Клімат як фактор ґрунтоутворення

Під 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 грунтових процесів є сонячна радіація, вода – атмосферні опади. Характеристики клімату за температурним режимом і режимом зволоження мають важливе значення для розуміння особливостей гідротермічного режиму грунтів.

Термічні групи кліматів виділяються за температурними показниками.

Планетарні термічні (грунтово-біокліматичні) пояси

Таблиця 1.1

Група кліматів	Сума середньодобових активних температур (більших 100С) за вегетаційний період, 0С
Холодні (полярні)	Менше 600
Холодно-помірні (бореальні)	600-2000
Тепло-помірні (суббореальні)	2000-3800
Теплі (субтропічні)	3800-8000
Жаркі (тропічні)	Більше 8000

Термічні групи кліматів розташовуються на планеті у вигляді широких смуг, закономірно характеризуються певними типами рослинності і грунтів, тому ці пояси (смуги)отримали назву грунтово-біокліматичних поясів.

У термічних поясах виділяють зони зволоження за коефіцієнтом зволоження (К_з) території: ,

де Р – кількість опадів за рік, мм;

Е – річне випаровування з вільної поверхні, мм.

Надходження атмосферних опадів зростає від полюсів до екватора. У середині континентів спостерігається відхилення від цієї 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 К_з):

- 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 ґрунтоутворення. Прямий вплив – це безпосередня дія на ґрунт атмосферних факторів: зволоження, промочування, висихання, нагрівання, охолодження, тощо.

Опосередкована роль клімату як фактора ґрунтоутворення полягає в наступному:

1. Клімат – важливий фактор розвитку біологічних і біохімічних процесів. Він зумовлює тип рослинності, склад і інтенсивність грунтової мікрофлори, фауни.

2. Атмосферний клімат істотно впливає на водно-повітряний, температурний і окисно-відновний режим 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.

Водний режим грунтів.

Сукупність добових, сезонних, річних циклічних змін складу та стану компонентів грунту, які відбуваються у зв’язку з обміном речовиною і енергією між грунтом і навколишнім середовищем, називається грунтовим режимом. Виділяють водний, тепловий, повітряний, окисно-відновний, сольовий, поживний та інші режими. Типи водного і теплового режимів у великій мірі визначають характер ґрунтоутворення, його енергетику і динаміку, а самі в свою 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, низькохідний і бокові стоки, фізичне випаровування, дедукція, замерзання, розмерзання, конденсація води. Залежно від співвідношення цих явищ в 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.

2. Водонасичений (водозастійний) режим характеризує болотні грунти переважно атмосферного зволоження.

3. Періодично водонасичений (водозастійний) режим має місце у болотних грунтах грунтового зволоження.

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 ґрунтоутворення за межі грунтової товщі. Грунти мають надлишок води.

5. Періодично промивний режим характерний для грунтів, які формуються при річній сумі опадів, що приблизно дорівнює річній випаровуваності. Це характерно для зони лісостепу з вилуговуваними, типовими чорноземами. Грунтова товща наскрізь промивається один раз в 10-15 років.

6. Промивний сезонно-посушливий режим характерний для території з двома контрастними сезонами – дощовим і посушливим. Притаманний режим тропічним вологим саванам.

7. Непромивний режим властивий зонам, де середня річна норма опадів менша середньорічної випаровуваності (степ, посушлива савана). Грунтова товща промочується на глибину 0.5-0.2 м, між нижньою межою промочування грунту і грунтовими водами є постійно сухий горизонт.

8. Аридний (посушливий) режим при якому весь профіль грунту сухий протягом всього року. Формуються напівпустельні грунти.

9. Випітний режим, як і непромивний і посушливий, має місце в грунтах аридного клімату, але в яких грунтові води близькі до поверхні. Вода по капілярам періодично піднімається до поверхні. В разі наявності солей, розчинених у воді поверхневі горизонти грунту збагачуються ними. Формуються лугові солончаки і солончакові грунти.

10. Десуктивно-випітний режим. Капілярна кайма грунтових вод не виходить на поверхню, вода випаровується не фізична, а через рослини (десукція). Солі розчинені 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 річок, дощовими водами або іншими (заплави річок).

12. Амфібіальний режим – у постійно затоплювальних маршах і плавнях дельт річок, у морських озерних мілководдях, або у періодично затоплювальних приливними водами манграх.

13. Іригаційний режим характерний для штучно зрошувальних грунтів.

14. Осушувальний режим характерний для осушених болотних і заболочених грунтів.

Дослідження водного режиму грунтів має велике значення для розуміння генезису грунтів, прогнозу їх подальшої еволюції, для раціонального використання у землеробстві і лісівництві. Регулюють водні режими за допомогою меліорації, агромеліоративних і агротехнічних прийомів.

Тепловий режим грунтів.

Тепловий режим – сукупність і визначена послідовність явищ теплообміну в системі приземний шар повітря – рослини – грунт – підстиляюча порода, а також сукупність процесів тепло переносу, тепло акумуляції, тепло розсіювання у грунті.

Температура грунту – дуже динамічна величина. Рівновага між температурою атмосфери і 0-5 см шаром грунту встановлюється протягом декількох хвилин.

Добова динаміка температури різко виражена у верхньому півметровому шарі грунту. Вдень тепловий потік спрямований зверху вниз; вночі – знизу наверх. Максимум температури спостерігається на поверхні – вдень (біля 13 год), мінімум – перед сходом сонця. З глибиною амплітуда коливань температури знижується і на глибині 50 см практично повністю затухає. На добовий температурний режим грунтів суттєво впливають клімат і погодні умови місцевості, вологість грунтів, їх гранулометричний склад, стан поверхні, кількість органічної речовини, забарвлення, рельєф, наявність снігового покриву тощо.

Наприклад, рослинний покрив, важкий грансклад, зменшують добові амплітуди коливань температури.

Річний режим температури має велику амплітуду коливань і виражений на більшу глибину ніж добовий (3-4 м).

Класифікація теплових режимів грунтів наведена в таблиці 1.2

Теплові режими грунтів

Таблиця 1.2

Класи	Групи
Промерзаючі	Мерзлотні
Тривало-сезонно-промерзаючі
Сезонно-промерзаючі
Непромерзаючі	Непромерзаючі охолоджувані
Непромерзаючі теплі
Непромерзаючі жаркі

Суттєві зміни в характері теплового режиму грунтів вносить їх обробіток, а також агромеліоративні заходи (снігозатримання, гребнювання, дренаж, зрошення). Тепловий режим має значний вплив на ґрунтоутворення (визначає інтенсивність процесів у грунтах, життєдіяльність мікроорганізмів, продуктивність рослин).

Тепловий і водний режими тісно взаємопов’язані. Переходи води із одної фази в іншу залежить від теплового режиму. Кількість вологи в грунті впливає на температурний режим грунтових горизонтів.