Вариант 2. Сравнение климата полуострова Аляска и полуострова Лабрадор.

Пять факторов почвообразования

Миннесота — земля геологически молодых почв с множеством различных исходных материалов (рис. 1). Общим фактором среди почв Миннесоты является то, что они были сформированы последним ледником на севере Соединенных Штатов, от 11000 до 14000 лет назад.

Это может показаться долгим, но считается недавним в контексте почвообразования и геологии. На рис. 1 перечислены пять основных исходных материалов: тилль, лёсс, озерный грунт, смыв и тилль над коренной породой.

до

Тиль преобладает в юго-центральной, западно-центральной и юго-западной частях штата. Поскольку последний ледник таял, эти материалы откладывались.

Почвы, образованные этим материалом, обычно имеют структуру от илистого суглинка до илистой глины, много разных размеров пород и плохой внутренний дренаж. Плохой дренаж оказывает большое влияние на управление азотом и культивирование.

Лесс

Лёсс — это поросший ветром материал размером с ил, отложившийся после таяния ледника.Эти иловые отложения могут иметь глубину от нескольких дюймов до многих футов. Почвы, сформированные в лессах, обычно имеют структуру илистого суглинка и не имеют горных пород.

Большинство почв, образованных лёссом, встречается на юго-востоке Миннесоты, где лёссовые отложения расположены поверх известняка или песчаника. Из-за пористого состояния нижележащих материалов на юго-востоке Миннесоты почвы обычно хорошо дренированы.

Лесс на юго-западе Миннесоты отложен над ледниковым тиллом. Почвы, образованные в этом материале, обычно плохо дренируются и ведут себя так же, как почвы, образованные при ледниковой тилле.Эрозия представляет собой серьезную проблему для этих почв из-за структуры илистого суглинка. Управление остатками становится важным фактором поддержания высокой производительности.

Озерный

Материнские основы озер образуются из отложений в озерах, образованных талой ледниковой водой. Озера существовали достаточно долго, поэтому крупные частицы, такие как камни и песок, откладывались сразу после образования озера, а более мелкие частицы размером с глину откладывались позже.

Примером может служить почва, образовавшаяся под ледниковым озером Агассис на северо-западе Миннесоты и восточной части Северной Дакоты (долина Красной реки на севере).Почвы, сформированные в озерных отложениях, имеют структуру глины, суглинка и илистого суглинка, плохой внутренний дренаж и отсутствие горных пород. Многие почвы на северо-западе Миннесоты сформировались на озерном материале.

Промывка

Outwash — это материал, отложившийся по краям быстрых рек из-за тающего льда отступающих ледников. Сюда входят камни, гравий, песок и другие материалы, достаточно большие, чтобы выпасть из потока воды, поскольку течение реки продолжало переносить более мелкие частицы.

Почвы, образующиеся в поймах, чрезмерно хорошо дренированы и имеют структуру песка и супеси. Примеры территорий Миннесоты с почвами, образовавшимися в результате смыва, включают районы песчаной равнины Анока, северных и центральных песков и долины Бонанза в восточно-центральной, северо-центральной и центральной частях Миннесоты, соответственно.

До коренной породы

Отложения коренной породы тилла встречаются на северо-востоке Миннесоты. Материалы из ледника откладывались на коренные породы, аналогичные южно-центральной Миннесоте, но с материалом из другого ледникового льда.

Есть также значительные площади почв, образованных непосредственно из коренных пород. Эти почвы, как правило, мелкие и не используются широко для растениеводства.

Соображения качества почвы при выборе участков для аквакультуры

Почвы образуются в результате выветривания горных пород или материалов. наносится реками или ветром. Есть пять групп факторов, ответственных за для вида, скорости и степени развития почвы.Это: климат, организмы, исходный материал, топография и время. Почва с одного места отличается от другого из-за различий во влиянии эти факторы.

Влияние климата в основном обусловлено двумя факторами: температура и осадки. Климат косвенно влияет на почвообразование также через свое влияние на организмы. Высокие температуры и осадки увеличить степень выветривания и, следовательно, степень развития почвы.

Таблица VI. Оценки питательной ценности почвы в сельскохозяйственные почвы (Логанатан, 1987)

Увеличение количества осадков увеличивает содержание органических веществ, снижает pH, увеличить выщелачивание основных ионов, движение глины и т. д. Увеличить температуру увеличить разложение органического вещества и уменьшить его накопление. Влияние организмов обусловлено двумя факторами: животным деятельность (люди, деятельность дождевых червей и т. д.) и влияние растительности (лугопастбищные угодья производят почвы, которые сильно отличаются от лесов).Исходные материалы влияют на тип минералов в почве, питательные вещества, pH, текстуру и т. д. Например, почвы, образованные на гранитных материалах, более кислые и имеют меньше основных катионов, чем на базальте. Топография земли влиять на тип почвообразования через влияние на дренаж и наклон. Молодые почвы не имеют большой дифференциации горизонтов и могут не достигли более высокого уровня развития почвы по сравнению с более старыми почвы.

Из 5 факторов наибольшее влияние на почву оказывает климат. формирование.В районах с большим количеством осадков и температур почвы образовывались часто похожи, даже если исходные материалы различаются.

По мере того как исходные материалы выветриваются, при воздействии на него различных факторов почвообразования более или менее развивается определенная слоистость почвы. Участок с поверхности через различные слои почвы к исходному материалу называется почвенный профиль. Текстура, глубина, цвет, химический и физический свойства, структура и последовательность различных горизонтов характеризуют почвы и определить ее сельскохозяйственные, аквакультурные и другие ценности.

Различные слои сгруппированы в три заголовка A, B и C. Подразделения называются горизонтами.

Для систематического изучения почв и передачи знаний из одной области в другую почвы классифицируются по морфологическим, химическим и физическим свойствам. Как в случай классификации растений, которые сгруппированы в Класс, Порядок, Семейство, Гены, Виды, почвы также делятся на категории. такие как Порядок, Подотряд, Большая группа почв, Серия почв, Типы почв и почва Фазы.Порядок делится на зональный (определяется прежде всего климатическими условиями). различия), внутризональный (определяется разницей в местных условиях, например как дренаж, соленость которых преобладает под влиянием климата) и азональные (почвы без дифференциации горизонтов — аллювиальные отложения и др.). большой Группа почв отличается выражением некоторых конкретных условий в почвенный профиль. Серии грунтов имеют схожие характеристики профиля, за исключением на различия текстур поверхности горизонта.Они названы обычно по названию места, где впервые наблюдается серия. Типы почв различаются по текстуре поверхностного горизонта (например: ил Майами суглинок и супесь Майами). Есть много типов систем классификации, а именно таксономия почв (США), французская система (ORSTOM), бельгийская система (INEAC), ФАО — Система почвенных легенд ЮНЕСКО и многие другие (Санчес, 1976). Эти классификации разработаны в первую очередь для сельскохозяйственных приложений. На более низких уровнях классификации (Порядок, Подотряд, Группа Великих Почв) различные системы классификации не очень полезны при предоставлении информация о пригодности почв для аквакультуры.Классификация на уровне серии или выше требуется для определения его пригодности для аквакультуры.

Системы классификации, используемые для инженерных целей, как правило, на основе характеристик размера частиц и других физических свойств почвы. свойства как пластичность. Одной из таких классификационных систем является Единая Классификация почв (USC). В ОСК есть три основных почвенных единицы. Их:

1. Крупнозернистые почвы (CGS), содержащие 50% или менее мелких частиц
2. Мелкозернистые почвы (ФГС), содержащие более 50% мелких частиц
3. Высокоорганические почвы, представляющие собой торф, ил, перегной или болотные почвы

Таблица VII.: Пригодность грунтов для строительства дамб. и плотины (Coche and Laughlin, 1985)

Крупнозернистые и мелкозернистые почвы подразделяются на к жидкости предел и индекс пластичности.Типовые названия и групповые обозначения Система ОСК, их пригодность для строительства дамб и дамб. представлены в таблице VII. (Коче и Лафлин, 1985).

Факторы, влияющие на климат | Климат и погода

На наш климат влияет множество факторов

Высота или влияние высоты на климат
Обычно климатические условия становятся холоднее с увеличением высоты.«Зоны жизни» на высокой горе отражают изменения, растения у основания такие же, как и в окружающей сельской местности, но никакие деревья не могут расти выше границы леса. Снег венчает самые высокие возвышения.

Преобладающие глобальные схемы ветра
Существуют 3 основных режима ветра, обнаруженных в Северном полушарии, а также 3 в Южном полушарии. Это средние условия, которые, по сути, не отражают условий в конкретный день. При смене времен года характер ветров смещается на север или юг.То же самое и с зоной межтропической конвергенции, которая движется вперед и назад через экватор. Моряки называют эту зону депрессивной, потому что в ней обычно слабые ветры.

Широта и углы солнечных лучей. Когда Земля вращается вокруг Солнца, наклон ее оси вызывает изменение угла, под которым солнечные лучи соприкасаются с Землей, и, следовательно, изменяет продолжительность светового дня на разных широтах. Полярные регионы испытывают наибольшие колебания с длительными периодами ограниченного или полного отсутствия солнечного света зимой и до 24 часов светового дня летом.

Топография
Топография местности может сильно повлиять на наш климат. Горные хребты — естественные преграды для движения воздуха. В Калифорнии ветры с Тихого океана переносят влажный воздух к побережью. Прибрежный хребет допускает некоторую конденсацию и небольшие осадки. В глубине суши более высокий хребет Сьерра-Невада вызывает более значительные осадки в воздухе. На западных склонах Сьерра-Невады опускающийся воздух нагревается от сжатия, облака испаряются и преобладают сухие условия.

Географические эффекты
Расположение города, города или населенного пункта и его удаленность от гор и значительных водных пространств помогают определить преобладающие ветровые режимы и типы воздушных масс, влияющих на него. Прибрежные районы могут наслаждаться освежающим бризом летом, когда на берег выходит более прохладный океанский воздух. В местах к югу и востоку от Великих озер зимой может ожидаться снег «эффект озера», когда холодный воздух проходит над относительно более теплыми водами.

Весной и летом люди на Аллее Торнадо в центральной части США следят за грозами, эти бури возникают там, где часто сходятся три типа воздушных масс: холодные и сухие с севера, теплые и сухие с юго-запада и теплые и влажные. из Мексиканского залива — эти сталкивающиеся воздушные массы часто вызывают ураганы.

Поверхность Земли
Достаточно взглянуть на любой земной шар или карту мира с изображением земного покрова, и вы увидите еще один важный фактор, влияющий на климат: поверхность Земли. Количество солнечного света, которое поглощается или отражается поверхностью, определяет степень нагрева атмосферы. Более темные области, такие как области с густой растительностью, как правило, хорошо поглощают; Более светлые участки, такие как заснеженные и покрытые льдом регионы, как правило, являются хорошими отражателями.Океан поглощает и теряет тепло медленнее, чем суша. Его воды постепенно выделяют тепло в атмосферу, которая затем распределяет тепло по всему земному шару.

Изменение климата с течением времени
Холодные и теплые периоды подчеркивают долгую историю Земли. Некоторые были довольно короткими; другие охватывают сотни тысяч лет. В некоторые холодные периоды ледники нарастали и распространились по обширным регионам. В последующие теплые периоды лед отступал. Каждый период сильно повлиял на жизнь растений и животных.Самый последний период похолодания, который часто называют «малым ледниковым периодом», закончился в Западной Европе примерно в 1850 году.

С начала 20 века температура во всем мире неуклонно растет. Но пока не ясно, какая часть этого глобального потепления вызвана естественными причинами, а какая — деятельностью человека, такой как сжигание ископаемого топлива и вырубка лесов.

| Почвы 4 Учителя

CLORPT — для краткости!

Почвы различаются от одной части мира к другой, даже от одной части двора к другой.Они различаются тем, где и как образовались. Климат, организмы, рельеф (ландшафт), материнский материал и время — пять основных факторов взаимодействия, создающих различные типы почв.

Климат: Температура и влажность влияют на скорость химических реакций, которые, в свою очередь, помогают контролировать скорость разложения горных пород и мертвых организмов. Почвы развиваются быстрее в теплом влажном климате и медленнее в холодном или засушливом климате.

Осадки — один из важнейших климатических факторов в почвообразовании.

Организмы: Растения укореняются, животные зарываются, бактерии питаются — эти и другие организмы ускоряют разрушение крупных частиц почвы на более мелкие. Например, корни производят углекислый газ, который смешивается с водой и образует кислоту, которая истирает породу. Узнайте больше на нашей странице биологии почвы!

Термиты могут образовывать в почве насыпи высотой в три этажа !!!

Рельеф (ландшафт): Форма земли и направление, в котором она обращена, влияют на то, сколько солнечного света получает почва и сколько воды она удерживает.Более глубокие почвы образуются у подножия холма, потому что гравитация и вода перемещают частицы почвы вниз по склону.

Почвы различаются в зависимости от места на склоне, на котором они расположены.

Основной материал: Каждая почва «наследует» черты исходного материала, из которого она образовалась. Например, почвы, образующиеся из известняка, богаты кальцием, а почвы, образующиеся из материалов на дне озер, с высоким содержанием глины. Каждая почва образована из материнского материала, отложившегося на поверхности Земли.Материалом могла быть коренная порода, которая выветрилась на месте, или более мелкие материалы, перенесенные разливом рек, движущимися ледниками или дующим ветром. Основной материал изменяется в результате биологических, химических и экологических процессов, таких как выветривание и эрозия.

Это почвы, формирующиеся в реальном времени со стороны вулкана. Сначала они образуют скалу, а затем превращаются в плодородную почву.

Время: Все эти факторы со временем работают вместе. Старые почвы отличаются от более молодых тем, что им нужно больше времени для развития.По мере старения почвы она начинает отличаться от исходного материала. Это потому, что почва динамична. Его компоненты — минералы, вода, воздух, органические вещества и организмы — постоянно меняются. Компоненты добавляются и теряются. Некоторые перемещаются с места на место в почве. А некоторые компоненты полностью изменены или преобразованы.

Кто изучает почву и ее формирование?

Почвоведы и морфологи изучают, как формируются разные почвы.Как формируются почвы? Насколько это важно для управления почвами? Какое влияние оказывают люди на эволюцию и формирование почв?

Картографирование почвы

Знаете ли вы, что у почвы под вашими ногами есть название (для этого есть приложение)? Почвы, как и виды, можно идентифицировать с помощью процесса таксономии. Таксономия группирует почвы с похожими характеристиками в одну и ту же категорию. В США существует более 25 000 почв с различными названиями. Люди, занимающиеся картированием почв, создают цифровые копии мира под нашими ногами и проводят линии, чтобы оценить границы между почвами с разными названиями.

Нарушенные почвы

Когда люди строят здания и дороги, они меняют почвы, часто удаляя поверхностный слой почвы и коренным образом меняя территории. Когда это изменение происходит, почвообразование начинает меняться. Люди, изучающие нарушенные почвы, составляют карту того, как эти почвы реагируют на человеческие манипуляции.

Почвообразование и география:

Для инструктора

Как формируются почвы в разных местах?

Факторы почвообразования

Почвы во всем мире обладают разными свойствами, которые влияют на их способность поставлять питательные вещества и воду для поддержки производства продуктов питания, и эти различия являются результатом различных факторов, которые варьируются от места к месту.Например, возраст почвы — время, в течение которого осадки, растения и микробы смогли изменить породы в земной коре в результате выветривания — сильно варьируется от нескольких лет, когда почва была недавно отложена. ледники или реки на миллионы лет в бассейнах рек Амазонки или Конго. Возраст почвы и тип породы, из которой она сделана, придают ей различные свойства как ключевой ресурс для пищевых систем. Знание некоторых основ почвообразования помогает нам понять, какие почвенные ресурсы используют фермеры, когда они участвуют в производстве продуктов питания.Ниже приведены некоторые из наиболее важных факторов, которые способствуют созданию почвы:

1. Климат : климат оказывает большое влияние на почвы в долгосрочной перспективе, потому что вода от дождя и высоких температур будет способствовать выветриванию , которое представляет собой растворение частиц породы и высвобождение питательных веществ, которые попадают в почву с помощью корней растений и микробов. Выветривание требует дождя и изначально является положительным процессом, который год за годом пополняет эти солюбилизированные питательные вещества в почве и помогает растениям получать доступ к питательным веществам.Однако в долгосрочной перспективе (от тысяч до миллионов лет) и в дождливом климате дождевая вода, проходя через почву (выщелачивание), оставляет в почве элементы, продуцирующие кислоту, такие как ионы алюминия и водорода, и уносит больше питательных веществ, которые способствуют развитию нейтральный pH (например, кальций, магний, калий; см. следующую страницу о свойствах почвы для обсуждения pH почвы). Следовательно, старые почвы в дождливых районах имеют тенденцию быть более кислыми, в то время как почвы в засушливых регионах обычно имеют нейтральный или щелочной pH. Кислые почвы могут затруднить рост многих культур.Между тем, почвы с засушливым климатом сохраняют питательные вещества, полученные в результате выветривания горных пород — это хорошо, — но могут не иметь растительного покрова из-за засушливых условий. Отсутствие растительного покрова оставляет почву незащищенной от повреждения почвенной эрозией и означает, что в почвах с засушливым климатом часто не хватает мертвого растительного материала (остатков) для обогащения почвы органическими веществами. Почвы как с сухим, так и с влажным климатом имеют свои преимущества, а также проблемы, которые необходимо решать с помощью человеческих знаний для правильного управления ими, чтобы они были защищены как ценные ресурсы.
2. Основной материал : почвы образуются в результате постепенного изменения исходного сырья, такого как камни, пепел или речные отложения. Природа этого сырья очень важна. Гранитная порода (магма, затвердевшая под землей) и сланец (старые спрессованные отложения морского дна) создают очень разные почвы. Важным примером материнского материала, влияющего на почвы с последствиями для производства продуктов питания человека, являются почвы из известняка или карбонатов кальция и магния.Эти породы сильно сопротивляются процессу подкисления в результате дождя и выщелачивания, описанного выше. Известняковые почвы сохраняют нейтральный уровень кислотности (или pH) даже после тысяч лет выветривания и, таким образом, могут лучше поддерживать свою продуктивность. Примером такого материнского материального влияния является Великая долина в Пенсильвании, США, где проживают амиши. Эти почвы Пенсильвании считаются одними из самых продуктивных в США даже после сотен лет земледелия. Карманы других известняковых почв во всем мире столь же продуктивны в долгосрочной перспективе.Таким образом, в рамках изучения систем производства продуктов питания в регионе может быть полезно рассмотреть типы горных пород, встречающиеся в этом регионе, которые вы, возможно, захотите рассмотреть для своих регионов замкового камня.
3. Возраст почвы : время, в течение которого почва подвергалась климатическим процессам выветривания, и время, в течение которого растительность способна вносить мертвый органический материал, являются важными факторами, влияющими на почву. Очень молодые почвы часто мелкие и содержат мало органических веществ.В дождливом климате молодые (например, 1000 лет) и средневозрастные (например, 100000 лет) почвы могут быть по своей природе очень плодородными, поскольку осадки и выветривание еще не удалили их питательные вещества. Старые почвы обычно глубокие и могут быть плодородными или неплодородными в зависимости от исходного материала и долгосрочных климатических условий. Почвы в ранее покрытых оледенением регионах, таких как север США и Европа, обычно считаются молодыми, потому что ледники недавно (~ 10 000 лет назад) оставили свежие отложения, образованные из измельченных горных пород.
4. Уклоны почвы, рельеф и глубина почвы : крутые склоны в горных и холмистых регионах вызывают быструю эрозию почв из-за дождя, если только почвы не покрыты в течение года посевами или лесом. В этих холмистых и горных регионах также могут быть молодые почвы, а сочетание молодых почв и эрозии может сделать почвы довольно тонкими. Между тем, в плоских долинах вероятно скопление эродированной почвы, причем почвы будут глубокими. Наряду с водоудерживающей способностью и содержанием питательных веществ в почве, глубина почвы определяет, сколько «пространства» почвы или объема почвы корни культуры могут исследовать в поисках питательных веществ и воды.Глубина почвы является важным и часто упускаемым из виду фактором, определяющим урожайность почв. Более того, эти крупномасштабные различия «горы и долины» могут быть отражены в пределах одного поля, с небольшими различиями в топографии, создающими различия в дренировании, глубине и других свойствах почвы, которые резко влияют на продуктивность почвы на расстоянии от 10 до 20 метров.

Краткое описание почвообразования: Глобальная карта почв

Эти четыре фактора вместе с растительностью, микробами и животными на участке создают различные типы почв во всем мире.Базовое глобальное картирование этих типов почв приведено ниже на рис. 5.1.2. Мы добавили некоторые таксономические названия почв (для порядков почв , категории, используемые систематиками почв) этим основным типам почв для тех, кто знаком с некоторыми из них. терминологии классификации почв. Мы должны подчеркнуть, что понимание этих порядков не является существенным для вашего понимания производства продуктов питания и продовольственных систем, если вы понимаете, как основные процессы почвообразования, описанные выше, и свойства почв, описанные на следующей странице, влияют на общее урожайность почвы.Вам следует подумать о том, как процессы почвообразования влияют на производство сельскохозяйственных культур в ваших краевых регионах вашего финального проекта, и вы должны быть в состоянии найти ресурсы о том, как формировались почвы в любом месте в Соединенных Штатах и ​​во всем мире.

Формация

Другим важным моментом является то, что процессы почвообразования, описанные выше, в значительной степени определяют только исходное состояние почвы, когда оно переходит в управление человеком как часть взаимосвязанной системы питания человека и естественной пищи.Управление человеческими ресурсами может иметь такое же большое влияние, как почвообразование, на продуктивность, повышая или уничтожая ее. Лучшее управление защищает почву от эрозии, пополняет ее питательные и органические вещества и в некотором смысле положительно продолжает процесс почвообразования. & Мы опишем эти передовые практики как часть системного подхода к управлению почвами в модуле 7. Можно сказать, что неадекватное управление людьми «добывает» почву, только вычитая и никогда не добавляя повторно питательные вещества, и позволяя дождю и ветру уносить ее. слои верхнего слоя почвы.

Следующая страница дополняет это описание почвообразования, фокусируясь на основных свойствах, которые влияют на производство продуктов питания на почвах, таких как кислотность и pH, которые обсуждались выше.

Проверьте свое понимание: природа почвы и почвообразования

Ответьте на следующие вопросы об основных свойствах почвы и факторах почвообразования:

Два основных типа химических материалов в твердой части почвы (то есть не в воздухе и не в воде) — это минералы и __________.

2. Заполните пропуски, используя следующие варианты: Большие поры в почве важны для _______________, а поры среднего размера важны для _____________________. (варианты: сбор воды для растений, дренаж)

ОТВЕТ: первый пробел: дренаж; вторая заготовка: вода для растений

Количество углерода, содержащегося в почвах во всем мире (больше, меньше), чем количество углерода во всех лесах Земли.

Почвы с каким типом горных пород склонны противостоять естественному процессу подкисления, который происходит с почвами во многих климатических условиях?

С точки зрения глобального сравнения и с учетом приведенной выше глобальной карты почв, почва на северо-востоке Соединенных Штатов будет иметь ____________________ (молодой или старый).

ОТВЕТ: Эти почвы относительно молодые. Дополнительное примечание: это особенно верно из-за недавнего (от 100000 до 10000 лет до н.э.) оледенения и воздействия ледников на новые грунтовые породы и ил, которые создали условия для образования этих молодых почв во всех регионах с умеренным климатом.

Что из перечисленного может иметь низкий уровень органического вещества и почему? Почва с сухим климатом или почва с влажным климатом?

ОТВЕТ: почва с сухим климатом, потому что рост растений ограничен и меньше мертвого растительного материала попадает в почву.

2 Что мы знаем об изменении климата и его взаимодействии с людьми и экосистемами | Развитие науки об изменении климата

Климат Земли естественным образом изменяется в широком диапазоне временных масштабов, от сезонных колебаний (например, особенно влажная весна, жаркое лето или снежная зима) до геологических временных масштабов в миллионы или даже миллиарды лет.Тщательный статистический анализ показал, что очень маловероятно, что естественные колебания климатической системы могли вызвать наблюдаемое глобальное потепление, особенно за последние несколько десятилетий. Однако естественные процессы вызывают существенные сезонные, межгодовые и даже межгодовые колебания, которые накладываются на долгосрочный тренд потепления, а также на существенные региональные различия. Улучшение понимания закономерностей естественной изменчивости и определение того, как они могут измениться с увеличением выбросов парниковых газов и глобальных температур, является важной областью активных исследований (см. Конец этого раздела и главу 6).

На естественные климатические колебания также могут влиять извержения вулканов, изменения излучения Солнца и изменения орбиты Земли вокруг Солнца. Крупные извержения вулканов, такие как извержение горы Пинатубо в 1991 году, могут извергать обильные количества аэрозолей в верхние слои атмосферы. Если извержение достаточно велико, эти аэрозоли могут отражать достаточно солнечного света обратно в космос, чтобы охладить поверхность планеты на несколько десятых градуса в течение нескольких лет.

Солнечная энергия точно измеряется спутниками с 1979 года, и эти измерения не показывают каких-либо общих тенденций в солнечной энергии за этот период.До эры спутников солнечная энергия оценивалась несколькими методами, в том числе методами, основанными на долгосрочных записях количества солнечных пятен, наблюдаемых каждый год, что является косвенным индикатором солнечной активности. Эти косвенные методы предполагают, что в течение первых нескольких десятилетий 20-го века произошло небольшое увеличение солнечной энергии, полученной Землей, что, возможно, способствовало повышению глобальной температуры в этот период (см. Рис. 2.2).

Пожалуй, наиболее ярким примером естественной изменчивости климата является цикл ледникового периода.Подробный анализ океанических отложений, ледяных кернов, геологических форм рельефа и других данных показывает, что, по крайней мере, последние 800000 лет и, вероятно, последние несколько миллионов лет, Земля переживала длительные периоды, когда температуры были намного ниже, чем сегодня, и толстые одеяла. льда покрыла большую часть Северного полушария (включая районы, в настоящее время занимаемые городами Чикаго, Нью-Йорком и Сиэтлом). Эти очень длительные периоды похолодания сменялись более короткими теплыми «межледниковыми» периодами, включая последние 10 000 лет.Благодаря сближению теории, наблюдений и

Почвообразование — обзор

4.14.5 Развитие почв в холодном климате

Почвообразование — одно из самых ярких проявлений эффективности химического выветривания коренных пород и реголита. В холодном климате почвообразование наиболее сильно выражено на реголите, образованном ледниковыми, перигляциальными и коллювиальными процессами. Обычно в почвах Арктики преобладают криогенные процессы с ограниченным химическим выветриванием (Rieger, 1974; Tedrow et al., 1958; Hofl et al., 1998) и альпийских почв с ограниченным развитием профиля или его отсутствием, мерзлыми грунтами, слабым химическим выветриванием и ограниченным органическим веществом (Kubiena, 1953). В последнее время, с ростом интереса к влиянию изменения климата на арктическую и альпийскую среду, возобновился интерес к исследованиям почв с холодным климатом.

Альпийское почвообразование сильно варьируется из-за изменений топографических, климатических, органических и материнских материалов на небольших расстояниях (Retzer, 1965; Burns, 1990; Legros, 1992).Подробные исследования альпийских почв Альп, Скалистых гор, Йотунхеймена и Сканда указывают на относительно быстрое и сильное химическое выветривание при благоприятных условиях. Почвообразование охватывает весь спектр развития от молодых недавно образовавшихся почв, таких как инцептизоли и энтисоли, до более сложных почвенных порядков, таких как сподозоли (подзоли) и моллисоли (рис. 4).

Рис. 4. Профиль почвы Spodosol, Kärkevagge, Шведская Лапландия, демонстрирующий сильное развитие выщелоченного горизонта E и накопление железа на глубине.

Исследования переднего хребта Скалистых гор Колорадо (Биркеланд и др., 1987; Диксон, 1983; Бернс и Тонкин, 1982) выявили сильное развитие почвы в ледниковых и перигляциальных отложениях в течение чрезвычайно коротких геологических периодов времени. Почвы разработаны на месторождениях моложе 12 000 лет назад. С возрастом в почвах постоянно увеличивается количество органического углерода, общего азота, органического связанного фосфора, глины, экстрагируемого железа и алюминия, а также увеличивается емкость катионного обмена (Birkeland et al., 1987). Эти тенденции отражаются в развитии все более сложных почвенных профилей, где самые молодые почвы показывают профили A / Cox, а самые старые почвы демонстрируют горизонты A / Bw (Bt) / Cox.

В дополнение к общей тенденции увеличения количества глины в более старых почвах, существуют четкие закономерности изменения глинистых минералов, указывающие на сильное химическое выветривание. Диксон (1983, 1986) обнаружил, что каолинит является доминирующим минералом в почвах, численность которого уменьшается с увеличением развития почвы.Он определил изменение биотита на гидробиотит, вермикульт и смектит (рис. 5). Махани (1974) идентифицировал изменение иллита на хлорит, монтмориллонит и смешанный слой иллит-монтмориллонит. Шроба и Биркеланд (1983) аналогичным образом определили преобразование слюды в смешанные глины, но впоследствии (1987) правильно указали на проблему отделения выветривания от добавления эоловых отложений.

Рис. 5. Спектры XRD, показывающие вторичные глинистые минералы, образовавшиеся в результате выветривания слюды.С, хлорит; I — переслаивающийся слюдяно-смектитовый; м, слюда. Предварительные обработки (левая часть спектра) (а) нагревают до 550 ° С, (б) сольватированный этиленгликолем, (в) насыщенный калий, (г) насыщенный натрий и сольватированный глицерином.

Диксон (1983, 1986) сообщил о значительной потере кремния, щелочей и щелочноземельных металлов по сравнению с Fe и Al, а также об окислении FeII до FeIII по сравнению с горизонтами материнского материала (Cn) в почвах, сформировавшихся на ледниковых и перигляциальных отложениях в Передний хребет Скалистых гор Колорадо.Он выявил обширное растворение плагиоклаза Ca / Na, кварца, биотита и калиевого полевого шпата. Эти тенденции согласуются с прогрессивным увеличением ЕКО (емкости катионного обмена) почв с возрастом.

Исследование почв в Альпах, проведенное Легро (1992), также обнаружило убедительные доказательства химического выветривания. Почвы, образованные на кальците (слюда, хлорит и кальцит) с некоторым количеством FeS ₂ , демонстрируют растворение кальцита, окисление сульфидов и образование филлосиликатов.Профили выветривания обычно имеют толщину более 2–3 м. Растворение кальцита приводит к образованию остатков филлосиликата и кварца. В известняковых территориях наблюдается сильное растворение известняка и связанное с ним образование рендзин и известковых бурых почв. Почвы, образованные на кристаллических породах, особенно гранитах, гнейсах и слюдяных сланцах, обычно представляют собой энтисоли и сподозоли. Выветривание широко выражается в рыхлости кристаллических пород полевыми шпатами, свидетельствующими о растворении и образовании глины.Обычными путями образования глины являются хлориты и слюды, переходящие в межслойные минералы, вермикулит, смектит и каолинит, образующиеся из полевых шпатов (Legros, 1992). Почвы, развитые на вулканических породах, имеют сильную высотную поясность. На высотах развиваются андозоли с сильными подзолистыми характеристиками (типичные гаплогумоды). На средних высотах развиты сильно развитые андозоли. На низких высотах андические свойства развиты слабее, и в почвах преобладают андические гаплумбрепты.У подножия вулканов типичный почвенный ряд — инсептизоли и вертисоли. Почвы, развитые на ультраосновных породах, представляют собой преимущественно инцептизолы или там, где эоловые добавки являются обильными сподозолями.

Исследования сподозолей в итальянских и швейцарских Альпах за последнее десятилетие также демонстрируют быстрый и интенсивный почвообразование (Mirabella et al., 2002; Egli et al., 2003a, b, 2004, 2007, 2008). Хотя были отмечены различия в интенсивности выветривания и почвообразования в зависимости от высоты, внешнего вида, исходного материала и растительного покрова, следует отметить несколько повторяющихся тенденций.Все почвы демонстрировали различные потери Ca, Mg, K, Na, Si и Mn относительно содержания исходного материала, но в целом были больше на больших высотах. Потери Si особенно высоки, что свидетельствует об интенсивном выветривании, особенно на переходе от субальпийского к альпийскому. Элювиация Fe и Al происходила во всех почвах, но снова была равномерно высокой. Преобладающим глинистым минералом был смектит, полученный в результате выветривания хлорита и слюды. Минералы промежуточного преобразования включают переслаивающиеся слюда-вермикулит и вермикулит-смектит.Небольшие количества каолинита были связаны с выветриванием полевых шпатов. Примечательно, что сильное развитие сподозолов и связанное с ними выветривание, резюмированное в этой совокупности исследований, произошло в почвах голоценового возраста.

Развитие почвы также сильно выражено в поверхностных отложениях в горах Сандес на севере Швеции и в Йотунхемене на юге Норвегии. В Кяркевагге, шведская Лапландия, было идентифицировано шесть различных порядков почв в зависимости от их расположения в долине с точки зрения устойчивости ландшафта, высоты и растительного покрова.На невысоких отметках на устойчивых ландшафтных поверхностях, покрытых березовым и эмпетрумским вереском, встречаются гаплокриоды. Эти почвы демонстрируют сильное основание и выщелачивание Al и Fe. Энтисоли преобладают на дне долины и на боковых склонах. Инцептисоли являются преобладающей остаточной почвой на высоких вершинах хребтов. Эти почвы демонстрируют некоторые признаки потери кальция. Моллизоли развиваются в мощных коллювиальных отложениях на крутых склонах. Гистозоли встречаются в изолированных углублениях коренных пород на дне долины. Быстрому формированию почв на голоценовых отложениях способствует сочетание грубого текстурированного материнского материала, обильного талого снега весной и, особенно, наличия пирита в почвенных материнских материалах (Дармоди и др., 2000). Почвы содержат большое количество глинистых минералов. Доминирующим минералом размером с глину является мусковит, происходящий из местной коренной породы, с подчиненным количеством хлорита. Вторичные глинистые минералы, связанные с выветриванием этих первичных глинистых минералов, включают множество перестраиваемых минералов, включая слюду-смектит, хлорит-смектит и коренсит (Allen et al., 2001).

Развитие почв в Йотунхеймене на юге Норвегии в целом идет медленно, поскольку почвы преимущественно криорентные (Дармоди и др., 2005). Однако в течение примерно 200 лет на высоте около 300 м наблюдаются заметные тенденции в развитии почвы. Обычно экстрагируемые Fe и Al, катионообменная емкость, органический углерод и отношение C / N увеличиваются со временем, а pH, насыщение основанием и экстрагируемые катионы со временем уменьшаются. Количество экстрагируемых катионов увеличивается с увеличением высоты. Вторичные глинистые минералы, особенно гидробиотит, увеличиваются как с возрастом, так и с высотой (Дармоди и др., 2005). Однако в целом образование вторичных глинистых минералов больше всего на влажных участках (Дармоди и др., 1987). Преобладающие глинистые минералы включают вермикулит, каолинит и смектит и происходят из выветривания пироксен-гранулитовых гнейсов. Более ранние исследования почв в регионе выявили выветривание биотита до гидробиотии на более старых ландшафтных поверхностях (Mellor, 1985, 1987) и тенденцию к утолщению профиля почвы, увеличению содержания органического углерода и емкости катионного обмена, а также снижению pH с возрастом почвы (Messer , 1988).

Почвообразование и связанное с ним химическое выветривание в Антарктиде привлекают значительное внимание с двадцатого века, сильно эволюционировав в 1960-х годах (Tedrow and Ugolini, 1966) и продолжаясь до настоящего времени.В своем классическом исследовании химического выветривания Келли и Замберг (1961) пришли к выводу, что из-за исключительно низких температур химического выветривания практически не существует, за исключением ограниченного окисления железа. Впоследствии эта точка зрения была оспорена в работах Уголини и Андерсона (1973), Уголини и Джексона (1982), Кэмпбелла и Клариджа (1987), которые продолжали демонстрировать, что, несмотря на низкие годовые температуры и пространственно и временно ограниченную доступность воды, образование почвы и связанное с этим химическое выветривание широко распространено (Bockheim, 2002; Bockheim, Wilson, 1992).

В благоприятных почвенных условиях почвы имеют глубокие профили, обычно достигающие 2 м. В процессах химического выветривания преобладает окисление железа, однако анализ растворенных в почве веществ также показывает, что некоторые компоненты образуются в результате выветривания горных пород.