Kolik fází tvorby půdy existuje?
Byly získány informace o počátečních fázích vývoje. Podle profilově-genetické klasifikace půd v technogenních krajinách [5] se morfologicky rozlišují iniciální eluviozemy, iniciální embryozemy a organoakumulativní. Experimentálně bylo prokázáno, že identifikace těchto typů půd je vzhledem k nízké rychlosti tvorby půdy stále možná pouze pomocí půdně-biologických ukazatelů. Bylo zjištěno, že mikrobiální společenstvo mladých půd na odvalech těžby a úpravny Mirny má charakteristické znaky pro počáteční fázi tvorby půdy: vyšší počet ve srovnání se zonální půdou; nízká aktivita recyklace celulózy; nízké zásoby. Ten ukazuje na nízkou míru tvorby organicko-minerálního komplexu půdy. Bylo zjištěno, že je možné rozlišit typy mladých technogenních krajin podle toho, jak substráty podporují počáteční růst testovacích rostlin.
technogenní krajina
tvorba půdy
eluviozems
embryozemy
půdní mikrobiologie
1. Kurachev V.M., Androkhanov V.A. Klasifikace půd v technogenních krajinách // Siberian Ecological Journal. – 2002. – č. 3. – s. 255–261.
Studium vlastností tvorby půdy na skládkách diamantového těžebního průmyslu je zvláště důležité pro západní Jakutsko, kde skládky hlušiny těžebního a zpracovatelského závodu Mirny zabírají plochu 2,5 tisíce hektarů. Kromě velkého praktického významu je studium posttechnogenní půdní tvorby důležité pro rozvoj pedologie jako základní disciplíny. Skládky různého stáří, samy zarůstající a obnovované podle různých rekultivačních schémat jsou vhodným objektem pro studium počáteční fáze tvorby moderních biogeocenóz.
Cíl práce: Prostudovat rysy procesů obnovy půdy v půdách výsypek těžby diamantů v západním Jakutsku a vyhodnotit informační obsah různých metodických přístupů pro klasifikaci mladých půd.
Materiály a metody výzkumu
Studie probíhaly v letech 2008-2011. o posttechnogenní krajině oblasti Mirny v Republice Sakha (Jakutsko). Oblast patří do mírného klimatického pásma Lena-Vilyui s výraznou kontinentalitou. Byly studovány zeminy a zeminy skládek hlušiny různého stáří v těžařském a úpravárenském závodě Mirnyj. Těleso výsypek se skládá převážně z kambrických sedimentárních karbonátových hornin. Některé výsypky byly podrobeny rekultivaci, která spočívala ve vyrovnání povrchu a nanesení vrstvy hlíny.
Ke studiu fyzikálně-chemických vlastností půd v technogenních krajinách byly použity standardní metody pro pedologii. Ke stanovení fytotoxicity a komparativní úrodnosti byla použita metoda biotestování na sazenicích ředkve a kapusty. Počet CFU byl vzat v úvahu v KAA a MPA médiích standardního složení, navíc pro zvýšení počtu saprotrofní mikroflóry substrátů bylo použito MPA médium zředěné 30krát; Na každém médiu byl každých 24 hodin po dobu 3 dnů počítán počet CFU. Funkční spektrum mikrobiálního komplexu bylo stanoveno metodou MCT (multi-substrátové testování) s použitím 24 substrátů. Aktivita půdní invertázy byla hodnocena pomocí metody A.Sh. Galstyan se stanovením invertních cukrů podle V.L. Voznesenského.
Výsledky výzkumu a diskuse
1. Podle profilově-genetické klasifikace půd v technogenních krajinách [1] jsme definovali půdy zkoumaného území jako:
• Litogenní-nevyvinutá třída. Počáteční typ eluviozem (96,8 % celkové plochy).
• Třída biogenně nevyvinutá. Typ embryozem: počáteční (1,5 %).
• Třída biogenně nevyvinutá. Typ embryozem: organoakumulativní (1,7 %).
Třída litogenicky nevyvinutých půd představuje primitivní půdy, vyznačující se rozvojem procesů zaměřených na přípravu substrátu pro tvorbu půdy: především kypřením hustých hornin.
Počáteční eluviozem je evolučně nejmladším typem půdy. Podstata tvorby půd v litogenicky nevyvinutých půdách nespočívá ani tak ve vytváření profilu (resp. přeměně profilu), jako ve vytváření horninové vrstvy vhodné pro vývoj následných fází počáteční tvorby profilu. Tento typ je vyvíjen jak na vodorovných, tak na svahových plochách.
Na plochách, kde byla prováděna rekultivační opatření s aplikací hlinitého nebo hlinitopísčitého materiálu o tloušťce vrstvy 0,3–2,5 m, byly zjištěny půdy z třídy biogenně nevyvinuté.
Počáteční embryozemy jsou evolučně nejmladším typem půdy. Jeho nejdůležitějším morfologickým znakem je úplná absence biogenního horizontu. Nerozvinutý profil těchto zárodků je dán nedostatečným rozvojem vegetace, zastoupené plevely a ruderálními druhy s výběžkovou pokryvností nepřesahující 20 %. Tyto půdy jsou vyvinuty převážně na svazích se sklonem větším než 35° a nacházejí se ve fragmentech na vodorovných plochách.
Organoakumulativní embryozemy představují další fázi vývoje embryozem. Půdní profil stále není diferencovaný, ale na povrchu se hromadí vrstva nerozloženého opadu, což je typologický diagnostický znak. Tyto půdy se vyvíjejí na vrcholcích, na mírných svazích a dnech výsypek, pod společenstvy bylinných nebo dřevin. Projektivní pokryvnost bylinných druhů se pohybuje od 60 do 100 %.
Obsah fyzikálního jílu na embryozemách byl 15–25 % (v zonální půdě – 35–55 %), což pravděpodobně odráží složení hornin původních a uložených výsypek, charakterizovaných především jako lehké hlíny a písčité hlíny. Hodnota pH vodního extraktu na eluviozemích byla 8–8,4, na embryozemech – 7,2–7,4 (v zonální půdě – 5,8–6,6). Hodnota pH výchozích embryozem se nelišila od odpovídajících ukazatelů organoakumulativních embryozem. Hodnota pH u zkoumaných objektů pravděpodobně neodrážela proces tvorby půdy na embryozemích, ale složení původních hornin a hornin uložených při rekultivaci. Obsah celkového uhlíku a celkového dusíku v embryozemách se významně nelišil od obsahu v eluviozemích, to znamená, že podle studovaných kritérií nebyl půdotvorný proces na rekultivovaných výsypkách prakticky zaznamenán.
Pro záznam půdotvorných procesů jsme kromě standardních fyzikálně-chemických metod půdního rozboru použili mikrobiologické metody rozboru půd.
Pokud je průměrná hladina odpovídajícího biologického indikátoru ve vrstvě 0–40 cm, charakterizující zonální půdu, brána jako 100 %, pak studované indikátory v řadě objektů eluviozem – počáteční embryozem – organoakumulativní embryozem dosahovaly následující série: podle počtu CFU na vysoce zředěném médiu MPA – 0,01, 135, 135, 0 %, podle celkové aktivity saprotrofní mikrobiální komunity (metoda MST) – 30, 70, XNUMX %.
Nejcharakterističtějším znakem půd chudých na živiny je nízká míra využití celulózy. To znamená, že u embryozem je počet specifických mikroorganismů schopných rozkládat tento polymer, který je hlavní složkou rostlinného opadu, pravděpodobně stále nízký.
Enzymatická aktivita na výchozí eluviozem nebyla prakticky zjištěna. Úroveň ukazatele na iniciálních a organicko-akumulativních embryozemech je téměř stejná a je výrazně nižší než na zonálních půdách. U embryozem nebyla dosud zjištěna diferenciace profilu podle tohoto ukazatele.
1. Ve studované posttechnogenní krajině Těžebního a úpravnického závodu Mirny dominují iniciální eluviozemě z třídy litogenně nevyvinuté, v oblastech, kde byla prováděna rekultivační opatření, jsou iniciální a organoakumulativní embryozemy z třídy biogenně nevyvinuté. běžný.
2. Proces tvorby živé fáze mladých půd na výsypkách hlušiny Těžebního a úpravárenského závodu Mirny, 35–40 let po výsypce a rekultivaci, je ve fázi akumulace zásoby mikrobiálních buněk s nízkým růstem. rychlost a neschopnost zužitkovat složky rostlinných zbytků.
3. V počátečních fázích tvorby půdy na výsypkách Těžebního a zpracovatelského závodu Mirny je možná diferenciace embryozem na typ na základě schopnosti substrátů podporovat počáteční růst testovacích rostlin. Rozlišení tříd je možné na základě půdních a mikrobiologických ukazatelů. Standardní fyzikálně-chemické charakteristiky nejsou dostatečné k odlišení litogenní-nevyvinuté třídy od biogenně nevyvinuté třídy.
Proces tvorby jakékoli půdy probíhá v reálném čase. Destrukce a zvětrávání horniny, hromadění organické hmoty a tvorba humusové vrstvy trvá staletí a tisíciletí. Čím je půda starší, tím je její profil silnější a horizonty výraznější. Ale na plodnost mají vliv i další faktory. Starověké půdy proto nejsou vždy vysoce produktivní. Často podléhají degradaci a ztrácejí plodnost.
- Čas jako půdotvorný faktor
- Stáří půdy
- Geologické epochy a půdní formace
V tomto článku budeme hovořit o vlivu času na proces tvorby půdy. Zjistíte, jaké je stáří půdy, kolik let trvá vytvoření půdního krytu. Povíme si také o souvislosti geologických epoch s procesem vzniku půdy.
.jpg)
.jpg)
.jpg)
Stáří půdy
K určení doby tvorby půdy se používají dva pojmy:
- Absolutní věk
To je doba, která uplynula od počátku tvorby půdy, kdy se hornina proměnila v uvolněnou, zvětralou suť a na ní se usadily živé organismy. - Relativní věk
Půdy neprocházejí fázemi formování stejným způsobem. Jsou ovlivněny klimatem, terénem a hladinou podzemní vody. Vědci proto identifikují relativní stáří, která odrážejí dynamiku tvorby půdy v dané oblasti.
Půda se na rozpadající se půdě začne tvořit, když se tam usadí živé organismy. Nejprve se vytvoří primitivní profil skládající se z matečné horniny (horizont C) a tenké humusové vrstvy (horizont A). Více si o nich můžete přečíst v našich článcích Půdní profil a Půdní horizont. Poté se profil stává složitějším a vyvíjí se, objevují se nové vrstvy a horizonty. Nakonec úrodná půda získává své charakteristické rysy a dostává se do stavu rovnováhy.
Každá fáze tvorby půdy trvá určitou dobu. Záleží na klimatu, terénu, složení podzemní vody a její hloubce.
V níže uvedené tabulce najdete údaje o fázích vzniku a absolutním stáří některých půd nalezených v Rusku.
| Typ půdy | Vytvoření primitivního profilu A-C (roky) | Vývojové horizonty (roky) | Zralý profil ve fázi rovnováhy (roky) |
| Tundra | 10 | 10-20 | 200 |
| Podzolické písčité | 20 | 50-100 | 1500 |
| Sod-podzolic hlinitý | 10 | 100-500 | 2500-3000 |
| šedý les | 5-10 | 300-700 | 3000 |
| Černozemě | 5 | 100-200 | 2500-3000 |
| Kaštan | 10 | 100-200 | 1500-2000 |
| Solonetzic | 10 | 100-200 | 1000-2000 |
Půda může zůstat v rovnovážném stavu po velmi dlouhou dobu. Stáří některých úrodných půd na Zemi proto dosahuje stovek tisíc let.
Geologické epochy a půdní formace
Úrodné půdy se začaly tvořit, když se živé organismy vynořily z moře na pevninu. Jejich vlastnosti a charakteristiky se měnily v závislosti na klimatu, flóře a fauně konkrétní geologické éry. Starověké půdy degradovaly a byly pohřbeny pod vrstvami minerálních hornin. V hlubinách země se některé z nich proměnily v úplně jiné látky. Například ze starých rašelinišť se stalo uhlí. Více se o tom dozvíte v našem článku Jak vzniklo uhlí.
Většina moderních půd vznikla v období čtvrtohor, které začalo před 2,5 miliony let. V období třetihor vznikly pouze některé úrodné půdy v tropech a poblíž rovníku. Jejich stáří se pohybuje od 3 do 30 milionů let.
Čtvrtohorní období se dělí na 2 éry:
- Pleistocén (začal před 2,5 miliony let a skončil před 12 000 lety)
- Holocén (trvá od konce pleistocénu do současnosti)
Tvorba moderních půd začala na konci pleistocénu. V této době došlo k výrazným tektonickým posunům – zvětšila se plocha souše a její absolutní výška. V důsledku toho se klima změnilo – bylo chladnější a sušší. Severní oblasti byly pokryty ledovcem. V subtropech ustoupila stepní vegetace poušti a polopouště.
Pleistocén je charakterizován cyklickými výkyvy klimatu. Na severu ledovec periodicky ustupoval, na jihu suchá období vystřídala vlhčí. Tyto změny ovlivnily složení vegetace, fauny a v konečném důsledku i složení a kvalitu půd.
V závislosti na době vzniku se úrodné půdy dělí na:
- Velmi mladý (rašelinný, lužní, vulkanický)
Vznikly v pozdním holocénu, před méně než 2 lety. Tvorba velmi mladých půd pokračuje i v naší době. - Mladé (jezerní a mořské sedimenty, horské půdy)
Tyto půdy vznikly v raném a středním holocénu na místě suchých jezer a moří a horských svahů. Jejich stáří je 2 000-9 000 let. - Středně staré (černozemě, červené půdy, lesní a kaštanové půdy)
Tyto úrodné půdy vznikly v raném holocénu, hlavně na rovinách. Jsou staré 9 000 až 12 000 let. - Starověký předholocén (půdy lužních teras, reliktní půdy)
Tyto úrodné půdy vznikly před více než 12 000 lety.
Často se v jedné oblasti kombinují mladé a velmi mladé půdy, staré a středně staré půdy.
Neexistuje jasný vztah mezi typem úrodné půdy a jejím stářím. Existují černozemě staré 5 000–7 000 let a rašeliniště, která vznikla před více než 3 000 lety. To naznačuje, že čas není zdaleka hlavním faktorem při tvorbě půdy. Tento proces je mnohem více ovlivněn klimatem, mateřskou horninou, reliéfem a podzemní vodou.
Reliktní půdy jsou pro vědce velmi zajímavé. Jejich studium pomáhá lépe porozumět tomu, jak se půdy v průběhu času měnily. Starověké úrodné půdy jsou vyplněny vrstvami sedimentárních hornin. Stopy reliktních půd se nacházejí ve většině moderních krytů. Dávné úrodné půdy dokládají vrstvy písku, oblázků, štěrku a glejové horizonty ve spodních vrstvách profilu. Pokud prozkoumáte stáří humusové vrstvy, ukáže se, že ve spodní části profilu je o 1 500-2 500 let starší než v horní.
Tvorba půdy je dynamický proces, který pokračuje dodnes. Postupem času se změnami vodního režimu nebo klimatu začnou půdy degradovat. Na starých úrodných půdách se pak tvoří nové. Jejich vlastnosti se mohou výrazně lišit. Degradace půdy se pod vlivem člověka zrychluje. Ale aplikace hnojiv (zejména organických) může mít pozitivní vliv na tvorbu půdy a zkrátit dobu akumulace humusu.
