17.) Цикличность в проявлении почвенных процессов

Определение понятия ЭПП и механизма почвообразования. Роде, Герасимов, Глазовская.

А.А. Роде

Роде называл почвообразовательным процессом «часть круговорота веществ и энергии, происходящего между приземным слоем атмосферы, верхними слоями литосферы, грунтовыми водами и живыми организмами, именно ту его часть, которая представляет собой совокупность явлений превращения и перемещения веществ и энергии, идущих в поверхностных слоях коры выветривания» (Роде, 1947). Среди них наиболее существенными и характерными он считал «явления взаимодействия (обмена веществ и энергии) между этими слоями, образующими почву, и живыми организмами (главным образом растительностью)» (там же). Далее, Роде замечает характерную цикличность и периодичность большинства почвенных процессов (суточный, годовой и многолетние циклы). Эти циклы никогда не бывают замкнутыми, и «после окончания каждого цикла в почве создаётся некоторое остаточное изменение, представляющее собой итог данного цикла». «Эти остаточные изменения, - рассуждает Роде - слагаются в течение ряда лет в процессе эволюции почвы». В результате наблюдается прогрессивное накопление того или иного почвенного признака - выветривание первичных минералов, гумусонакопление, вымывание элементов, и т.п. Так, в этой монографии, посвящённой эволюции почвы, («Почвообразовательный процесс и эволюция почв», 1947) он вывел ряд важных положений касательно почвенных процессов - эволюция почвы есть результат почвообразовательного процесса, почвообразовательный процесс возникает при наложении многочисленных нескомпенсированных цикличных противоположно направленных процессах.

Далее Роде развивает теорию процессов. В 1958 году (Почвоведение, №9) он говорит о необходимости изучения почвенных процессов, их количественной характеристики (Роде, 1984). Здесь он проводит исследование сущности почвообразовательного процесса. Во-первых, Роде отмечает, что все без исключения явления, протекающие в почве, служат слагаемыми процесса почвообразования. Он выделяет следующие группы почвенных явлений (там же):

Распад первичных минералов - имеет физико-химическую природу, но в нём активное участие принимают как микроорганизмы, так и высшие растения, и органические кислоты;

Синтез и распад вторичных минералов - так же испытывает влияние микроорганизмов, воздействие органических кислот;

Разложение и синтез органических соединений - идут при участии микроорганизмов. Сюда включается и сопутствующие аммонификация и нитрификация, гумификация;

Разложение и синтез органо-минеральных соединений - по Роде, идёт преимущественно физико-химическим путём, но естественно с участием живых организмов;

Обмен ионами между почвенным раствором и твёрдой фазой почв - физико-химическая поглотительная способность;

Растворение и пептизация, выпадение в осадок из раствора и коагуляция

Нисходящее и восходящее передвижение растворов (вымывание и засоление)

Увлажнение и иссушение - физическая (увлажнение, иссушение) и биологическая (иссушение) природы

Нагревание и охлаждение - имеют физическую природу

В представленном списке, возможно, не хватает довольно важной стороны почвообразования - педотурбации - передвижение твёрдых фаз, реакций с газовой составляющей. Среди перечисленных процессов опять обращает на себя внимание противоположность большинства процессов. Практически единственным источником энергии для осуществления почвенных процессов является Солнце. Оно в основном обеспечивает «антиэлювиальный» характер миграции элементов - иссушение и подтягивание растворов, рост растений за счёт захвата элементов. (Роде, 1971) Напротив, гравитационная энергия Земли производит элювиальное движение.

Обобщая выделенные процессы, Роде объединил их в три крупные группы: «а) процессы обмена веществом и энергией между почвой и другими природными телами (процессы поступления в почву и выноса из неё); б) процессы превращения веществ и энергии в почвенном теле; в) процессы передвижения веществ и энергии в почвенном теле» (Роде, 1971; цит. по ЭПП, 1992). И в первой классификации, обращающей внимание на противоположность большинства процессов, и во второй очевидно, что любое из перечисленных явлений происходит в любом без исключения почвенном теле.

почвообразование включает множество процессов, химических реакций всех типов, вплоть до радиоактивного распада веществ. Но известно, что такие необходимые для осуществления большинства реакций условия, как влажность (поступление воды) и температура, для многих почв изменяются как в течение года, так и по годам. Часть условий, например температура и в меньшей степени влажность, меняются циклически. Так, в течение годового цикла меняется влажность почв от избытка весной, сразу же после снеготаяния, до недостатка летом, в жаркие месяцы, от иссушения в сухой период до переувлажнения во влажный.

Для многих почв характерна циклическая смена нагревания и охлаждения, циклично и поступление в почвы и на их поверхность органического вещества. Например, в средней полосе максимум опада поступает осенью. Второй максимум отмечается в марте — апреле при таянии снега. В дубово-хвойных лесах Гималайских гор максимум поступления опада приходится на апрель — май — начало дождевого сезона.

Цикличность в поступлении опада сопряжена с наличием у растений периода покоя, связанного с низкими температурами или с засушливым периодом. К этим паузам в развитии биогеоценоза и приурочено увеличение поступления органического вещества в почву.

Кроме годичного цикла есть суточные циклы. Для них также характерны чередования в изменении температуры, колебании влажности верхнего слоя почвы, а также активности микроорганизмов. Так, в черноземах Алтая влажность пахотного слоя в летние месяцы в утренние часы обычно выше, чем в вечерние. Это увеличение влажности связано с конденсацией водяных паров в верхних слоях почвы при их остывании.

Кроме суточного и годового циклов есть и многолетние, связанные с активностью солнца, с чередованием климатических периодов и т. д. Смена периодов приводит к смене скорости и даже к изменению типа почвообразования.

Многие почвенные процессы, зависящие от циклических процессов, происходящих в природе, сами не цикличны, точнее, необратимы, например, разрушение минералов (полевых шпатов, слюд и пр.), которые не могут вновь синтезироваться. Для образования им необходимы высокие давления и температуры глубинных слоев планеты. Поступление в почву, образование и разложение в ней органических веществ хоть и циклично, но также необратимо. Органическое вещество окисляется, и в процессе его окисления образуются специфические и не специфические для почвы соединения. Постепенно они тоже окисляются. Но поступление новых веществ из опада и подстилки как бы восстанавливает убыль этих соединений.

Всю совокупность процессов в почве можно свести к определенным микропроцессам (как их назвал профессор А. А. Роде), например, к процессам разрушения первичных минералов, унаследованных от материнской породы, к процессам образования вторичных минералов в почве, синтезу гумусовых веществ, окислению гумусовых веществ, передвижению воды, процессам адсорбции и десорбции веществ на поверхности почвенных частиц, к реакциям обмена и замещения элементов в разных соединениях почвы и др. Сами по себе эти процессы не несут никакой почвенной специфики. Они могут проходить и в других природных образованиях и условиях, в том числе в океане, реках, атмосфере, то есть во всех биокосных «телах». Всюду, где косная материя контактирует с живой, будут идти перечисленные процессы.