О ВОЗМОЖНОМ РАСШИРЕНИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ТРАКТОВКИ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

В числе вопросов, заслуживающих внимания и разработки, укажем еще два, представляющих, по мнению автора, особенный интерес,— это поиск общего математического описания процесса почвообразования и выяснение энергетической роли органо-минеральных комплексов почв.
В почвоведении еще В. В. Докучаевым (1899) выдвинута задача математической трактовки процесса почвообразования, сформулированная им в форме зависимости
(25)
где П — почва, К — климат, О — организмы, Г — грунты, В — возраст почв.
Но приходится указать, что именно этот математический подход оказался наименее разработанным в дальнейшем развитии генетического почвоведения.
Автор находит, что известным шагом в этом направлении могло бы явиться использование зависимости (4) при следующем ее развитии.
Из преобразования зависимости (4) находим
(26)

Для условий уравновешенного увлажнения, т. е. когда Р = Еп (осадки Р равны природной норме испаряемости ?Л), можем с учетом зависимости (26) записать

где Рк' есть величина приращения компонентной воды в условиях уравновешенного увлажнения, равная 0,05 см/год. Если R в кал!см2 • год, то зависимость (27) будет иметь вид Еп = 0,05Д0,е7, и когда R в ккал/см2 • год, Еп = 50Л0,67, т. е. приходим к зависимости (6), что служит подтверждением правильности хода рассуждений. В соответствии с этим мы можем заменить в зависимости (14) значение Кп на P/Pk'R0gt;67. Тогда зависимость (14) примет вид
(28)
Параметры, входящие в зависимость (28), имеют вполне конкретное содержание, поддающееся и экспериментальному определению. В самом деле, R и Р дают нам климатологические исследования; тгь определяется величиной растительного прироста. В отношении же Р/ можем сказать, что это величина годичного прироста компонентной воды в условиях уравновешенного увлаж-

нения, которая: при сходстве климатических и биологических условий будет находиться в определенной зависимости от податливости минерального субстрата выветриванию и, в частности, процессу гидратации. Следовательно, если мы будем располагать опытными данными об относительной интенсивности процесса гидратации минералов почвообразующих пород, то мы сможем через величину Рк количественно отразить в некотором обобщенном виде и роль в почвообразовании характера материнских пород. В конечном итоге с помощью зависимости (28) мы будем иметь возможность расчетным путем сопоставлять почвы по величине Q с учетом роли главных почвообразователей.
Энергетический подход помимо общего познавательного значения может иметь и весьма значимую практическую направленность в аспекте понятий об органо-минеральных комплексах. Дело в том, что в теории питания растений исходят главным образом из ионных представлений. Между тем в литературе есть высказывания и о том, что в растение необходимые ему элементы поступают не только в ионной форме, но и в виде некоторых молекулярных комплексов — комплексных молекул и органо-минеральных образований (Пейве, 1961; Токарская-Меренова, 1956; Кононова, Мишустин и др., 1972). Важно выяснение механизма их взаимодействия с всасывающими звеньями корневой системы растений. Не исключено, что именно в этом механизме реализуется энергетическое единство реакций между веществами почвы и растений. Возможно, что при углубленном исследовании здесь будут выявлены реакции, подобные по значимости, например, реакциям фосфорилирования в растении.
Есть еще один аспект в энергетическом толковании почвообразования, весьма заманчивый для разработки: это использование энергетических координат в классификации и диагностике почв.
Бпогеоэнергетическая система (см. рис. 32, табл. 18) может быть воспринята также как устанавливающая энергетические показатели, по которым различаются главные почвенные совокупности — их общности. Каждая почвенная общность различается определенными значениями R и а. Последовательность же генетических типов в пределах каждой общности можно представить связанной со все большими затратами энергии на почвообразование, тем большими, чем длительнее протекал этот процесс (рис. 35). В связи с этим со временем, по-видимому, окажется возможным различать генетические типы и по велпчипе их термодинамических параметров.
Полезность использования для целей классификации почв энергетических критериев Qua поддержана в литературе (Ковда, Лобова, Розанов, 1967).
Автор произвел в порядке опыта расчет Q и а по трем типам почв: дерново-подзолистым, черноземам и сероземам — с учетом климатических данных тех географических пунктов, которые были указаны в литературе как характерные для соответствующих типов почв (Виленский, 1950). Конечно, надо иметь в виду, что при этом мы получаем показатели Q и а, действительные для определенных совокупностей почв — зональных комплексов, для которых названные здесь типы почв лишь наиболее характерные (табл. 19).
Если мы примем во внимание (см. рис. 10 и 32; Волобуев, 1963), что для почв дерново-подзолистой общности значения Q изменяются в пределах 6—69 ккал/ см2-год и а более 0,70, для почв черноземной общности Q = 15—69 ккал/см2 • год и а = 0,53—0,70, для сероземной () = 45—60 ккал/см2 -год и а = 0,15—0,32,

то должны будем сказать, что энергетические параметры почвообразования в условиях пунктов, приведенных для дерново-подзолистых и подзолов, так же как и для черноземов, вполне типичны. В отношении же пунктов, приведенных как характерных для сероземов, из данных табл. 19 следует сделать заключение о необходимости дифференцированного восприятия их. Если исключить случайную неточность иногда при использовании климатических данных, можно прийти к заключению, что в условиях Ташкента и Джизака возможно уклонение почв в сторону темных сероземов, а в условиях районов Бухары, Термеза, Бай- рам-Али — в сторону светлых сероземов.
Следовательно, вычисление Q, т. е. затрат энергии на почвообразование по климатическим данным, так же как и параметра а, имеет полезное диагностическое значение.
Вполне закономерный и количественно весьма значимый характер принятых во внимание различий в соотношениях других энергетических показателей по отдельным типам почв давал основание прийти к заключению, что и эти соотношения также могут служить целям диагностики почв.
Как первый этап в этом направлении нами предпринят опыт диагностики почв на уровне групп, сопряженных с основными минеральными фазами: обызвесткованной, сиаллитной, глинной, ферралитной, опесчаненной. При этом использован принцип координатного метода диагностики почв (Волобуев, 19676). В качестве координат принята энергия решетки почвенной массы и отпоси-

Затраты энергии на почвообразование (Q, пал(см2/год) и полнота использования радиационных ресурсов (а)

Дерново-подзолистые и подзолы			Черноземы			Сероземы
Пункт	Q	а	Пункт	Q	а	Пункт	Q	а
Рига	21 920	0,71	Полтава	20 250	0,61	Ташкент	20 350	0,41
Ленинград	19 050	0,69	Харьков	20170	0,62	Андижан	8100	0,16
Вологда	17 600	0,72	Саратов	16 600	0,57	Самарканд	5450	0,11
Минск	21 500	0,72	Куйбышев	9 950	0,58	Бухара	2 250	0,04
Москва	19 400	0,73	Чкаловск	14 550	0,54	Термез	2 650	0,04
Пермь	18 050	0,76	Петропавловск	12150	0,56	Ашхабад	7 950	0,14
Тобольск	14150	0,69	Омск	, И 850	0,57	Байрам-Али	1300	0,02
Туруханск	9 850	0,79	Краснодар	26 300	0,69	Туркестан	15 300	0,32
Нарым	12 700	0,73	Ростов-на-Дону	20 670	0,54	Джизак	20100	0,38
Енисейск	13150	0,73	Ворошиловград	20 700	0,58	Наманган	7 400	0,14

Таблица 20

Запасы энергии, аккумулированной в почвах разных генетических типов, и некоторые характерные соотношения, связанные с ней

Типы почв	Количество энергии, аккумулированной в гумусе в призме почвы сечением 1 см2, кал в слое, см			Возможные затраты радиационной энергии на почвообразование за год, Q, кал/см*-год	Отношение Q/g9
Типы почв	0-20 \|	20-100	о—100		Отношение Q/g9
Сероземы	1200	2 200	3400	8 000	2,34
Каштановые	2900	5 700	8 600	12 000	1,39
Черноземы	7200	15 800	23 000	15 000	0,66
Черноземы мощные высокогумусные	9500	28 500	53000	16 000	0,30
Дерново-подзолистые	3900	1500	5400	10 000	1,85
Бурые лесные	5400	6 300	11800	30 000	2,54
Желтоземы	4700	5 000	9 700	41 000	4,23
Коричневые	6400	8900	15 300	30 000	1,94
Смолницы	2000	6 800	8800	28 000	3,18

тельная доля ее в бескремнеземной части и затем энергия решетки бескремнеземной части и количество гидратной воды.

Выполненные примеры диагностики показали, что принадлежность той или другой почвы к определенной минеральной фазе правильно определяется однозначно или вероятностно примерно в 80 % всех случаев. Следовательно, принятые диагностические показатели обладают высокой диагностической ценностью.
Несомненно, не менее диагностически полезно было бы также использование содержания гидратной воды в сочетании с суммарными затратами радиационной энергии на почвообразование.
Задаваясь целью расширения энергетических критериев для диагностики почв, мы можем принять во внимание и запасы энергии, аккумулированные в гумусе почв, поскольку отдельные типы почв в этом отношении различаются весьма значительно. Запасы энергии в гумусе почв могут быть рассчитаны по данным его элементарного состава (Мовсисян, 1959), по калориметрическим измерениям (Алиев, 1968) или же приняв во внимание уже известные данные, полученные указанными методами. Подсчеты этим путем показывают, что по средним величинам энергии, аккумулированной в некоторых из генетических типов в почвенной призме мощностью 0—100 см и сечением 1 см2, а также дифференцированно по слоям 0—20 и 20—100 см, почвы разных генетических типов очень широко различаются (табл. 19).
Можно, конечно, было заметить, что простой перевод содержания гумуса в энергетические показатели мало повышает диагностические возможности, хотя в принципе само по себе ценно использование при диагностике однозначных характеристик. Но еще более существенно то, что энергетическая оценка запасов гумуса открывает возможности получения совершенно новых диагностических показателей.
Действительно, по данным, приведенным в табл. 20, выясняются весьма существенные различия между отдельными типами почв по такому показателю, как отношение возможных затрат энергии на почвообразование к энергии, аккумулированной в гумусе (Q/gv)- По этому показателю очень различаются почвы дернового генезиса (сероземы, каштановые, черноземы) и почвы лесного происхождения (дерново-подзолистые, бурые лесные, желтоземы). Особое внимание привлекает показатель по смолницам, который резко отличен от черноземного.
Как видим, этот новый показатель может стать очень ценным для почвенно-диагностических целей. Он в некоторых отношениях даже более характерен, чем только данные о содержании гумуса. Это, например, относится к дерново-подзолистым, бурым лесным, желтоземам, по которым индекс Q!g9 гораздо более различен, чем запасы гумуса. Вместе с этим выявленное соотношение, несомненно, заслуживает более углубленного рассмотрения в генетическом плане.
В итоге мы имеем все основания сделать вывод, что уже в на-

стоящее время имеется возможность практически использовать для почвенно-диагностических целей энергетические показатели.
В числе этих показателей укажем: 1) суммарные затраты радиационной энергии на почвообразование; 2) полноту использования наличных радиационных ресурсов при этом; 3) энергию решетки минеральной массы почвы; 4) долю этой энергии, приходящуюся на бескремнеземную часть; 5) энергию, затрачиваемую в процессе выветривания на минеральные преобразования, отнесенные к единице химически связанной воды; 6) количество энергии, аккумулированное в гумусе; 7) отношение величины суммарных затрат энергии на почвообразование к энергии, аккумулированной в гумусе.
Вместе с этим становится вполне реальной возможность создания системы почв на последовательно энергетической основе.

<< | >>

Источник: Волобуев В. Р.. Введение в энергетику почвообразования.. 1974

Еще по теме О ВОЗМОЖНОМ РАСШИРЕНИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ТРАКТОВКИ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ:

- Болотоведение - Метеорология и климатология - Научно-популярная история - Океанология (океанография) - Почвоведение -

- Биология - Ветеринария - Взаимоотношения животных - Все животные - Геология - Зоопсихология - Коровы - Кошки - Лечение животных - Лошади - Насекомые - Науки о Земле - Опасные растения и животные - Растительный мир - Редкие животные - Сельское хозяйство - Собаки - Экология -