1. Біогеохімія, енергетика, інформативність, типи ґрунтогенезу

Ґрунт як природно-історичне тіло та важлива підсистема біосфе­ри характеризується високою біогенністю, де по­стійно концентруються живі організми суші та продукти їх метабо­лізму. Біота (рослини, тварини, мікроорганізми) є унікальним ком­понентом ґрунту, провідним чинником ґрунтогенезу, тож не дивно, що ґрунт не міг утворюватися до появи на Землі живих організмів. Це трапилося не пізніше кембрійського періоду палеозою, а вже в силурі (400 - 450 млн. років) з появою перших голонасінних рослин зародився і поширився на суші ґрунтогенез.

Таким чином, час існування ґрунтів не перевищує 5 - 10% гео­логічної історії земної кулі. І все це завдяки не масі біоти, яка є ду­же малою порівняно з мінеральною частиною ґрунту, а колосальній, біогеохімічній роботі, що її проводять численні покоління організмів. Маса живих організ­мів у ґрунті виявляється не такою вже й малою, якщо взяти всі їх покоління, які жили в ґрунті (або на ґрун­ті). Наприклад, маса коренів трав у чорноземах степу становить 1,7х 10³ т/м³, а маса мінеральної частини - 1,7 т/м³. Щороку відми­рає і знову наростає приблизно 1/3 кореневої системи багаторічних трав, отже, за 1000 років кількість новоутворених і розкладених ре­човин коренів в 1 м³ становитиме приблизно 500 - 600 кг, а за 3000 років маса активних коренів зрівняється з мінеральною масою породи, яка при цьому зазнає глибоких перетворень. Головною передумовою безперервності цього процесу є надходження енергії Сон­ця на поверхню Землі.

Біота ініціює в ландшафтах такі групи процесів:

- біологічний колообіг елементів (БІК) та акумуляцію органіч­них речовин, у тому числі гумусу, передусім за рахунок зелених рослин-автотрофів;

- руйнування органічних речовин землерийними тваринами, хробаками та іншими представниками ґрунтової макрофауни, яка впливає на зміну фізичних, фізико-хімічних, агрохімічних та інших біосферно зна­чущих показників та режимів ґрунту;

- глибоке перетворення органічних (частково мінеральних) ре­човин ґрунту завдяки ферментативній та іншій діяльності мікроор­ганізмів (і консументів).

Першочергова (провідна, екосистемна) роль вищих рослин у ґрунтотворенні визначається тим, що вони становлять основну масу живої речовини суші (маса дерев - 10¹¹ - 10¹² т сухої речовини, а маса трав - у 10 разів менша) і лише в зеленому листі відбувається первинний за своєю суттю процес фотосинтезу. Цю провідну роль фітоценозів у ґрунтотворенні важко зрозуміти, якщо не враховувати надзвичайну розмаїтість ви­дів, що входять до їх складу - близько 500 000 видів рослин (вдвоє менше, ніж тварин, яких є понад 1 000 000 видів). На суші планети Земля (149 млн. км²) і в Світовому океані (361 млн. км²) немає жод­ного місця, не заселеного біотою - рослинами, тваринами, мікроор­ганізмами.

Низька концентрація елементів мінерального живлення в ґрунто­вому розчині стимулює ріст та розгалуження коре­невої системи, яка кореневими волосками пронизує дедалі нові й нові місця коренедоступного об'єму субстрату - матриці ґрунтогенезу. Відносна нерухомість рослин стала головною причиною специфічного способу їх розселен­ня спорами та насінням, які перебувають в інактивованому стані доти, поки не створюються для них сприятливі для подальшого розвитку умови.

Рослинний покрив на просторах континентів земної кулі (та акваторії Світового океану) створює потужний зелений екран з лісів, луків, степів, саван, прерій, напівпустель, польових, садових та інших культурних фітоценозів, який є гігантським поглиначем світла і фотосинтетичним реактором.

Фотосинтез є одним із найдивовижніших біогеохімічних феноме­нів природи: взаємодія води з вуглекислим газом, підтримана сонячними фотонами, зумовлює сполучення органічної речовини СО2 та водню і вивільнення з молекули води біогенного кисню, вміст якого в атмосфері практично постійно під­тримується на рівні 21%. З появою на Землі хлорофілоносних зелених рослин утворився фотосинтетичний «реактор», який взяв на себе еколого-біогеохімічну роль головного оксигенізатора сучасної атмосфери, використовуючи лише мізерну частку води, яка надхо­дить у рослину. Загалом вода створює те внутрішнє середовище (гідроматрицю), без якого б не зміг у рослині та у ґрунті здійс­нюватися жоден з біофізичних і біохімічних процесів, серед яких не­одмінно першою є біогеохімія фотосинтезу та метаболізму (обміну речовин). Рівень складності тих процесів, які при цьому відбуваються, є надто високим, але вирішальна роль молекули води з її характерним дипольним моментом (Н⁺ + ОН-), наявністю водневого зв'язку, що перетворює воду на своєрідний полімер (Н₂О)_n, явною гідратованістю іону водню (Н₂О⁺ - гідроксоній), унікальними фізичними (розширення при замерзанні, спливання льоду на поверхню...) та іншими властивостями не підлягає жодному сумніву.

Іншим компонентом, який безпосередню приймає участь при фотосинтетич-ному процесі - СО₂ знаходиться в атмосфері, яка оточує рослину (в тому числі і її коріння в ґрунті). Його кількість не перевищує 0,0321%, проте здатність зелених хлорофілоносних рослин створювати саме за рахунок такої малої кількості СО₂ величезні маси органічних речо­вин (щороку зелений фітопокрив Землі синтезує сотні мільярдів 4,5- 10^п тонн органічної матерії). Вода при цьому окислюється, стаючи донором водню, який рослини витрачають на відновлення вуглеки­слоти, а кисень виділяється в атмосферу.

Поряд із первинним синтезом органічних речовин із мінераль­них елементів та азоту в біосфері відбувається і їх розпад - мінералізація до неорганічних речовин. У живих організмах цей процес проходить за допомогою дихання, а після загибелі рослин і тварин - завдяки діяльності гетеротрофних організмів-редуцентів (бактерій та грибів), якими заселені ґрунти. Процес роз­паду органічних речовин складний і багатоступеневий, але зав­жди, за винятком штучного горіння, має біохімічну (ферментатив­ну) сутність і у фіналі той самий результат - дві обов'язкові для фотосинтезу речовини - карбон (вуглець) у складі СО₂ і воду, які повторно повертаються в навколишнє середовище разом із іншими біогенними елементами, засвоєні вибірково (фізико-біохімічно) рослинами в процесі їх життєдіяльності.

Таким чином, майже всі біогенні речовини здійснюють циклічні перетворення, іншими словами, біологічний і біогеохімічний колообіги (БІК). Запаси біогенних елементів у ґрунтах великі, але не безмежні, до того ж не завжди доступні рослинам (важкороз­чинні, недоокиснені тощо). І якби не відбувався розпад фотосинтезованого біоорганічного матеріалу, а з ним і повернення в ґрунт (за­галом у ландшафті) елементів мінерального та азотного живлення, то запас поживних речовин з часом вичерпався б. От­же, біологічний і біогеохімічний колообіги, зумовлені сукупною дією автотрофів і гетеротрофів, є еколого-біогеохімічним гарантом стабільного існування біосфери на нашій планеті, які неможливо уявити без азоту, який входить до складу білків, як матеріального носія життя. При розпаді органіч­них речовин азот повертається в атмосферу у газоподібному стані, у тому числі і у вигляді молекулярного азоту. Повернення азоту в ґрунт і засвоєння його рослинами, відбувається складним шляхом за участю специфічних бактерій-азотофіксаторів.

Забезпечення водопідйомної функції наземних рослин виявилося нелегким для біосфери еколого-еволюційним завданням. Найраціональнішою тут стала водопровідна система з мертвих клітин, вмонтова­них серед живих водонасичених клітин - лігнін (складна ароматична сполука, яка спочатку виконувала екофункцію детоксикації (знезаражування) от­руйних речовин, передусім фенолів та інших метаболітів. Оптимальне поєднання в лігніні хімічних і фізичних властивостей вивело його за поширенням на друге місце після целюлози у рослин, де його кількість становить до 60% від кількості целюлози.

У житті рослини, серед складної сукупності взаємопов'язаних процесів, найбільш суттєвим (крім пріоритетних актів фотосинтезу та дихання) - обмін речовин з навколишнім середовищем, до якого належать ґрунтові компоненти ландшафту, а також клімат. Складні взаємодії між кліматом, біотою та іншими компонентами ландшафтів сприяють утворенню територіальних угруповань (фітоценозів), які займають обширні ґрунтово-біокліматичні пояси: тундра (холодна безліса рів­нина), хвойні та інші ліси бореального поясу, листяні ліси помір­ного поясу, лісостепи, степові ценози, прерії та савани, субтропічні та тропічні ліси, субтропічні та тропічні напівпустелі та пустелі. Жодне з цих угруповань не буває стабільним: різні види змінюють один одного у певній послідовності - сукцесії.

Первинна сукцесія завжди розпочинається заселенням голої по­роди (базальтові, гранітні скелі, піщані дюни, кам'янисті осипи, те­рикони) мохом і лишайниками, за якими йдуть маловибагливі од­норічні трави, потім дво -та багаторічні рослини, чагарники, дерева. Вторинна сукцесія відбувається на місці штучно зни­щених фітоценозів (наприклад, остепніння виведених з ріллі сіль­ськогосподарських земель). Людина нерідко перериває хід сукцесії випалюванням рослинності, вирубками лісу, випасами худоби, будів­ництвом міст. Якщо ж угруповання розвиваються самі по собі, то в ньому утворюється більш або менш стабільне зо­нальне (клімаксне) угрупування рослин, в якому тривалий час не відбуваються зміни у взаємодії фауни та флори з навко­лишнім середовищем.

Названі вище біоми - тундра, тайга, лісостеп, степ, савана то­що - і є такими зональними (клімаксними) кліматичними угрупоуваннями. Дійти до кінця сукцесії їм все ж заважає едафічний чин­ник. До складу біому можуть входити одне або кілька природних угруповань (ценозів), кожне з яких має певну упорядковану струк­туру, в якій один вид рослин домінує, а інші зрідка присутні. Кожному фітоценозу відповідають певний тип «трофічних зв'язків» (ланцюгів живлення), в яких організми займають кожен свою еко­логічну нішу («професія організму»), та місцезнаходження (його «адреса»). До фітоценозу може входити лише певна кількість видів тієї чи іншої «спеціальності». Кожен вид використовує угруповання властивим йому і недоступним для інших організмів способом. Згідно з принципом конкурентного взаємовиключення, два різних види не можуть займати одну нішу.

Для з'ясування функціональних взаємозвязків дуже важливими є енергетичні та трофічні аспекти певного фітоценозу в його взаємопоєднанні з неживою природою. Усі вони разом (організ­ми + навколишнє середовище) становлять БГЦ - біогеоценоз (В.М. Сукачов), або екосистему (Тенслей). Жоден з організмів не може жити поза довкіллям. Цей екологічний постулат означає, що немає ґрунту без рослин. Живі рослини і неживі компоненти ґрунту (загалом, ландшафту) разом забезпечують біологічний колообіг ре­човин, перетворення, міграцію та акумуляцію біогенних елементів і їх супутників в екосистемах.

Ґрунтогенез є складним антиентропійним біо-гео-фізико-хімічним процесом екзогенного перетворення на поверхні Землі речовин та енергії, причетним до формування з неродючої породи якісно нового, наділеного родючістю природного тіла – грунту. Його неможливо уявити без впливу Сонячної (електрома­гнітної за природою та космічної за походженням) енергії і поза тривалою взаємодією материнської породи з біотою, водою та повіт­рям. Початок цього процесу синхронізується з моментом зародження життя (точніше фітобіоти) на Землі. Тобто ґрунтогенез є процесом постбіологічним, результатом біогеохімічних процесів перетворення і переміщення під орудою інформації речовин та енергії. Самі біологічні процеси аж ніяк не зумовлені участю в них якогось рідкісного (лише живій протоплазмі властивого) елемента, а зумовлені специфікою взаємодії значно поширених елементів, яка привертає увагу тим, що поза нею ґрунтогенез не ініціюється на жодній з планет, крім Землі.

Біологічні процеси, а з ними (та за ними) й ґрунтотворення, розвивалися на основі геодинамічних процесів з колосальною масштабністю їх масо -і енергоперенесенням та вражаючою тривалістю (від сотень тисяч до 1 млрд. років), яка на багато порядків перевищує тривалість ґрунтогенезу (голоценове формування чорноземів, триває всього 10-1 тис. років). Тому не без підстав вважають, що геодинамічні процеси були попередниками ґрунтотворення і на сучасному етапі продовжують його супроводжувати, вписуючи в нього денуда­ційні цикли, аритмію вулканів, землетрусів, мобілізм літосфери, кріогляцігенні та інші явища. Безпосереднім попередником і супутником уже сучасного ґрунтогенезу є процес гіпергенезу (вивітрюван­ня) первинних масивних кристалічних порід та мінералів.

Уявити перебіг цих процесів без участі мікроорганізмів та їх фер­ментних систем просто неможливо. Це і є той найсуттєвіший мо­мент, яким ініціюється первинний ґрунтогенез з його неодмінною акумулятивністю. Добре відомою особливістю геодинамічних про­цесів є втрати розчинених речовин з літосфери в гідросферу, назва­ні В.Р. Вільямсом великим (геологічним) колообігом речовин. По­селення живих організмів на абіотичних субстратах ознаменувало собою початок ґрунтотворення, оскільки новостворений біоекран перешкоджав втратам поживних речовин, включившись до малого (біологічного) кругообігу речовин з уже згаданою унікальною вибірковістю щодо акумуляції суто біофільних елементів та їх обов'язкової локалізації в кореневмісному шарі (ризосфері). Пошук стартерного моменту в ґрунтотворенні спонукає до ретельного вивчення еволюції загальнобіосферних процесів від археюпротерозою через весь фанерозой (палеозой, мезо-кайнозой і найближчий до нас плейстоцен-голоцен).

Акумуляція біофільних елементів виявляється неоднаково в різ­ких ландшафтно-біокліматичних зонах. У тундрі та в субтропічних пустелях за рік створюється до 1 т/га біомаси, в лучних степах - 25, а в тропічному лісі - до 700 т/га біомаси, яка одразу ж залу­чається до ґрунтотворення з його неодмінно зональним характером.

Вибірковість (фізіо-біохімічна) є надзвичайно важливою рисою обов'язково біогенного ґрунтотворення. Навіть на оліготрофних (оліго - бідне, трофео - живлення) кварцових (SіО₂) пісках рослини спроможні засвоювати потрібні для життя N, Р, К, Са, Мg, Н (з води), СО₂ (з повітря). Азот теж засвоюється з повітря, але обов'язково за участю азотофіксуючих мікроорганізмів. Водорос­ті здатні акумулювати у своєму організмі у кількості, що в 1000 разів перевищує його вміст у воді. Завдяки цьому рослини небезпід­ставно вважають біогеохімічними індикаторами, що зайвий раз під­креслює, що вибірковість ґрунтогенезу пов'язана не з фізичними, а з фізіологічними (життєвими) процеса­ми. Масу рослин на 95 - 99% створюють чотири елементи (С, О, Н, N), які на 96% становлять масу тіла людини (ще 3% припадає на Са, Р, К, S). Для нормального росту і розвитку рослин необхідно ще 7 елементів: Fе, S, Сu, В, Мо, Zn, Мn, а в золі рослин завжди можна знайти також Sі, J, Сl, Nа, Со, V (всього 78 елементів зі 108 відомих на сьогодні). Всі вони (особливо перші чо­тири - органогенні) у значній кількостях присутні в атмосфері, гідросфері, літосфері та грунтосфері (ґрунтовий гумус майже на 100% складається із С, О, Н, N). Тобто життя пов'язане не з унікальністю хімічного складу організмів (він є адек­ватним елементному складу земної кори), а з феноменом біогеохіміч­ного, біоенергетичного зниження ентропії в ландшафтній сфері Землі. Унікальну першооснову всіх життєпроявів становлять зазначені процеси фотосинтезу, жив­лення, метаболізму, дихання (передусім рослинних організмів). Рос­лини поставляють у розпорядження ґрунтогенезу первинні органіч­ні речовини, з яких утворюються суто ґрунтові органічні речовини, в тому числі основу родючості - колоїдальний поверхне-во активний гумус. Реагуючи з мінеральною частиною ґрунту, гумус утворює ґрунтовий вбирний колоїдальний комплекс (ГВК), наділе­ний унікальною здатністю затримувати на своїй поверх­ні катіони Са⁺⁺, Мg⁺⁺, К⁺, Ма⁺, NH4⁺ і деякі аніони (НРО4--). Усе це сприяє підвищенню родючості ґрунтів, оскільки серед увібраних іонів є поживні елементи, оструктурювачі ґрунту, активатори біокаталітичних реакцій, регулятори лужно-кислотної рівноваги. ҐВК стає початковою ланкою трофічного ланцюга «ґрунт-рослина-тварина-людина (біогеохімічна фотографія ґрунту)».

Енергетика ґрунтогенезу пов'язана з накопиченням у ґрунті разом і поряд з біофільними елементами біоенергетичного матеріа­лу, передусім його головного носія – гумусу. Засвоюючи при фотосинтезі 1 г-моль СО2, рослина зв'язує 459 кДж енергії сонячних фотонів. На зв'язування 1 г вуглецю (С) витрача­ється 38 кДж енергії. Якщо в середніх широтах у ґрунт надходить від 1 до 25 т вуглецю зв'язаного з органічними речовинами, то у ньому акумулюється при цьому 19-10⁶-40х10⁷ кДж сонячної енер­гії. Ґрунти є акумулятором цієї біоенергії, яка фіксується живою ре­човиною та гумусом, утвореним за її участю і закріпленим в органо-мінеральних комплексах (табл. 2.3.2).

Таблиця 1.3. Запаси біоенергії в гумусі та фіторечовині, кДж/см²

(за В.Р. Волобуєвим)

Ландшафт	Ґрунт (призма 5=1 см2)	Гумус в шарі, см		Фіто-речовина
		0-10	0-100
Пустеля Стел сухий Степ Тайга Листяний ліс Субтропічний вологий ліс Субтропічний сухий ліс	Сірозем Каштановий Чорнозем Дерново-підзолистий Бурий лісовий Червонозем Коричневий	4920 11890 29 520 15 990 22 140 19 270 26 240	13940 35260 94 300 22 140 48 380 39 770 62 730	2870 6150 10 250 58 425 - 292 125 -

Енергетичний баланс ґрунтогенезу включає такі блоки (за В.Р. Волубєвим):

• витрати енергії на фізичне вивітрювання;

• екзо­генна енергія розпаду мінералів при хімічному вивітрюванні (2 62 Дж/см²/рік);

• енергетична підтримка щорічного біопродукування (від 103 до 8200 Дж/см²/рік, залежно від природних зон), пев­на частка яких акумулюється в гумусі;

• витрати енергії на загаль­не випаровування (від 12 300 Дж/см²/рік - у тундрах до 246 000 Дж/см²/рік і більше - у вологих субтропіках);

• витрати енергії на механічну міграцію дрібнозему та солей;

• енергія, яка витрачається на теплообмін у системі ґрунт - атмосфера.

Отже, су­марний щорічний енерговнесок у ґрунтотворення різних природних зон сягає (кДж/см²): тундри і природні пустелі - 8 - 20; гумідні і семиаридні області помірного пояса - 40 - 160; гумідні області тропіків - 246 - 287. Витрати теплової енергії на ґрунтогенез у природ­них ландшафтах розподіляються в такій пропорції: сумарне випа­ровування : циклічні біопроцеси : незворотні реакції розпаду міне­ралів = 100:1:0,1. У культурних агроекосистемах це співвідно­шення модифікується залежно від кількості продукованої в агросфері біомаси та випаровування води.

Енергетичний баланс ґрунтотворення формується за рахунок енергетич-них внесків усіх його складових, проте його складання є непростим завданням. Кожен моль конституційної вологи, яка входить до складу кристалічних решіток мінералів і живої речовини, привносить 1542 Дж внутрішньої енергії, в середньо­річному прирості біомаси широколистяних лісів на 1 га накопичується 54,5 ц вуглецю (22-107 кДж/га), а в лучних степах - 2,5 ц (10 х 106 кДж. Загальний запас енергії, накопичуваної в біомасі суші, визначається в 6,15х1019 кДж, а в гумусовій оболонці Землі – 5,33х1019 кДж (за Волобуєвим, В.А.Ковдою). Енергія, сконцентрована в гумусі, кількісно значно поступається енергії кристалічних решіток грунтових мінералів, але саме вона набуває з часом найбільшогозначення для будь-яких життєпроявів на планеті, розвитку ґрунто­вих процесів і біосфери загалом.

Термодинаміка ґрунтогенезу відрізняється від класичної термо­динаміки закритих систем відкритістю ґрунту, який безпе­рервно обмінюється речовинами та енергією з іншими екосистемами та компонентами біосфери. Специфіка природного ґрунтотворення є прив'язаною до епізодів локального зниження рівня ентропії, термодинамічно заданого проявами життєвих процесів на планеті Земля.

Циклічність ґрунтогенезу зумовлена подвійним ритмом над­ходження на земну поверхню сонячної енергії, добовим та річним її циклом. Удень відбувається світлова реакція фотосинтезу, вно­чі - темнова, навесні оживають рослини, влітку вони активно вегетують, восени відмирають. Узимку (а в південних широтах - під час сухого періоду) ґрунтотворення загальмовується. Ґрунтогенез є чутливим екорежимним показником, що мобільно реагує на ритмі­чну періодику функціонування рослинних угруповань, в основу якої покладено вісім (зима, весна, літо, осінь та чотири перехідних між ними) періодів, кооперативно започаткованих космоенергетичною підтримкою Сонця. Відносно легко моніториться весняний (висхід­ний), літній (максимально біопродуктивний) та осінній (низхідний) періоди, з яких два (весна й осінь) є ключовими для БГЦ: навесні вони ускладнюються, а восени - спрощуються. Початок літнього (найпотужнішого) біопродукування та ініційованого ним ґрунтогене­зу (з біосферно значущою родючістю) є реакцією БГЦ на щорічне наростання середньодобових температур. У серпні під впли-вом тем­пературного (але протилежного за знаком весняному) екстремуму літні ґрунтово-ценотичні структури ландшафтів починають руйну­ватися, захоплюючи в низхідний полон деструкції всі ґрунтово-екологічні режими - від водно-повітряного до режимів трофності, галогенезу, типоморфних елементів тощо. Строкатий і, на перший погляд, незрозумілий хімізм ґрунтосфери неповторно відбивається в одному із притаманних конкретним ландшафтам станів (можливо, взагалі біосферно унікальних).

Біогеохімія ґрунтогенезу коригується багаторічною циклічністю сонячної активності, від якої залежить хід кількості атмосферних опадів, температури повітря тощо. Наприклад, рівень підґрунтових вод у колодязі в Кам'яному Степу коли­вається з амплітудою в 4 м впродовж 11-річного циклу: від 1,5 - 2,0 м в роки високих до 5 - 6 м - в роки низьких рівнів. При цьому ґрунт змінює чорноземно-лучний екологічний режим на лучно-чорноземний. Зрозуміло, що при цьому змінюється вологозабезпе­ченість фітоценозів і весь хід ґрунтотворення. Інші приклади свід­чать про те, що: вологі й теплі періоди активізують синтез і роз­пад органічних речовин, сприяють розчиненню та виносу з ґрунту рухомих сполук; вологі та холодні періоди послаблюють перебіг біологічних процесів, вносять певні корективи в процеси фізич­ні та фізико-хімічні, а в цілому гальмують розпад органічних речо­вин і сприяють їх консервації у вигляді торфу; сухі і теплі періоди посилюють випарову-вання ґрунтових розчинів, що сприяє засоленню грунтів. Динаміка азотних сполук (насамперед N03- та NН4+) має особливо яскраво виражену циклічність, прив'язану до мікробіологічної активності. Чутливими до ритмі-ки ґрунтогенезу є також тварини, які знаходяться у ґрунті. При його виси-ханні або охолодженні вони загальмовуються, а з потеплінням і зволоженням підіймаються вверх, перемішуючи цим масу ґрунту та створюючи екладну систему ходів, які суттєво впливають на водно-повітряний, сольовий, окисно-відновлювальний та інші режими ґрунтів. Головні ґрунтотворники також мають свої цикли відновлення. ІІороди формуються впродовж десятків, а то й сотень тисяч років. Трави відмирають щороку, а газообмін і водообмін відбуваються всього за кілька годин. При цьому швидкі та багатократно повторю­вані цикли відновлення живої речовини накладаються на повільні їх цикли поновлення ґрунтотворних порід. З часом роль материнської літоматриці в ґрунтогенезі зменшується, стає яскравішою взаємодія компонентів з більш швидкими циклами відновлення.

Сільськогосподарське використання ґрунтів істотно змінює спрямованість ґрунтотворного процесу. Людина освоює цілинні ґрун­ти і створює сприятливі умови для посіву, росту, розвитку культурних рослин з метою отримання високих та доброякісних врожаїв. Як правило, при цьому порушується і змінюється динамічна, природна рівновага в ландшафті (геоекосистемі). Це спричинює, у свою чергу, зміну характеру масо -та енергоперенесення в геоекосистемі ґрунт-рослина, а також зміну режимів ґрунту, його структури тощо. Особливо помітною стає зміна мікрокліматичних умов, передусім у при­старі атмосфери, наприклад, при зрошенні, осушенні, інших меліоративних впливах, які різко змінюють температурний та водний режими. Вапнування, гіпсування, піскування, глинування, обробіток та інші прийоми дуже впливають на перебіг процесів грунтотворення. Терасування та вирівнювання полів видозмінюють рельєф, а з ним і умови ґрунтотворення.

Для культурних ґрунтів чинник часу набуває нового статусу, и тут домінантним стає не лише вік самого ландшафту, а й давність освоєння його ґрунтових, ценотичних та інших компонентів. Новоосвоєні (у тому числі рекультивовані) ґрунти істотно відрізняються від раніше розораних, багаторічно зрошуваних, осушених, а сезонні (весна - літо - осінь - зима з переходами між ними) цикли природного ґрунтогенезу переплітаються з циклами, зумовленими обробітком ґрунту, ротацією сівозмін, системами удобрення, хіміч­ною меліорацією тощо.

Взагалі, з моменту освоєння цілини розпочинається культурний процес ґрунтотворення (О.М. Гринченко, І.Ф. Гаркуша, Ф.І. Левін, В.А. Ковда) - один з найважливіших етапів антропогенно заданої еволюції ґрунтів та їх родючості. Його сутність визначається ціле­спрямованим впливом антропогенних технологій на природний ґрунтогенез. Метою людини в такому разі є отримання високого врожаю. Про ґрунт при цьому нерідко забувають. Культурний же процес ґрунтотворення завжди передбачає турботу про ґрунт, підвищення його родючості, охорону від деградації та забруднення. Суттю саме такого процесу є явища, які зумовлюють утворення глибокого, багатого на гумус, біоактивного, оструктуреного шару ґрунту. Такий шар забезпечує культурну рослину поживними речовинами, водою та іншими складовими врожаю. Сама культурна рослина поряд з механічним обробітком та удобренням ґрунту стає найактивнішим чинником ґрунтогенезу, його прискорення та коригування.

Позитивний вплив на ґрунт має сумісне внесення ор­ганічних та мінеральних добрив. При цьому різко збільшуються чи­сельність та біологічна (ферментативна) активність корисної мікро­флори, еколого-біогеохімічний вплив якої на культурне ґрунтотво­рення залишається надто великим. Таким чином, розвиток куль­турного ґрунтогенезу стає залежним від рівня агротехніки, чергу­вання культур, технології їх вирощування. Там, де землеробство є примітивним, освоєння цілинних ґрунтів супроводиться дегуміфікацією, руйнуванням зернистої структури, гальмуванням мікробіо­логічної діяльності, деградацією ґрунтів, їх забрудненням, знижен­ням родючості з фатальними не стільки для біосфери, як для самих людей наслідками.

Сучасні агротехнології передбачають систематичне внесення до­брив (органічних і мінеральних), оптимізацію співвідношення ор­них, лучних, садових, лісових та інших угідь, запровадження ланд­шафтно-адаптованих сівозмін, сінокосо -та пасовищезмін тощо. Такі біосфероцентричні акції сприяють поліпшенню властивостей ґрунту і створюють у ньому екологічні режими, спрямовані на підвищення родючості ґрунтів, які отримують статус окультурених. У них аку­мулюються біофільні елементи, загальмовується руйнування органо-мінеральних речовин, створюються умови для запобігання вими­ванню поживних речовин, колоїдів, регулюються (за деяким винят­ком) найважливіші ґрунтово-екологічні режими, а також реакція ґрунтового розчину, культивується глибокий орний (а нерідко й під­орний) шар.

Загалом, розвиток ґрунтів під впливом їх сільськогосподарського вико-ристання слід розглядати як сучасний етап ґрунтогенезу, а гос­подарську діяльність - як його найвпливовіший чинник. Суто факторний вплив людини стає особливо помітним у тих випадках, коли вона створює нові (штучні) ґрунти - в Голландії на відвойованих у моря територіях, при рекультивації земель на місці видобутку корисних копалин, при зміні природних чинників ґрунтогенез (мате­ринської породи - глинуванням, піскуванням; рослинності - трав'янисті ценози на місці лісу; мезофільні луги замість гігрофіль­ної рослинності боліт; клімату - при осушенні, зрошенні; рельєфу - внаслідок вирівнювання, терасування тощо). Чітким індика­тором коригувального впливу на ґрунтогенез антропогенного чин­ника стає гумусовий режим як еколого-біогеохімічна основа родючо­сті грунтів. Навіть за високої культури землеробства розорювання та сільськогосподарське використання найбільш гумусованих чор­ноземних ґрунтів неодмінно супроводжується збідненням їх органічними речовинами. Оцінити загальнобіосферні тенденції цього суто антропогенного феномена можна лише за умови його тривалого мо­ніторингу сучасними аерокосмічними та комп'ютерними методами, які дають змогу проникнути в суть ґрунтово-екологічної та біогеохімічної неодинаміки окультурюваних ґрунтів.

Ґрунтогенез (ґрунтотворний, процес) - це біо-гео-фізико-хімічний процес, що відбувається на поверхні земної суші під впли­вом космічної енергії Сонця та біоенергії живої речовини при взає­модії організмів і біоорганічних продуктів їх розпаду з мінераль­ними сполуками, водою, газами атмосфери, внаслідок чого форму­ється біокосне грунтове тіло природи з притаманним йому гене­тичним профілем, біогеохімією, родючістю, інформативністю.

Сприйняття грунту в контексті докучаєвської парадигми «четвертого царства» природи як функції зазначеної сукупності грунтотворників, однозначно закладеної в матриці його еколого-еволюційного розвитку, дає змогу побачити в ньому найсуттєві­ший з блоків біосфери, невідворотний наслідок тривалого функці­онування іп sutu будь-якої з наземних екосистем, для яких грунт є матрицею, необхідним субстратом (трофічним фундаментом родючості біосфери), а для геосистем - покрівлею (of geoderma) з усіма аблігатними атрибутами подібних екзогенних покривів.