Энергетика почвообразования

Энергетика почвообразования представляет собой открытую гетерогенную и многофазную термодинамическую систему. В настоящее время почвоведение еще не располагает необходимым запасом фактического материала для полного энергетического анализа почвы как термодинамической системы. Сейчас мы можем рассматривать лишь отдельные составляющие энергетических процессов в почвах.

Поступление энергии в систему при почвообразовании (на основе первого закона термодинамики в приложении к почвам) происходит двумя путями: в процессе теплообмена и в процессе биогеохимического массообмена в ландшафте. Поэтому энергетика почв связана не только с радиацией, но и с биогео-химической аккумуляцией и миграцией веществ. Соотношение количества энергии, поступающей в почву в тепловой форме и расходуемой на работу почвообразовательного процесса в ходе развития почвы из материнской породы и ее дальнейшей эволюции, подробно рассмотрено В.Р.Волобуевым и названо им «энергетическим балансом почвообразования».

Согласно исследованиям В. Р. Волобуева, энергетический баланс почвообразования можно представить в следующем виде:

Q = w1 + w2 + b1 + b2 + i1 + i2 + g + c,

где Q — количество энергии, участвующей в почвообразовании (в основном это солнечная радиация);

w1 — энергия, расходуемая в явлениях физического разрушения почвообразующих пород;

w2 — энергия химического разложения минералов почвообразующих пород в процессе выветривания;

b1 — энергия, аккумулируемая в гумусовом веществе;

b2 — энергия, расходуемая в биологических реакциях преобразования органических и минеральных веществ;

i1 — энергия, расходуемая на испарение с поверхности почвы и растений;

i2 — энергия, расходуемая в процессе транспирации;

g — потери энергии в процессах механической миграции солей и мелкозема в почве;

с — энергия, расходуемая в процессе теплообмена в системе почва—атмосфера (в годовом балансе в большинстве случаев близка к нулю).

Суммарные затраты энергии на почвообразование весьма различны в пределах природных вариаций гидротермических условий. В тундрах и пустынях они составляют 2—5 ккал (8—21 кДж)/см2 в год, в черноземных степях — 15— 30 (63—126), во влажных тропиках — до 70 ккал (293 кДж)/см2в год.

Напряженность процесса почвообразования также зависит от географических условий. Если судить о его эффективности по относительной доле затрат энергии на биологические процессы, то можно сказать, что почвообразование протекает с наименьшей эффективностью при недостатке влаги или тепла, когда энергия биологических процессов составляет менее 1% от суммарной энергии почвообразования. Высокой эффективностью почвообразования резко выделяются влажно-тропические условия, где в биологических процессах участвует более 5% энергии.

Установлено, что доля биологических процессов в общей энергетике почвообразования наиболее высока в тропических ферраллитных почвах, в красных почвах саванн, в черноземах и коричневых лесных почвах (от 1 до 5% всей энергии почвообразования).

Особенно интересны относительные размеры затрат энергии при почвообразовании на разные процессы. В самом общем виде затраты энергии в процессе почвообразования на суммарное испарение, циклические биологические процессы и остаточные реакции разложения минералов находятся в отношении 100 : 1 : 0,01. Таким образом, основная масса (95—99,5%) всей расходуемой энергии уходит на испарение и транспирацию. Следовательно, трансформация энергии, поступающей в почву, зависит от степени увлажнения последней, т.е. от водного режима. Тепловой режим почвы неразрывно связан с водным режимом.

Уравнение энергетика почвообразования В.Р.Волобуева не исчерпывает общего энергетического баланса почв, так как в нем не учтена энергетика массообмена, с которой почти целиком (за исключением трансформированной фотосинтезом энергии Солнца) связано изменение внутренней энергии системы. Для полного учета массообменного параметра энергетики почв необходимо знать баланс веществ в почвообразовании для каждого конкретного вида почвы. Такими данными почвоведение пока еще не располагает, поэтому полный анализ энергетического баланса почв — дело будущего.

label

Введите число (координаты):

Ответ: 

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *