La formazione del suolo, o la pedogenesi, è uno dei processi più fondamentali ma trascurati che scolpiscono la geografia fisica della Terra. Essa determina dove possono crescere le foreste, come l'acqua si muove attraverso un paesaggio, e se una regione può sostenere l'agricoltura. Ogni patch di terreno si cammina su - se un campo agricolo ricco, un'espansione desertica secca, o una montagna evoluta - racconta una storia di migliaia di anni di attività climatiche, attività biologiche.

Che cosa è la formazione del suolo (Pedogenesis)?

La pedoogenesi è il processo naturale attraverso il quale il suolo si sviluppa attraverso il tempo attraverso la roccia e i materiali organici atmosferici. È guidato da cinque fattori principali che interagiscono in modi complessi: materiale genitore, clima, topografia, attività biologica e tempo. Questi fattori determinano la texture del suolo, la struttura, il contenuto di nutrienti e la profondità.

I cinque fattori della formazione del suolo

  • Materiale del pavimento: La roccia sottostante o il sedimento da cui deriva il suolo. Può essere roccia (lunghi, sedimentari, o metamorfici) o materiali non consolidati come la composizione glaciale, l'alluvium, o la loess a vento.
  • Climate: La temperatura e le precipitazioni sono i più potenti driver di meteorologia.I climi umidi accelerano il meteorismo chimico e la decomposizione della materia organica, producendo terreni profondi e fortemente leccati come gli Oxisol trovati nelle foreste tropicali.I climi freddi e secchi rallentano questi processi, con conseguente sottile, i suoli rocciosi.
  • Topografia:[] Il pendio, l'aspetto e l'elevazione del terreno influiscono sul drenaggio, sull'erosione e sull'esposizione solare. Le piste di fondo incoraggiano l'erosione, impedendo l'accumulo di suolo profondo, mentre i fondali delle valli raccolgono materiale eroso e spesso sviluppano terreni fertili e profondi.
  • Attività biologica:[] Le piante, gli animali, i funghi e i microrganismi sono ingegneri attivi del suolo. Le radici degli alberi si spezzano il contorno, i lombrichi scavano e aerano il terreno, i batteri decompongono la pianta litter in humus, e i funghi formano relazioni simbiotiche con radici (mycorrhizae) che migliorano l'assorbimento meteoresistente.
  • Tempo:[] La formazione del suolo è un processo lento che opera da secoli a millenni. I giovani terreni (Entisols) possono mostrare poco sviluppo dell'orizzonte, mentre i terreni maturi (come quelli sui paesaggi stabili antichi) possono avere profili profondi e ben definiti. Più lunga è stata esposta all'attività climatica e biologica, più il terreno si sviluppa, anche se l'erosione o la deposizione possono ripristinare.

L'importanza del suolo nella geografia fisica

Soil si trova all'incrocio della litosfera, dell'atmosfera, dell'idrosfera e della biosfera, una componente critica del sistema terrestre che influenza tutto dall'idrologia locale ai cicli climatici globali. Il ruolo del suolo nella geografia fisica si estende ben oltre la sua funzione di mezzo per la crescita delle piante.

Habitat e Biodiversità

Un unico cucchiaino di suolo sano può contenere miliardi di batteri, funghi, protozoi e nematodi microscopici. Questi organismi formano complessi web alimentari che alimentano il ciclo e sostengono la vita vegetale.

Infiltrazione e conservazione dell'acqua

Il suolo agisce come una spugna gigante che assorbe le precipitazioni, lo filtra e lo rilascia lentamente in corsi d'acqua e falda. La struttura e la struttura del terreno determinano quanto velocemente si infiltra nell'acqua e quanto può contenere. I terreni di sabbia drenano rapidamente, portando a condizioni di asciutto sopra e la percolazione profonda sotto, mentre i terreni di argilla conservano l'acqua e possono diventare impalcature.

Nutriente Ciclismo e stoccaggio del carbonio

Il suolo è un serbatoio dinamico di nutrienti essenziali, nano, fosforo, potassio, calcio e magnesio, che vengono ciclizzati attraverso la decomposizione della materia organica e il meteorismo minerale. Le piante estrae questi nutrienti, e quando muoiono, li restituiscono al suolo. Questo ciclo è fondamentale per la produttività terrestre.

Sviluppo e geomorfologia delle forme terrestri

La formazione del suolo e l'erosione sono strettamente legate all'evoluzione delle forme di terra. Su colline, il movimento lento in discesa del suolo, le pendii dolci e i trasporti materiali ai fondali della valle. Nelle regioni aride, l'erosione del suolo rimuove le particelle fini del suolo, lasciando dietro il pavimentamento del deserto. Nelle valli fluviali, le inondazioni depositano il litorale ricco di sostanze nutritive (alluvium), costruendo piste di profondità di riempimento e di profondità.

Processi di formazione del suolo

La formazione del suolo procede attraverso una sequenza di processi fisici, chimici e biologici che trasformano il materiale genitore in un mezzo di vita stratificato, che si attiva simultaneamente e varia in intensità a seconda delle condizioni ambientali.

Meteorologia

  • Meteorizzazione fisica:[ La rottura meccanica delle rocce in particelle più piccole attraverso cicli di gelo-squadra, espansione termica, abrasione da vento e acqua, e radicamento.
  • Meteorizzazione chimica:[ L'alterazione o la dissoluzione dei minerali attraverso reazioni con acqua, ossigeno, anidride carbonica e acidi organici. L'idrolisi (reazione con acqua) converte feldspato a minerali di argilla; ruggine di ossidazione minerali di ferro-portanti, dando molti suoli loro toni rossi o gialli; acido carbonico disciolto CO2.
  • Meteorizzazione biologica:[ Gli organismi viventi contribuiscono attraverso essudati di radice che dilatano minerali, licheni che secrescono gli acidi e scavano gli animali che portano materiale genitore fresco alla superficie.

Accumulazione e decomposizione organici della materia

Le foglie morte, le radici, i resti animali e la biomassa microbica si accumulano sulla superficie del suolo e all'interno del profilo del suolo. La decomposizione da batteri, funghi e detritivori converte questo materiale organico in humus—una sostanza scura e stabile che migliora la struttura del suolo, la ritenzione idrica e la capacità di nutrienti-holding. Il tasso di decomposizione dipende dalla temperatura e dall'umidità: nelle foreste tropicali, la materia organica decompose rapidamente decompose decomposes poco, quindi decomposizione decomposizione decomposizione.

Sviluppo orizzontale

Come il suolo matura, sviluppa strati orizzontali distinti chiamati orizzonti del suolo. Insieme, questi strati formano il profilo del suolo. La sequenza classica comprende:

  • O Horizon:[] Strato organico di lettiera, foglie parzialmente decomposte, e humus in superficie.
  • Un Horizon (Topsoil): Strato scuro, ricco di minerali mescolato con materia organica; la zona della maggior parte dell'attività biologica e della crescita delle radici.
  • E Horizon (Eluviation Layer):[] Uno strato di colore chiaro da cui argilla, ferro e materia organica sono stati leccati (rimossi) verso il basso.
  • B Horizon (Subsoil):[]] Zona di illuviazione (accumulazione) dove materiali a leached — argilla, ossidi di ferro, carbonati — sono depositati. Spesso più denso e più ricco di colore dell'orizzonte A.
  • C Horizon:[] Materiale principale temperato, parzialmente rotto ma ancora simile alla roccia originale o al sedimento.
  • R Horizon:] Pista di neve non bagnata.

Non tutti i terreni hanno ogni orizzonte; i giovani terreni possono mostrare solo gli orizzonti A e C, mentre i terreni tropicali altamente atmosferici possono essere estremamente profondi con gli orizzonti B spessi.

Leaching e Illuviazione

In climi umidi, le strisce di leaching intense nutrienti mobili come calcio, magnesio e potassio dagli orizzonti superiori e li deposita più in basso nel profilo (illuviazione). Nei climi aridi, precipitazioni limitate significa meno leaching, e i sali possono accumularsi vicino alla superficie, formando minerali di evapovirite.

Tipi di suolo e loro distribuzione geografica

Il suolo varia ampiamente in tutto il mondo a causa delle differenze nel materiale genitore, nel clima, nella vegetazione e nel tempo. Sistemi di classificazione come il gruppo di terra del Soil Taxonomy USDA in 12 ordini basati su orizzonti e proprietà diagnostiche.

Terreni in argilla

I terreni di argilla sono costituiti da particelle molto sottili (meno di 0,002 mm) che si impacchettano strettamente insieme. Sono appiccicosi quando bagnati e duri quando asciutti, con elevata capacità di tenuta dell'acqua ma poco drenaggio. I terreni di argilla sono spesso trovati nelle valli fluviali, nelle lamine e nelle aree derivate da frassino o da cenere vulcanica.

Sandy Soils

I suoli di sabbia hanno particelle grossolane che si drenano rapidamente e si riscaldano rapidamente in primavera. Sono facili da raggiungere ma hanno poca nutrienti e ritenzione idrica, rendendoli siccità-prone. I suoli di sabbia sono comuni nelle regioni costiere, nei deserti e nelle aree con materiale madre arenaria.

Suoli silenziosi

I suoli silenziati si sentono liscio e farinoso, con particelle intermedie tra sabbia e argilla. Hanno una buona capacità di irrigazione e sono spesso molto fertili, soprattutto quando depositati dai fiumi come alluvium. I suoli di loess del Midwest americano, l'altopiano della Loess cinese, e i Pampa argentini sono esempi classici di suoli di silty formati da polvere soffiata.

Soils Loamy

Loam è la texture ideale per l'agricoltura, in quanto contiene una miscela equilibrata di sabbia, limoni e argilla. Scolare bene ma mantiene sufficiente umidità e nutrienti per sostenere le piante. I suoli Loamy si trovano in molte regioni produttive dell'agricoltura, tra cui le praterie nordamericane, la pianura indo-Gangetica e gran parte dell'Europa occidentale.

Peaty Soils (Histosols)

Questi suoli ricchi di organici si sviluppano in ambienti aguzzi dove la decomposizione è lenta, scuri, spugnosi e acidi, costituiti principalmente da materia vegetale parzialmente decomposta (peta). I suoli di peaty si trovano in paludi, fens e paludi in tutto il Canada settentrionale, Scandinavia, Siberia e torba tropicale in Asia sud-orientale.

Soils Lateritic (Oxisols)

Nelle regioni tropicali con alte precipitazioni e temperature, le temperature e le temperature intense intemperie e leaching producono terreni profondi, ricchi di ferro e alluminio chiamati Oxisols o laterite. Di solito sono rossi o gialli, bassi in fertilità (la maggior parte dei nutrienti sono stati allontanati), e spesso hanno strati di ferro indurito (plinthite). Questi terreni coprono grandi parti del bacino amazzonico, Africa centrale e Sud-est asiatico.

Impatto umano sulla formazione del suolo e sulla geografia

Le attività umane sono diventate una forza geologica potente, alterando i processi di formazione del suolo e rimodellare i paesaggi su scala globale. Gli effetti sono spesso negativi, degradanti qualità del suolo e accelerando l'erosione ben oltre i tassi naturali.

Pratiche agricole

L'agricoltura intensiva, la coltivazione della nocultura, la lavorazione del terreno, la lavorazione del terreno e l'uso eccessivo dei fertilizzanti sintetici, la riduzione della materia organica e la compattazione del suolo. L'aumento delle quantità di terreno si riduce ogni anno, rendendole vulnerabili all'erosione del vento e dell'acqua.

Urbanizzazione e sigillatura del suolo

Mentre le città si espandono, il suolo è coperto da superfici impervi come il cemento, l'asfalto e gli edifici, un processo chiamato sigillatura del suolo, che distrugge le funzioni ecologiche del suolo: l'acqua non può infiltrarsi, portando ad un aumento del dislivello e alluvione urbana; non si aggiunge materia organica; e la comunità biologica del suolo muore.

Deforestazione

La deforestazione accelera le frane e l'erosione delle gole. Nelle regioni tropicali, l'agricoltura a bassa e bruciore aggiunge un impulso di nutrienti da ceneri, ma quelle sostanze nutritive sono rapidamente levate o esaurite, lasciando il terreno infertile che può in seguito essere indurito.

Inquinamento

Rifiuti industriali, pedine minerarie, metalli pesanti, pesticidi e azoto eccessivo da fertilizzanti contaminano i suoli. Questi inquinanti possono persistere per decenni, avvelenando gli organismi del suolo e rendendo la terra inutilizzabile per l'agricoltura. Pioggia acida da emissioni industriali leaches calcio e magnesio da suoli, aumentando l'acidità e mobilizzando alluminio tossico.

Cambiamento climatico

I terreni più caldi accelerano la decomposizione della materia organica, rilasciando anidride carbonica. Gli eventi di piovo più intensi aumentano l'erosione, mentre le siccità prolungate portano alla desertificazione e all'erosione del vento. Il permafrost thaw nelle regioni artiche e boreali espone terreni organici profondi alla decomposizione, potenzialmente rilasciando vaste quantità di metano e CO2—un ciclo di feedback positivo che amplifica il riscaldamento globale.

Conservazione e pratiche sostenibili

La protezione del suolo richiede uno spostamento dalla gestione del terreno estrattivo alle pratiche rigenerative che imitano i processi naturali. L'obiettivo è quello di mantenere la salute del suolo, preservare le sue funzioni e garantire che possa continuare a sostenere gli ecosistemi e la civiltà umana.

Rotazione della coltura e diversificazione

Piantare colture diverse in sequenza impedisce l'esaurimento di nutrienti specifici, riduce la pressione di parassiti e malattie, e migliora la struttura del suolo. Compresi legumi (che fissano l'azoto) nella rotazione naturalmente reintegra la fertilità.

Copertina di Coperta

Coltivare colture di copertura come segale, trifoglio o grano saraceno durante i periodi di caduta protegge il terreno dall'erosione, sopprime le infestanti e aggiunge materia organica quando sono terminati.

Riduzione della Tillage e dell'Agricoltura No-Till

L'agricoltura non till, unita alla ritenzione dei residui, può costruire la materia organica del suolo nel tempo e migliorare l'infiltrazione dell'acqua. Negli Stati Uniti, l'agrocoltura non till è aumentata a oltre il 35% del terreno.

Strisce di buffer e zone di Riparian

Stabilire strisce di vegetazione perenne—erba, arbusti o alberi—lungo corsi d'acqua filtra sedimenti, nutrienti e pesticidi prima di raggiungere flussi. Questi buffer stabilizzano anche le ruscelle e forniscono habitat della fauna selvatica.

Agroforestazione e Silvopasture

Integrare alberi con colture o animali da bestiame imita ecosistemi forestali naturali. Le radici dell'albero legano il suolo, migliorano il ciclismo nutriente e forniscono ombra che riduce la perdita di umidità del suolo. Silvopasture—combinando alberi, pascolo e animali da pascolo—può sequestrare il carbonio mantenendo l'uso produttivo della terra.

Test di suolo e gestione della precisione

L'agricoltura di precisione utilizza il GPS e i sensori per variare gli input in un campo, ottimizzando la salute del suolo e la resa delle colture contemporaneamente, contribuendo a prevenire l'applicazione eccessiva di azoto e fosforo, che altrimenti può essere dismessa in corpi idrici e causare fioriture alghe nocive.

Conclusioni

La formazione del suolo è molto più di una curiosità geologica, è la base su cui poggia la vita terrestre e la civiltà umana. La geografia fisica della Terra – le sue montagne, valli, alluvioni e deserti – non può essere compresa senza considerare i terreni che li manteggiano.