Климат как фактор почвообразования

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

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

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.