие воды является непременным условием формирования всех природных экосистем, главным фактором возникновения и развития большинства процессов и явлений, протекающих на поверхности и в глубине литосферы. С атмосферными осадками в почву поступает пыль, окислы азота и аммиак, соединения серы, а в индустриальных районах и различные токсичные вещества, в результате чего может происходить загрязнение почвенного покрова. Влага используется растениями для создания биомассы, которая в последующем является источником гумуса, энергии и питательных веществ. Благодаря атмосферной влаге осуществляются процессы растворения и выщелачивания веществ, явления гидратации, гидролиз первичных и вторичных минералов. С движением воды связаны миграционные процессы разнообразных соединений в почвенном профиле, что ведет к расчленению его на генетические горизонты, а так же явления эрозии и переотложения смытого материала.

В аридных регионах, при дефиците атмосферных осадков, формируются почвы с высокой засоленностью и карбонатностью. Они бедны гумусом, вторичными минералами, обладают щелочной реакцией и низкой поглотительной способностью.

В областях повышенного увлажнения распространены почвы с кислой и сильнокислой реакцией среды, почвенный профиль которых почти полностью отмыт от водорастворимых хлоридов, сульфатов и карбонатов щелочных и щелочноземельных элементов. Почвы обогащены гидроксидами и оксидами железа и алюминия, содержат мало гумуса и глинистых минералов с разбухающей кристаллической решеткой.

Количество атмосферных осадков, выпадающих в течение года в разных частях земного шара, весьма существенно варьирует.

В абсолютных пустынях, в течение длительного времени (от нескольких до 10 лет) атмосферные осадки не выпадают совершенно.

Лесные области умеренно холодного пояса до 500-800 мм осадков.

Во влажных субтропиках, 1500-2500 мм.

В экваториальных областях влажных тропиков достигает иногда 7-10 тыс. мм.

Однако внутри континентов в распределении атмосферных осадков наблюдаются существенные отклонения от общепланетарной схемы. Они обусловлены особенностями атмосферной циркуляции, размером материков, конфигурацией и высотой горных сооружений, наличием низменностей, удаленностью местности от побережья морей и океанов, близостью холодных или теплых морских течений. В зависимости от этого на той или иной территории складывается определенный тип водного режима, не всегда соответствующий поясному характеру распределения осадков.

Для характеристики влагообеспеченности территории используется коэффициент увлажнения (КУ) ( введен в практику почвоведения Г.Н. Высоцким (1904) и детально разработанный Б.Г. Ивановым (1948)).

КУ=Р/f

где Р - среднемноголетнего количества осадков за год (мм), f - испаряемости за тот же период (мм)

В соответствии с КУ выделяют следующие климатические области (группы климатов) и сопряженные с ними почвенно-растительные зоны (табл. 2).

Таблица 2

Классификация климата по условиям увлажнения

Климатические области	КУ	Почвенно-растительные зоны
Исключительно влажные (супергумидные)	1,5-3,0	Влажные тропические и субтропические леса с красноземами, желтоземами, красными и красно-желтыми ферраллитными почвами
Избыточно влажные (экстрагумидные)	1,33-1,5	Тундра, лесотундра и северная тайга с тундровыми, болотными и глееподзолистыми почвами
Влажные (гумидные)	1,00-1,33	Хвойные и лиственные леса на подзолистых, дерново-подзолистых и бурых лесных почвах
Полувлажные (семигумидные)	0,77-1,00	Лесостепи на серых лесных почвах, оподзоленных, выщелоченных и типичных черноземах
Полузасушливые (семиаридные)	0,55-0,77	Типичные степи на обыкновенных черноземах
Засушливые и очень засушливые (субаридные)	0,33-0,55	Степи на южных черноземах, темно-каштановых и каштановых почвах
Полусухие и сухие (аридные)	0,12-0,33	Полупустыни на светло-каштановых и бурых полупустынных почвах
Очень сухие (экстрааридные)	<0,12	Полупустыни на серо-бурых почвах и такырах

Для формирования почв большое значение имеют не только общие условия увлажнения, но и также интенсивность выпадения осадков и распределение их по сезонам года. В периоды наибольшего поступления осадков происходит разбавление почвенных растворов и развитие сезонных нисходящих токов влаги, способствующих перемещению растворенных веществ и тонкодисперсных частиц.

В пустынях сезонное нисходящее движение почвенных растворов может быть не ежегодным и ограничиваться лишь несколькими сантиметрами. В условиях степи и саванн сезонное нисходящее движение влаги распространяется на глубину 50-70 см, а иногда 2-3 м.

Во влажных регионах в дождливый сезон нисходящее передвижение влаги распространяется на весь почвенный профиль и кору выветривания вплоть до грунтовых вод. Это наблюдается в северных лесных областях, субтропиках и тропиках.

В периоды наибольшего увлажнения в почвах нередко создаются анаэробные условия и развиваются восстановительные процессы, способствующие переходу соединений элементов с переменной валентностью в подвижные формы и вовлечению их в миграционные процессы.

Интенсивные дождевые осадки в районах с расчлененным рельефом вызывают эрозию, в результате чего смывается верхний, наиболее плодородный слой почвы.

В сухие и жаркие периоды в результате испарения и транспирации почвенной влаги ее нисходящее движение сменяется восходящим. Происходит увеличение концентрации почвенных растворов, вследствие чего выпадают в осадок соединения с низкой растворимостью, коагулируют почвенные коллоиды, синтезируются новые соединения, в том числе глинистые минералы.

В соответствии с поступлением влаги и ее дальнейшим перераспределением каждый природный регион характеризуется показателем радиационного индекса сухости. Он показывает, какая доля радиационного баланса тратится на испарение и вычисляется по формуле :

К= R/аР,

где К – радиационный индекс сухости; R – радиационный баланс, кДж/см²год; Р – количество осадков за год, мм; а – скрытая теплота фазовых преобразований воды, Дж/г.

При избытке годового количества осадков и низких значениях радиационного баланса величина индекса сухости меньше единицы. При дефиците осадков и высоком радиационном балансе индекс сухости значительно превышает единицу. В общих чертах изолинии индекса сухости совпадают с распространением по земной поверхности природных зон (табл. 3).

Таблица 3

Значения индекса сухости для различных природных зон

Зоны и подзоны	К	Зоны и подзоны	К
Тундра и лесотундра	0,37-0,56	Лесостепь	1,00-1,30
Тайга	0,56-0,85	Степь	1,30-2,50
Широколиственные леса	0,85-1,00	Полупустыни и пустыни	2,50-15,00

Одной из важнейших особенностей гидротермических условий является их ритмичность. Существует ритм световой и температурный в течение дня, смена теплых сезонов холодными, дождливых засушливыми. Эти ритмические явления суточных, сезонных и многолетних колебаний влаги, света и тепла, поступающих на земную поверхность, обусловливают соответствующие циклы динамики почвообразовательного процесса. При этом важную роль будут играть интенсивность и продолжительность холодных, теплых, дождливых и засушливых периодов. Степень выраженности этих процессов, а так же их определенные сочетания друг с другом определяют тип растительности, состав и активность почвенной биоты, темпы создания и разрушения органического вещества, направление и скорость выветривания, характер миграционных процессов. Варьирование климатических показателей отражается на генетических особенностях почв, формирующих основной фон почвенного покрова в пределах отдельных зон. В связи с этим возникает необходимость выделения почвенных фаций. Почвенная фация представляет собой часть почвенной зоны существенно отличающуюся от остальной ее территории по температурному режиму почв и сезонному характеру увлажнения.