2. Фактори та умови ґрунтогенезу

Засновник генетичного ґрунтознавства Докучаєв В.В. вказував на те, що утворення ґрунту проходить через посередництво сумісної дії всіх чинників ґрунтотворення одночасно: порода, клімат чи організмами мають найбільше значення при формуванні ґрунтів, кожен з яких однаково важ­ливий. У подальшому до п'яти чинників ґрунтотворення (порода, біота, клімат, рельєф, час) дода­но виробничу діяльність людини. Соколовський О.Н. поділив усі чинники на природні (порода, біота, клімат, рельєф, час) та соціа­льно-економічні (антропогенез). Усі вони мають своєрідний влив на процеси грунтотворення. На­приклад, вплив рельєфу та часу за своєю суттю та впливом на процеси ґрун­тотворення істотно відрізняється від інших, але їх роль у генезисі грунтів від цього не зменшується.

Функціональну залежність ґрунту (Ґ) від чинників ґрунтогенезу в часі можна представити математичною формулою:

Ґ = ї(п,б,к,р,а)і, 2.3.1

де: Ґ - материнська порода; б - біота (рослина + тварина + мікро­організми); к - клімат (атмосферні явища + вплив вод + біоенерге­тична дія сонячної радіації); р - рельєф; а - антропогенний чин­ник; І - чинник часу (швидкість і період ґрунтогенезу).

В.В. Докучаєв не вважав синонімами чинники та умови ґрунто­генезу. Чинники беруть пряму участь у формуванні ґрунту своїм речовинно-енергетичним впливом. Класичну факторну дію мають біота (творить органічну частину ґрунту), материнська порода (з неї ґрунт успадковує мінеральний каркас), деякі компоненти клімату (вода, гази). Умовами є обставини, які визначають перебіг ґрунтоге­незу в просторі та часі (рельєф, вітер, географічне положення, гра­вітація).

Материнські породи - це ґрунтогенний субстрат, на якому і з якого утворюється ґрунт. Вони відіграють дуже важливу роль у формуванні ґрунтів кліматичних зон. Властивості порід безпосередньо впливають на розвиток та розподіл рослинних угруповань. Вони можуть затримати, або посилити вплив клімату протягом всього періоду формування ґрунту. Породи є деякою подібністю до каркасу (можливо, фундаменту) такого складного ті­ла, як ґрунт. Проте цей каркас не є інертним. До його складу входять мінерали - активні учасники ґрунтогенезу. Їх поверхня є мінеральною матрицею формованого при цьому ґрунту, яка визначає більшість його властивостей та екологічних функцій (вологоємність, вміст і склад обмінних катіонів, взаємодія з водою, структурованість, загалом родючість). Взаємодіючи з гумусом (органіч­ною матрицею), мінерали формують органо-мінеральну матри­цю, яка є першоосновою органо-мінеральної (суто грунтогенної) матриці і поверхневим шаром глинистих і первинних міне­ралів (кварц, польові шпати, слюди, гідрослюди, каолініт, смектити), з яких складається переважна маса ґрунту.

Одні мінерали впливають на фізичні властивості ґрунтів (кварц, монтморилоніт, каолініт), інші збагачують ґрунт поживними речо­винами (апатит - фосфором, ортоклаз - калієм, гідрослюди - ма­гнієм, калієм, залізом...). Материнське підґрунтя є літогенетичною спадщиною, залишеною по­передніми геологічними епохами. Породи відрізняються між собою гранулометричним, мінералогічним, хімічним складом, фізичними показниками: морени - кислі, несортовані, хрящуваті; флювіогля­ціальні та алювіальні відклади - шаруваті, піщані, супіщані, суг­линкові; делювій буває шаруватий, переважно суглинковий, збага­чений органічними речовинами; леси - пилувато-суглинкові, кар­бонатні, збагачені елементами живлення та гумусом (ці породи є найкращими ґрунтотворниками. Їх збагаченість кальцієм сприяє утворенню чорноземів під степовими трав'яни­стими фітоценозами); еолові піски - рухомі, морські породи - за­солені тощо.

Часто причиною строкатості ґрунтів є саме від­мінність у складі і стратиграфії порід. Так, серед підзолистих ґрунтів у зоні тайги присутні рендзини - оригінальні перегнійно-карбонатні ґрунти, збагачені СаСОз. Своїм габітусом вони чітко відрізняються від зональних підзолистих ґрунтів: мають, завдяки Са, зернисту структуру, нейтральну реакцію, темні, (добре гумусовані, а отже, багаті на нітроген (азот) та інші елементи живлення), тоді як підзолисті ґрунти безструктурні, кислі, майже безгумусні, збіднені на елементи живлення. На засолених материнських поро­дах утворюються галогенні ґрунти (солончаки, солонці), а на глинис­тих - формуються вологоємні холодні ґрунти, на пісках, навпа­ки - теплі та сухі ґрунти з псамофітною рослинністю.

Біота відіграє в ґрунтотворенні виняткову роль, яким би значним не був при цьому літогенетичний вплив материнських по­рід. Ґрунтогенна діяльність зелених продуцентів-фототрофів, тварин-гетеротрофів, мікроорганізмів-редуцентів здійснюються у скла­ді біоценозів, які разом з довкіллям утворюють біогеоценоз (БЦГ, екосистему). Без біоти немає ґрунту, що доведено тепер досліджен­нями інших планет. Земля - поки що єдина планета Сонячної системи, де є життя та його продукт - ґрунтовий покрив, її геодерма. Тривалий сумісний вплив біоти і продуктів її життєдіяльності на материнські породи в певних кліматичних умовах якраз і створює ті специфічні якості суто ґрунтового тіла, які відрізняють його від породи. Для цього досить порівняти неродючий граніт з чорноземом - еталоном родючості. Живі організми в процесі життєдіяльності та біопродукування здійснюють такі ґрунтогенні еколого-біогеохімічні функції:

- синтез органічних речовин та їх розпад;

- вибіркову (фізіо-біохімічну) концентрацію та депонування в ґрунті біогенних (С, Н, О, N, Р, К, Са, S, Мg, Nа, Fе, Мn...) елемен­тів;

- перетворення первинних мінералів на вторинні (ортоклаз на каолін);

- міграцію та акумуляцію речовин в профілі ґрунту і багато ін­ших.

Функції окремих організмів є різними. Рослини є продуцентами, автотрофами, серед них дерева, ча­гарники, трави ксерофіти, мезофіти, гігрофіти, ацидофіти тощо. Трави в тандемі з лесовими породами породжують чорноземи, де­рев'янисті формації на морені - підзолисті ґрунти, болотні гігрофі­льні фітоценози формують торф'яники тощо. Тварини є споживача­ми готової продукції, а мікроорганізми - редуцентами.

Клімат, як чинник ґрунтогенезу, давно привернув увагу дослід­ників, однак лише В.В. Докучаєв остаточно висвітлив його вплив на всі сторони ґрунтогенезу, вклю­чаючи й інші чинники (рельєф, рослинний та тваринний світ, поро­ди). Сьогодні відомо, що ґрунти, сформовані в умовах різних кліматів, відрізняються між собою морфогенетичним ознаками, властивостями, екологічними режимами. Прос­тий погляд на дві карти - ґрунтів і кліматів - переконує в тому, що клімат певних груп (об'єднаних за сумою середньодобових температур >10°С) розташовані на Земній кулі у вигляді широтних поясів. Вони по-різному зволожені і є фак­тично ґрунтово-біотермічними поясами:

- субарктика є зоною тундрових (кріоземних) ґрунтів (сума тем­ператур до 600°С);

- бореальний (холодний) пояс має КЗ > 1 і суму температур 600 - 2000°С, тут фор-муються дерново-підзолисті та інші зональні грунти;

- в суббореальному (помірному) - при КЗ = 1 і сумі температур 2000 - 3800°С формуються під трав'янистими фітоценозами на лесах чорноземи і опідзолені ґрунти (на лесах, під листяними лісами), а при КЗ < 1 в сухих степах – темно-каштанові та галогенні ґрунти;

- субтропіки мають суму температур від 3800 до 8000°С, а тро­піки > 8000 °С - в цих поясах переважає фералітне ґрунтотворення.

Відношення річної кількості опадів мм, до випаровуваності ха­рактеризує коефіцієнт зволоження (КЗ), який є показником типу водного режиму, а отже, й тих ґрунтів, які при цьому формуються (автоморфні, гідроморфні, напівгідроморфні). Не меншим є вплив на ґрунтотворення термічного режиму. До того ж забезпечення сільськогосподарських рослин теплом та вологою має чи не найбільше агрономічне значення, безпосередньо впливаючи через гідротермічний режим на біологічні та біо­хімічні процеси в ґрунтах у період їх вегетації (табл. 2.3.1).

Таблиця 2.3.1. Атмосферне зволоження зональних типів ґрунтів

(за М.А. Глазовською)

№ з/п	Ландшафт	Ґрунт	Опади:		КЗ	Водний режим
			мм/рік	м/2000 років
1 2 3 4 5 6 7	Тундра Тайга Лісостеп Степ Напівпустеля Пустеля Вологі субтропіки	Тундровий Підзолистий Опідзолений чорнозем Чорнозем Каштановий Бурий Сіро-бурий Червонозем, жов­тозем	250 600 550 500 400 250 150 2600	2,5 2,2 1,2 1,0 0,6 0,3 0,15 2,2	500 1200 1100 1000 800 500 300 5200	Застійний Промивний Періодично промивний Непромивний # # # Промивний

Рельєф має велике і дуже різноманітне значення для ґрунтоге­незу, впливаючи передусім на його темпи які залежать не лише від зовнішніх (видимих) форм земної поверхні, а й від вну­трішніх (форма та відносне положення в просторі похованих наша­рувань порід), що коригують внутрішньо-ґрунтовий та поверхневий стік. Рельєф сприяє перерозподілу тепла та вологи, напрямку вітрів, їх сили, характеру освітленості сонцем і, насамкінець, фітоценотичного покриву - різного на різних елементах рельєфу (табл. 2.3.2).

Таблиця 2.3.2. Швидкість денудації на схилах крутизною 10°

(за М.А. Глазовською)

Спосіб використання	Кількість змитого ґрунту:
	т/га/рік	18 см упродовж років
Ліс Трави Сівозміна Бавовник Пар	4 694 31987 69 395 148 288	500 000 3225 70 32 15

У горах рельєф стає основою грунтотворних процесів, але і на рівнині його вплив на ґрунтотворення є надто по­мітним. На схилах процеси змиву постійно змінюють процеси ґрунтотворення, особливо при відсутності природних фітоцено­зів. Різні елементи рельєфу мають і різний мікроклімат. Лише один градус нахилу поверхні може переносити арену ґрунтогенезу на 110 км за величиною інсоляції на північ чи на південь залежно від орієнтації (експозиції) схилу. Саме через це на «північних» (прохо­лодних і вологіших) схилах балок формуються ґрунти, характерні для районів, розташованих за 100 км на північ, і, навпаки, на «пів­денних» (добре прогрітих) схилах - сухі (ксероморфні) ґрунти пів­денного габітусу. У цьому виявляється коригуючий вплив на пере­розподіл сонячної енергії та вологи експозиції схилів, тобто їх освіт­леності (правило випередження). На південних крутих схилах ба­лок інтенсивніше проявляється ерозія, а на північних (більш поло­гих) - довше затримується навесні сніг, додатково зволожуючи ґрунт і сприяючи кольматажу, що також вносить суттєвий вплив на ґрун­тотворення.

Час (період ґрунтогенезу) є не менш феноменальним ґрунтотворником: ґрунт не виникає миттєво з тим, щоб в подальшо­му існувати незмінним тривалий час, навпаки він є ре­зультатом тривалої еволюційно спрямованої взаємодії чинників ґрунтотворення - в одних регіонах (Африка) вона довша, в інших (Східно-європейська та інші рівнини) - менша. Зміна фітоценотичного покриву (сукцесія тощо) призводить до еколого-еволюційних змін у ґрунтотворенні, тобто до його саморозвитку, а зміна рельєфу започатковує біогеоморфологічний цикл ґрунто-генної еволюції. Еволюція ґрунтогенезу та породжених ним грунтів з їх родючістю буває як природною, так і антропогенною (природно-антропогенною).

Серед чинників ґрунтогенезу Докучаєв не враховував гравітаційне поле Землі, яке тенденційно орієнтує рух усіх складових частин грунту, як і інших природних тіл, вниз. Гравітаційний вплив можна вважати постійним за величиною і на­прямом, який найбільше проявляється через рельєф, зумовлюючи передусім перерозподіл інсоляції, літогенних мас, атмосферних опадів. Нахил земної поверхні стає причиною розподілу сили тяжіння на її вертикальну та горизонтальну (паралельну поверхні грунту) складові частини. Остання діє на масоперенесення, змушу­ючи воду з розчиненими та скаламученими в ній речовинами стікати по схилу зі швидкістю, заданою його величиною: кількість вологи, яка надходить на випуклі елементи рельєфу, зменшується, а на уві­гнутій та зниженій поверхні - збільшується.

Людина своєю антропотехногенною діяльністю прискорює формування ґрунтів та їх еволюційний перехід у нові природно - антропогенні утворення. Всі свої матеріальні потреби лю­дина використовує винятково за рахунок природних ресурсів, тобто за рахунок Землі. Для їх експлуатації вона використовує дедалі більш потужну техніку, спричинюючи істотні зміни в ґрунто­вому покриві. Цей неогеологічний процес, що за масштабом прирівнюється геодинамічним аналогам (В.І. Вернадський), О.Є. Ферсман на­звав техногенезом, а створену ним сферу - техносферою, яка суттє­во відрізняє людину від інших її родичів по біосфері (тварини при­стосовуються, адаптуються до природи, а людина, навпаки, присто­совує природу до своїх потреб, перетворює, трансформує її). Остан­нім часом антропогенні впливи на ґрунти, фітоценози, загалом ландшафти, біогеоценози стали занадто помітними, специфічними, масштабними. Серед них є окультурені (луки, ґрунти присадибних ділянок), проте найбільш відчут­ними в антропогенезі є деградаційні, а не окультурювальні впливи, започатковані вирубкою лісів. Степові та лісові пожежі, оранка схилів, ненормований випас худоби - все це приклади деградуючого впливу на ґрунтогенез, який чим сильніше змінював свій напрямок, тим агресивнішим ставав характер господарювання. Розширення виробництва рослинницької продукції збільшило площу орних земель. За всю історію землеробства на планеті 1,5 млрд. га перетворено в пустелю. Грандіозність антропогенного пресу на ґрунти ілюструє оранка, яка щороку перевертає на планеті до 1000 км³ поверхні, що в 10 ра­зів перевищує кількість алювію, який за цей самий час поставляють річки до Світового океану.

Отже, взаємодія всіх чинників ґрунтогенезу спричинює появу ґрунтового покриву з різноманітни­ми ґрунтами, які у своїй сукупності утворюють особливу, надто тон­ку (до 1 м), біоенергетично та біогеохімічно дуже активну оболонку, майже плівку на поверхні земної суші, яка відіграє таку велику роль у житті планети, що набула ста­тусу ґрунтосфери, яка розмежовує собою мертву та живу природу.