Назаренко І.І., Польчина С.М. Нікорич В.А.
Грунтознавство

Клімат як фактор грунтоутворення, його характерні особливості. Водний режим грунтів

9.3. Клімат як фактор грунтоутворення, його характерні особливості

Під атмосферним кліматом розуміють середній стан атмосфери тієї чи іншої території, що характеризується середніми показниками метеорологічних елементів (температура, опади, вологість повітря) і їх крайніми показниками. Кліматичні показники відіграють важливу роль у формуванні характеру грунтових процесів, тому що з ними тісно пов'язаний водно-повітряний і тепловий режими грунту, а відповідно – спрямування біологічних процесів.
Головним джерелом енергії грунтових процесів служить сонячна радіація, води – атмосферні опади. Характеристики клімату за температурним режимом і режимом зволоження мають важливе значення для розуміння особливостей гідротермічного режиму грунтів. Термічні групи кліматів виділяються за рядом температурних показників (табл. 10), вони розташовуються на планеті у вигляді широтних смуг, закономірно характеризуються певними типами рослинності та грунтів, тому ці пояси (смуги) отримали назву грунтово-біокліматичних поясів.

Таблиця 10. Планетарні термічні (грунтово-біокліматичні) пояси (доступно при скачуванні повної версії книжки)

У термічних поясах виділяють зони зволоження (групи кліматів) за коефіцієнтом зволоження. Спосіб характеристики клімату
як фактора водного режиму грунтів був застосований у грунтознавстві Г.М.Висоцьким у вигляді коефіцієнта зволоження (Кз) території:

Формула (доступно при скачуванні повної версії книжки)

Важливість виділення груп кліматів за режимом зволоження обгрунтовується тим, що вода – найважливіший компонент земної атмосфери. Вона є неодмінною умовою формування усіх природних екосистем. До світового кругообігу щорічно залучається 577 тис. км куб води; 505 тис. км куб випаровується з поверхні океану і 72 тис. км куб – з поверхні суші, із яких десь біля 119 тис.км куб щорічно випадає на сушу у вигляді опадів.
Надходження атмосферних опадів наростає від полюса до екватора. У середині континентів спостерігається відхилення від цієї загальної закономірності. Воно залежить від розмірів материка, відстані від моря, наявності холодних і теплих течій, висоти гірських систем.

За характером зволоження прийнято виділяти такі групи кліматів (за Кз):
- дуже вологі (екстрагумідні) – >1,33;
- вологі (гумідні) – 1,33-1,00;
- напіввологі (семигумідні) – 1,00-0,55;
- напівсухі (семиаридні) – 0,55-0,33;
- сухі (аридні) – 0,33-0,12;
- дуже сухі (екстрааридні) – <0,12.

Наприклад, для грунтових зон України коефіцієнт зволоження складає для: лісостепової – 1,00; лісо-лугової – 1,38; степової чорноземної – 0,67, сухих степів – 0,38.

Клімат має прямий і опосередкований вплив на грунтоутворення. Прямий вплив – це безпосередня дія на грунт атмосферних факторів: зволоження, промочування, висихання, нагрівання, охолодження тощо. Опосередкована роль клімату як фактора грунтоутворення полягає ось в чому:
1. Клімат – важливий фактор розвитку біологічних і біохімічних процесів. Він зумовлює тип рослинності, темпи утворення або руйнування органічної речовини, склад та інтенсивність грунтової мікрофлори, фауни.
2. Атмосферний клімат істотно впливає на водно-повітряний, температурний і окисно-відновний режими грунтів.
3. З кліматичними умовами міцно зв'язані процеси перетворення мінеральних сполук у грунті (напрямок і темпи вивітрювання, акумуляція продуктів грунтоутворення).
4. Клімат багато в чому визначає процеси вітрової та водної ерозії грунтів.

9.3.1. Водний режим грунтів

Сукупність добових, сезонних і річних циклічних змін складу та стану компонентів грунту, які відбуваються у зв'язку з обміном речовиною й енергією між грунтом і навколишнім середовищем, називається грунтовим режимом. Виділяють водний, тепловий, повітряний, окисно-відновний, сольовий, поживний та інші режими. Типи водного й теплового режимів у великій мірі визначають характер грунтоутворення, його енергетику і динаміку, а самі, в першу чергу, залежать від кліматичних характеристик території, де знаходиться грунт.
Водний режим грунту – це сукупність явищ надходження води в грунт, її переміщення, змін фізичного стану, втрати з грунту.
Основи вчення про водний режим грунтів і його типи закладені Г.М.Висоцьким (1899). До елементів водного режиму (балансу) належать: поглинання, фільтрація, капілярне підняття, поверхневий стік, низхідний та боковий стоки, фізичне випаровування, десукція, замерзання, розмерзання, конденсація води (рис. 23).

Рис. 23. Схема балансу води в грунті (доступно при скачуванні повної версії книжки)

Залежно від співвідношень цих явищ у грунтах складається тип водного режиму (ТВР). Виникнення того чи іншого ТВР залежить від багатьох факторів: клімату, розташування грунту в рельєфі, водних властивостей грунту, рівня грунтових вод, наявності мерзлоти, характеру рослинності, діяльності людини.

Виділяють 14 типів водного режиму.
1. Мерзлотний водний режим властивий грунтам, які формуються в області багаторічної мерзлоти. Протягом більшої частини року грунтова вода знаходиться у твердому стані у вигляді льоду. У теплий період лід розмерзається зверху вниз і над мерзлим шаром утворюється надмерзлотна верховодка. Вода витрачається на випаровування, боковий стік, десукцію. Грунт постійно вологий. Протягом більшої частини вегетаційного періоду волога підтримується на рівні від найменшої до повної вологоємності і ніколи не буває нижчою від вологи в'янення (ВВ).
2. Водонасичений (водозастійний) режим характеризує болотні грунти атмосферного зволоження і деколи грунтового зволоження. Волога грунту зберігається протягом року в межах повної вологоємкості (ПВ) і тільки в посушливі періоди знижується до найменшої вологоємкості (НВ).
3. Періодично водонасичений (водозастійний) режим має місце у болотних грунтах грунтового зволоження. Відповідно із сезонними коливаннями рівня грунтових вод волога грунту варіює від повної до найменшої вологоємкості, але в окремі періоди поверхневий горизонт може висушуватись і нижче від найменшої вологоємкості.
4. Промивний режим властивий грунтам лісових зон тайги, вологих субтропіків і тропічних лісів, помірних широколистяних лісів, де річна сума опадів перевищує річну випаровуваність. Щорічно грунтова товща промочується до рівня грунтових вод, що забезпечує винос продуктів грунтоутворення за межі грунтової товщі (рис. 24). Грунти мають надлишок води.

Рис. 24. Водний баланс грунту при промивному водному режимі (доступно при скачуванні повної версії книжки)

5. Періодично промивний режим характерний для грунтів, які формуються при річній сумі опадів, що приблизно дорівнює річній випаровуваності. Це характерно для зони лісостепу з вилугуваними, типовими чорноземами. Наскрізь вода проникає один раз в 10-15 років. Періодично (не щорічно) весь профіль насичується водою до вологи найменшої вологоємкості. У нижній частині профілю періодично волога падає до вологи розриву капілярів, а у верхній – до ВВ.
6. Промивний сезонно-посушливий режим характерний для територій з двома контрастними сезонами: дощового з вологістю грунту від ПВ до НВ і посушливого від ВРК до ВВ (тропічні вологі савани).
7. Непромивний режим властивий зонам, де середня річна норма опадів менша від середньорічної випаровуваності (степ, посушлива савана). Грунтова товща промочується на глибину 0,5-2 м, нижче знаходиться шар із постійно низькою вологою. У верхній частині профілю відповідно з режимом опадів волога коливається в межах від ПВ до ВВ, у нижній – від вологи розриву капілярів (ВРК) до ВВ протягом року (рис.25).
8. Аридний (посушливий) – весь профіль грунту сухий протягом всього року. Волога близька до ВВ або навіть нижча. Формуються напівпустельні грунти.
9. Випітний режим, як і непромивний або посушливий, має місце в грунтах аридного клімату, але в яких грунтові води близькі до поверхні. В них капілярна кайма періодично піднімається до поверхні, грунтові води випаровуються фізично і в разі наявності солей, розчинних у воді, поверхневі горизонти збагачуються ними. Формуються лугові солончаки і солончакові грунти (рис. 26).

Рис. 25. Водний баланс грунту при непромивному водному режимові (доступно при скачуванні повної версії книжки)

10. Десуктивно-випітний режим. Капілярна кайма грунтових вод не виходить на поверхню, і випаровується вода не фізично, а через рослини. Солі, розчинні в грунтових водах, відкладаються на деякій глибині профілю. Цей водний режим має місце при формуванні лугових грунтів, лугово-чорноземних, лугово-каштанових. Режим зволоження складається з двох періодів – весною і після сильних опадів профіль грунту промочується до грунтових вод, у посушливий – вода піднімається вверх.
11. Затоплюваний режим характерний для грунтів, які періодично затоплюються водами рік, схилів, дощовими або іншими водами (заплави річок).
12. Амфібіальний режим – у постійно затоплюваних маршах і плавнях дельт річок, у морських і озерних мілководдях, або в періодично затоплюваних приливними водами манграх.
13. Іригаційний характерний для штучно зрошуваних грунтів.
14. Осушувальний характерний для осушених болотних і заболочених грунтів.

Дослідження водного режиму грунтів має теоретичне і практичне значення для того, щоб зрозуміти правильно генезис грунтів, окремих горизонтів, оцінити і прогнозувати напрямок подальшої еволюції сучасних грунтів, управляти водним режимом для раціонального використання у землеробстві та лісівництві. Регулювання водного режиму проводять за допомогою меліорації, агромеліоративних і агротехнічних прийомів.

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом