Тема 9. Основні типи ґрунтоутворення

Профіль грунту не обмежується гумусовою частиною, нижню межу якої ще В.В. Докучаєв запропонував вважати за глибину грунту. Така думка справедлива щодо чорноземів. У більшості ж типів грунтів, наприклад у лісових, під гумусовою частиною за­лягають потужні мінеральні горизонти ґрунтового походження. В цілому тіло грунту за глибиною сягає 120—180 см, у Передкар-патті й Закарпатті — близько 2,5—3,0 і навіть 4,5 м. За П.С. Ко-совичем, нижня межа грунту визначається тією глибиною, на яку відбулися зміни геологічної породи в процесі ґрунтоутворення. Дослідження показують, що на цю глибину поширюється і коріння. Хоч до нижньої межі проникає лише невелика його ча­стка, але важливо, що вона має місце. З товщею грунту збігається і глибина динаміки вологості.

Кожний тип грунту має свою систему горизонтів, свій про­філь. Отже, грунт — це своєрідне природне тіло з певним об'є­мом і межами, з неповторними властивостями, у зв'язку з чим В.І. Вернадський назвав його біокосним тілом природи, якому властива родючість. Останнє, до речі, об'єднує під назвою «грунт» не лише згадані грунтові тіла, а й штучні субстрати, на яких укорінюються рослини. Це, зокрема, насипні грунти, в тому числі у теплицях. їх створюють з найбільш родючого гумусового гори­зонту природного грунту. В польових умовах людина має справу з природними грунтами і може досягати найбільшого успіху в сільськогосподарській діяльності лише за умови оволодіння знан­нями про все тіло грунту.

У грунтах відбуваються різноманітні процеси на рівні атомів, мо­лекул, колоїдів, механічного перенесення частинок, а також рух во­логи, повітря, життєдіяльність мікрофлори і макрофауни, рослин­ності. Вивчаючи ґрунтоутворення і узагальнюючи одержані відо­мості, І.П. Герасимов запропонував користуватися у ґрунтознавстві поняттям «елементарних» ґрунтових процесів (ЕГП), процесів, що властиві тільки грунтам і визначають в них формування тих чи інших «елементарних» новоутворень, ознак — утворення окремих генетичних горизонтів, утворення гумусу, засолення, окарбонування (відкладання карбонатів із ґрунтових вод), олуговіння (сприятливий вплив ґрунтових вод), вилуговування (винесення лужних і лужнозе­мельних металів, розсолення, декарбонізація), монтморилонітизація (внутрішньогрунтове вивітрювання частинок первинних мінералів з утворенням і нагромадженням у профілі вторинних глинистих міне­ралів, переважно монтморилонітового складу), оглеєння (відновлен­ня елементів з перемінною валентністю в умовах перезволоження, винесення їх і відновлення гумусу), відбілення, глейово-елювіальний процес (зняття органо-залізистих плівок з крупнозернистих час­тинок унаслідок відновних процесів і їхнє винесення), опідзолення (кислотний гідроліз силікатних матеріалів в умовах гумідного кліма­ту і винесення основ, заліза, алюмінію, акумуляція кремнезему), ле-сивування, або лесиваж (пептизація, відмивання мулистих і пилува­тих частинок), ерозія, дефляція, поховання грунту і багато інших.

Як бачимо, більшість з перелічених ЕПГ охоплює цілу низку біохімічних, фізико-хімічних процесів, але для ґрунтоутворення ЕПГ проявляються індивідуальною природою і тому визначають­ся як елементарні.

Той чи інший комплект елементарних ґрунтотворних процесів визначає загальний напрям ґрунтоутворення на даній території або тип ґрунтоутворення. П'ятдесят років тому С.С. Неуструєв і К.Д. Глінка описали п"ять типів ґрунтоутворення: степовий (чорнозем­ний, дерновий), підзолистий (у лісовій зоні помірного кліматичного поясу), латеритний (у тропіках і вологих субтропіках), солонцевий, болотний. Цей перелік доповнюємо ще й буроземним типом.

Тип грунту формується в однотипних біокліматичних умовах з характерним проявом одного або кількох елементарних процесів ґрунтоутворення. Тип — основна таксономічна одиниця в кла­сифікації грунтів, характеризується системою головних (непе­рехідних) генетичних горизонтів, спільністю властивостей, зумов­лених водним, повітряним, тепловим, окисно-відновним режима­ми, процесами ґрунтоутворення.

У сучасному ґрунтознавстві суворо не дотримуються меж пе­релічених головних типів ґрунтоутворення. Виділяють багато де­сятків типів грунтів. Поняття типу ґрунтоутворення частіше по­в'язують з домінуючим, профілеутворювальним ЕГП, спільним для цілої низки типів грунтів, що тепер виділяють (хоча в грун­тах із складним профілем не завжди просто його виділити, оскіль­ки діє комплект майже рівноцінних ЕГП).

Існують і такі поняття ґрунтоутворення, як алювіальне (з участю річкових відкладень, у заплавах), гідроморфне (сильний вплив ґрунтових вод або надмірних опадів), автоморфне (во­додільне, плакорне з вільним водообміном), гірське, лісове, куль­турне (в ріллі).

1. Підзолистий процес ґрунтоутворення.

2. Чорноземний, або дерновий, тип ґрунтоутворення.

для цілої низки типів грунтів, що тепер виділяють (хоча в грун­тах із складним профілем не завжди просто його виділити, оскіль­ки діє комплект майже рівноцінних ЕГП).

Існують і такі поняття ґрунтоутворення, як алювіальне (з участю річкових відкладень, у заплавах), гідроморфне (сильний вплив ґрунтових вод або надмірних опадів), автоморфне (во­додільне, плакорне з вільним водообміном), гірське, лісове, куль­турне (в ріллі).

Ґрунтоутворення під трав'янистою рослинністю

Звернімося передусім до «царя» грунтів чорнозему, з яким асоціюються найцінніший перегнійно-акумулятивний процес і ви­сокий рівень родючості грунту, а також розгляньмо поняття про дерновий процес ґрунтоутворення. Під цим процесом ґрунтоутво­рення розуміємо нагромадження гумусу, збагаченого біофільними елементами і зв'язаного кальцієм та магнієм. Такий гумус забарв­лює грунт у темний колір (темно-сірий, бурувато-сірий, чорний), забезпечує грудкувату або зернисту агрономічно цінну структуру гумусового, дерново-гумусового горизонтів. Процес відбувається в умовах високої біологічної активності, як правило, під трав'яни­стою рослинністю, що формує у поверхневому шарі дернину (в степу і на луках). У зв'язку з цим В.Р. Вільямс назвав цей про­цес ґрунтоутворення дерновим, і укорінилася думка про форму­вання дернових та чорноземних грунтів винятково під трав'янис­тою рослинністю.

Нині знайдено у природі чорноземовидні грунти під лісовою рослинністю. Крім того, майже в усіх лісових грунтах України під підстилково формується неглибокий темно-сірий горизонт з гу­мусом, збагаченим на кальцій і магній, біофільні елементи. Гори­зонт має грудочкувату структуру, переплетений дрібним корін­ням дерев і за головними ознаками не відрізняється від дерново-гумусового горизонту чорноземних грунтів, сформованих під тра­в'янистою рослинністю. Незважаючи на те, що потужність його невелика (5—8, лише зрідка 20—30 см), це свідчить про форму­вання горизонту, аналогічного дерново-гумусовому, під лісовою рослинністю. Отже, пов'язувати утворення темнозабарвленого гу­мусу, збагаченого кальцієм і магнієм, і формування відповідного горизонту лише з наявністю трав'янистої рослинності, як це ви­кладалося у ґрунтознавстві раніше, недоцільно.

Формування думки, що тип рослинності визначає тип ґрунто­утворення, спричинило також невірне трактування зольного скла­ду рослинного опаду. Численні дані свідчать, що трав'яниста рос­линність містить набагато більше основ, зокрема кальцію, ніж лісова, тому робився висновок, що цей тип рослинності зумовлює утворення гумусу, зв'язаного з цим елементом (основа дернового процесу). Мінімум кальцію міститься в опаді хвойних порід, на­приклад ялини, смереки. Проміжне положення займає опад ши­роколистих порід (дуб, липа, клен і т.д.), тому вважали, що під ними не може відбуватися дерновий процес. Як доказ визначаль­ного впливу рослинності наводилась низка типів грунтів: чорно­земи під трав'янистою рослинністю, підзоли північної тайги під хвойною, сірі лісостепові грунти як перехідні між згаданими ти­пами грунтів — під кленово-дубовими лісами. Видатний україн­ський лісовод П.С. Погребняк на підставі дослідів у Лісостепу зробив висновок, що зольний склад рослинності залежить не від її типу, а насамперед від насиченості грунтів і ґрунтоутворюваль­них порід основами. Наші детальні дослідження в різних грунто-во-кліматичних умовах (Карпати, Крим, Степ, Лісостеп, а також Південна, Середня і Північна Тайга) підтвердили це положення. В одних і тих самих грунтово-кліматичних умовах вміст кальцію в листі, наприклад, дуба навіть вищий, ніж у траві. Трава ж на­багато перевищує лісовий опад за вмістом лише кремнезему (8Ю₂). Але ця речовина не має істотного значення у формуванні гумусу. На чорноземі, зокрема, і трава, і листя дерев багаті на кальцій, а у Карпатах чи в тайзі на кислих грунтах і трава, і ли­стя дерев збіднені кальцієм.

Зрозуміло, це не заперечує ґрунтоутворювального впливу ти­пу рослинності, але підхід до розв'язання цього питання, як ба­чимо, має бути діалектичним. Тип грунту формується в поєднанні дії рослинності, клімату, геологічної породи. Тому одне, напри­клад, спостерігаємо в гумідному кліматі Карпат (роль рослинності нівелюється, повсюди утворюються кислі буроземи), інше — в Лісостепу, зоні обмеженого зволоження, де водний режим грун­ту великою мірою змінюється під впливом типу рослинності, а відтак визначальним у ґрунтоутворенні є тип рослинності: під лучно-степовою рослинністю формуються чорноземи, а під широ­колистими лісами — сірі лісові грунти.

Наявність дерново-гумусового горизонту в опідзолених, ди­ференційованих за елювіально-ілювіальним типом грунтах лісової рівнинної зони стала основою для визначення цих грунтів як дерново-підзолисті. В горах виділяємо дерново-буроземні грунти. Вживання терміну «дерновий» при цьому пояснюється традиційно — участю в ґрунтоутворенні трав'янистої рослин­ності. Насправді ж трав'яниста рослинність в незайманих лісах майже не зустрічається. Могутні карпатські ліси, наприклад, не мають істотного трав'янистого покриву, формування в них дерново-гумусового горизонту пов'язане, як згадувалось, з лісо­вою рослинністю.

Та все ж дерновий процес домінує на просторах степів і лук. Бе­зумовно, в різних еколого-географічних умовах він має свої особли­вості, тим більше в різних кліматичних поясах. Степовий тип ґрун­тоутворення являє собою найвагомішу складову дернового ґрунтоу­творення. Недарма для нього в ґрунтознавстві сформовано кон­кретні положення, і він виділений в один із небагатьох головних на­прямів ґрунтоутворення. Степове ґрунтоутворення визначається, перш за все, своєрідними гідротермічними умовами. Помірне і не­достатнє зволоження тут ( коефіцієнт Висоцького-Іванова — 0,5— 1,0, Селянинова не перевищує 1,0—1,3), висихання грунту в кінці літа — на початку осені гарантують від втрати вбирним колоїдним комплексом обмінних основ, забезпечують високу насиченість ними ґрунтоутворювальної породи і грунту (кальцієм та частково маг­нієм). До речі, геологічні породи, які залягають в степу, найбільш сприятливі для ґрунтоутворення: леси і лесоподібні покривні суг­линки — пухкі, дірчасті, багаті на біофільні катіони, в тому числі на кальцій. Гумусові кислоти, що утворюються тут при розкладанні рослинних решток, нейтралізуються і закріплюються, зсідаються в грунті двовалентними катіонами. При цьому нагромаджується вели­ка кількість агрономічно цінного, нейтрального за реакцією, стійко­го гумусу. О.Н. Соколовський — один з перших українських ґрун­тознавців, знавець колоїдної хімії грунтів — називав рухомий кальцій у грунтах «сторожем» родючості.

У заплавах рік забезпечення кальцієм здійснюється повене-вим мулом або ґрунтовими водами, збагаченими на бікарбонати кальцію.

Глибокий рівень ґрунтових вод, відсутність атмосферного пе-резволоження забезпечують в умовах степового ґрунтоутворення оптимальні окисно-відновні процеси. Достатня аерація, яка має місце при цьому, сприяє глибокому окисленню гумусу, інших ре­човин, що зв'язує їх у грунті. Одночасно закріплюються також

70

мікроелементи з перемінною валентністю (у формі вищих сту­пенів окислення). Так формуються степові чорноземи і темно-ка­штанові грунти (в сухому Степу).

Додаткове зволоження на лучних ділянках (в умовах відносно неглибокого залягання ґрунтових вод) сприяє підвищенню біопро-дуктивності, отже, нагромадженню гумусу. Лучно-чорноземні й лучнувато-чорноземні грунти, які тут формуються, характеризу­ються особливо високою родючістю.

Степовий, дерновий типи ґрунтоутворення формують найро-дючіші для сільськогосподарських культур землі. Адже їхня ро­дючість сформована до трав'янистих культур, якими є всі польові, овочеві, технічні культури, які вирощують у сільському госпо­дарстві. В цих грунтах наявні сприятливі для рослин мікробні це-нози. Останні містять підвищену кількість азотфіксуючих мікроор­ганізмів, у тому числі АгоіоЬасіег, клостридіальних форм, зокрема Сіозітісішт разіеигіатіт, бактерій, що руйнують органофосфати (ВасіПиз те£аі;егшт) й ін., розчиняють мінеральні фосфати каль­цію (кислотоутворювальніі бактерії), обов'язково містять нітрифі­куючі бактерії. Мікроорганізми продукують тут значну кількість фізіологічно активних речовин. Процеси гуміфікації і мінералізації урівноважені, що забезпечує оптимальний рівень вмісту гумусу та поживних речовин. Цей рівень необхідно підтримувати в ріллі. Лімітує врожай сільськогосподарських культур на степових грун­тах обмеженість опадів. Винятком є лише добре зволожені чорно­земи Поділля — Хмельниччини і Тернопільщини. В умовах достат­нього зволоження, особливо, коли грунти вилуговані (вимиті кар­бонати кальцію), степові й різноманітні дернові грунти сприятливі для лісових та садових культур, інших багаторічних насаджень.

Грунти степового типу ґрунтоутворення, як і дернового в ціло­му, мають простий профіль, визначений, насамперед, вмістом та розподілом по глибині (по профілю) гумусу. Виділяються поверх­невий перегнійно- або гумусово-акумулятивний горизонт, пере­хідний до материнської породи горизонт і материнська порода. На зорі творення генетичного ґрунтознавства В.В. Докучаєв позначив їх літерами латинського алфавіту А, В, С. В Україні існує гене­тична символіка горизонтів, запропонована О.Н. Соколовським. Відповідно до неї горизонти позначають: Н (латинське Ьшгшз), НР і Р (від грецького 7ієтро^У — камінь, порода).

Представник степового типу ґрунтоутворення — чорнозем. Загальна товща гумусового профілю в ньому становить 65—110 см, а у чорноземах глибоких малогумусних (північна части­на Лісостепу) — 150—180, гумусового горизонту — 35—45 см. Глибина профілю зменшується у міру збільшення посушливості клімату, а також в самих північних чорноземах — чорноземах вилугованих. В певній мірі вона зменшується завдяки солонце­вому процесу, або опідзоленню. Наведене індексування гори­зонтів доповнюється малими буквами для позначення карбонат-ності — к, солонцюватості —зі, опідзолення —е,і, а в лучних і підтоплених грунтах — наявності оглеєння — £І, і таке ін. (про індекси дивимось нижче).

В усіх степових грунтах, сформованих на лесових породах, виділяється горизонт карбонатної білозірки (в підґрунті). Весь профіль чорноземів пронизаний кротовинами. Кротовини, а на півдні ще і сурчини (малопомітні підвищення в діаметрі кіль­ка метрів — на цілині, а в ріллі — окарбоновані переристі) — невід'ємна ознака степових грунтів, атрибутика тваринного походження.

За сучасних умов значний вплив на чорноземи справляє хлібо­робська діяльність людини. Активне розпушування грунту при­зводить до підвищення інтенсивності розкладу і втрати гумусу. Разом з тим розпушення грунту має і позитивне значення, напри­клад, поліпшує водний режим чорноземів. Зараз особливо сприя­ють зволоженості полезахисні смуги. Насадження їх у важкі по­воєнні роки корінним чином поліпшила степові ландшафти. Вза­галі сільськогосподарська діяльність людини — одна з головних причин того, що в останні десятиріччя клімат у Лісостепу і Північному Степу став більш вологим.

Краща зволоженість грунту і більш сприятливий клімат (мезоклімат) у природних умовах спостерігається поблизу лісо­вих масивів на відстані 200—500 м. Тут слабшає вітер, збіль­шується сніговий покрив, у результаті чого формуються чорно­земи з підвищеною родючістю. Морфологічно вони виділяються наявністю в профілі міцелярних карбонатів (найбільш молодих і динамічних).

Неоднакове зволоження відзначається і в межах річкових во­доділів. Дещо більше дощів випадає на високих вододілах, де формуються найпотужніші чорноземи. Найменша грубизна чор­ноземів на схилах південної і східної експозицій, а також на низьких, відносно молодих однолесових терасах.

У найбільш посушливій зоні Степу (Херсон, Асканія-Нова, південніше Мелітополя, північна частина Криму) залягають темно-каштанові грунти, по березі моря, поблизу Перекопсько-го перешийку, в найспекотнішій частині України — каштанові грунти. Природний трав'яний покрив тут дещо зріджений, низькорослий і представлений сухостеповими вузьколистними типчаково-ковиловими, а також полинно-злаковими асоціація­ми. Загальна глибина профілю темно-каштанових грунтів сягає 50—65 см. На глибині 150—250 см знаходяться водорозчинні солі й гіпс. Зрошення, яке тут застосовують, необхідно суворо регулювати, щоб не допустити підтоплення ґрунтовими водами і засолення грунту.

Грунти степів, лук, низовинних ділянок розподіляють на ок­ремі таксономічні одиниці — підтипи, роди, види, різновидності. Систематика їх грунтується як на генетичній, природно-геогра­фічній основі, так і на потребах сільського господарства.

Окремо виділяється провінція гірсько-чорноземних грунтів Донбасу. Щебенюватість, неглибоке залягання твердих, скельо­вих порід та посушливість клімату зумовили формування тут ко-роткопрофільних чорноземів. У минулому через невелику глиби­ну профілю ці грунти називали дерновими степовими.

У Донбасі помітна вертикальна поясність, адже це дуже дав­ня (понад 200 млн. років) зруйнована гірська країна типу пенеп-лена. Найвища частина (Нагольний кряж піднімається над рівни­ною більше як на 200 м, сягаючи 300 — 360 м н.р.м.) являє со­бою зону Лісостепу, де залягають чорноземи типові, багатогу-мусні, навіть їх вилуговані форми. У цій місцевості поширені й байрачні ліси, хоч тепер вони майже знищені, а відтак у балках трапляються чорноземи опідзолені.

Термін дернові грунти вперше був ужитий для грунтів, котрі формувалися під трав'яною рослинністю в лісовій зоні Росії, і до посушливого Донбасу ніякого відношення не мають. Цей термін без заперечень прийняли всі ґрунтознавці. Для цих грунтів характерна сильна вилугованість, адже вони залягають у вологій зоні і мають неглибокий гумусовий профіль. Потен­ційна родючість їх значно нижча, ніж чорноземів, вони пляма­ми розповсюджені на Поліссі, у перехідній смузі від Лісостепу до Полісся. Розвинені (глибокі) родючі дернові грунти заляга­ють на Дністровських (Жидачівській, Івано-Франківській) над­заплавних рівнинах.

Підвищеною для лісової зони родючістю виділяються дерново-або перегнійно-карбонатні грунти (на крейді) — рендзіни. Вони-залягають великим масивом в районі Радехова — Червоноар-мійська (Львівська і Рівненська області).

Нарешті, не можна не згадати кримські гірсько-лучні грун­ти, що залягають на високогірному плато, вище лісового поясу. Це літні пасовища — яйла. Зараз — переважно рекреаційна зона, зона туризму.

Тут, як не дивно, росте не лише чарівна субальпійська рослин­ність, а й волого-степова. Як і в Степу трава висихає в серпні — ве­ресні. Отже, місцевий гірсько-лучний пояс має і сухий період. Все це свідчить, що верхня межа лісу в Криму не термічна, а вітрово-снігова. Дерев'яниста рослинність на високогірному плато не витри­мує снігових заметів, тому переважає трав'яна, гірсько-лучна. Грун­ти, що сформувалися тут на елювії вапняків, надзвичайно багаті на гумус, характерний для дернових грунтів, але вони досить сильно вилуговані, збагачені гідрооксидом заліза.

Відомий термін гірсько-лучні грунти вперше запропоновано саме для кримських грунтів ґрунтознавцем Н.А. Богословським.

За висловом В.В. Докучаєва, найбільше багатство країни — родючі, додамо — і екологічно чисті, грунти дала нам сама при­рода, їхнє життя і біопродуктивність тепер залежать від нас. Але чи добрими Господарями ми є? Далеко не завжди. Досить сказа­ти, що в Степу, наприклад, на Кіровоградщині, з її високогумусо-вими чорноземами розорано 90 % сільськогосподарських угідь. Те саме на Вінничині, Тернопільщині, Черкащині.

Це небачений в світі показник безмежного споживчого став­лення до землі. В усіх розвинених країнах відсоток розорюван-ності набагато нижчий — 45—50%. За інтенсивної експлуатації чорноземів створюється напружена екологічна обстановка, втра­чається національне багатство. Та, як не дивно, в наш час змен­шенню розорюваності грунтів сприяє також економічна криза. Частина земель вже не розорюється, створюється програма част­кового виведення земель з ріллі. Головною умовою використання грунтів має стати відтворення їх високої родючості.Ґрунтоутворення під лісом

Воно ще різноманітніше, ніж під трав'яною рослинністю. Корінними відмінами в умовах ґрунтоутворення є лісова під­стилка і більша та стабільніша зволоженість грунту. Дерев'яни­ста рослинність не витримує сильного висушування грунту і конкуренції в посушливих умовах з боку трав'янистої рослин­ності, тому і не розповсюджується в Степу, за винятком пооди­ноких чагарників та штучних насаджень. Вона приурочена до поясу достатнього зволоження, перш за все до територій з гумідним (вологим) кліматом.

У Лісостепу з помірним і нестійким зволоженням масиви лісу і степу переплітаються. Водний режим лісових і степових грунтів тут має свої особливості, котрі позначились на генетичних влас­тивостях грунтів. Ліс обмежує у великій мірі поверхневий стік, утримує сніг, утворює в деревостої більш вологий мікроклімат, протистоїть кронами і підстилкою сильному прогріванню грунту влітку і промерзанню взимку, що сприяє кращому зволоженню лісових грунтів.

У грунтах лісової зони (зона змішаних лісів, в тому числі Полісся, а також Карпати, Гірський Крим) і лісових грунтах Лісостепу існує промивний водний режим, завдяки якому форму­ються вилуговані грунти, в яких вбирний колоїдний комплекс не повністю насичений кальцієм. Це корінним чином впливає на ха­рактер ґрунтотворного процесу. Гумусові кислоти, що формують­ся при розкладі лісового опаду, менше закріплюються основами, ніж у Степу, а в умовах особливо вологого клімату Карпат взагалі не утворюється фракція гумусу, зв'язаного з кальцієм. В останнь­ому випадку гумус коагулюється залізом, алюмінієм, зсідається глинистими мінералами. За таких умов певна кількість органіч­них кислот залишається вільною, а у грунті утворюється кисла реакція. При цьому іони водню (Н+), тобто протони, руйнують первинні алюмосилікати, відбувається процес, відомий як кислот­ний гідроліз (реакція протікає у воді), або протоліз (від слова про­тон). Внаслідок цього збільшується кількість вільних, не алюмо­силікатних, гідрооксидів заліза і алюмінію, нагромаджується ру­хомий алюміній, зокрема в обмінному стані (в катіонному шарі колоїдних міцел), а також рухомий калій, що, зокрема, сприяє живленню рослин цим елементом. Формуються вторинні алюмо­силікатні мінерали (глинисті), відбувається оглинення профілю. Кисла реакція, наявність обмінних катіонів алюмінію, навіть ве­ликої їх кількості, не стримують росту лісової рослинності. Тут на глибоких грунтах з вільним водообміном формується деревостій найвищого бонітету.

У сильнокислих грунтах (рН водного розчину нижче 5,2) формується мікробний ценоз, котрий значно відрізняється від ценозу степових і лучних грунтів. У ньому відсутні нітрифіка-тори (процес нітрифікації не відбувається, рослини живляться амонієм і амінокислотами), різко зменшується кількість ана­еробних клостридіальних форм мікроорганізмів, зникає Агоіо-Ьасіег сНгоососсит і з'являється АгоіоЬасіег иіпеіапШ. У скла­ді спорових бактерій-амоніфікаторів зникає ВасШиз те§аіегіит і розвивається ВасШиз тусоШез, зменшується кількість акти­номіцетів і збільшується чисельність мікроміцетів, особливо пеніцилів. Величезна маса грибів — мікроміцетів — пронизує лісову підстилку.

Характерну біологічну рису лісових грунтів створює підстил­ка. Висока мікробіологічна і біохімічна її властивість, наприклад, певною мірою зменшує концентрацію кисню. Тому в нижніх ша­рах і в підстилковому горизонті утворюються органічні речовини, що мають властивості відновників. Вони частково редукують спо­луки заліза і надають їм рухомості.

Отже, кислотний гідроліз первинних мінералів та відновні процеси призводять до мобілізації, зокрема, заліза, алюмінію, пе­реходу їх у рухомі форми сполук. Промивний водний режим зу­мовлює їх винос. Внаслідок цього верхні шари елювіюються. Такі горизонти одержали назву елювійованих. В окремих типах грун­тів під верхнім гумусово-елювіальним горизонтом 0 — 25—ЗО см формується горизонт, що втратив більшу частину гідрооксидів заліза і гумусу, набувши білястого забарвлення. Його називають елювіальним горизонтом (елювієм — має індекс Е, А₂ — за Доку-чаєвим). Не треба плутати з геологічною породою — елювієм — вивітреною частиною твердих, скельних порід.

У підстилці вміщено багато поживних речовин і вільного кальцію. Останній відіграє значну роль в утворенні цінного гуму­су. Кальцій насичує гумусові речовини, і під підстилкою фор­мується невеликої товщі (5—8 см) темнозабарвлений перегнійно-акумулятивний або дерново-гумусовий горизонт, про який уже згадувалось. Він чітко виділяється в профілі грунту, який в ціло­му має палево-буре забарвлення. В цьому горизонті зосереджена основна маса гумусу і поживних речовин, до нього приурочена більша частина дрібного коріння.

Глибше по профілю вміст гумусу різко зменшується. Взагалі гумусована частина профілю лісових грунтів набагато коротша, ніж степових і становить 25—35 см, лише в буроземах високогу-мусних — до 70 см.

Буроземи

Головним (певною мірою — ідеальним) типом лісових грунтів помірного фізико-географічного поясу, де розташована територія України, є бурозем — бурий лісовий грунт (названий за характер­не забарвлення профілю). Він формується у найсприятливіших для дерев'янистої рослинності умовах — в зоні переважання кіль­кості опадів над випаровуванням, підвищеної відносної вологості повітря (65—80 % в теплий період), в умовах достатньої і стабіль­ної аерації грунту, гарної дренованості, вільного водообміну, ін­тенсивного промивного водного режиму. В Україні такі умови спостерігаємо в Карпатських і частково Кримських горах.

Буроземоутворення полягає у формуванні бурих, жовтувато-па­левих, глибоковилугованих, кислих грунтів, збагачених аморфни­ми гідрооксидами заліза, помірно оглинених. Німецький дослідник Г. Ройтер формулює процес так: «Під «побурінням» розуміємо ви­вітрювання силікатів з утворенням глинистих мінералів і бурих о£-сидів заліза. Рух колоїдів не спостерігається. Структура горизонтів і грунту в цілому коагуляційна». Для типового бурозему характер­ний монотонний за забарвленням і рихлою текстурою профіль. Ли­ше на поверхні грунтів, що залягають під лісом, виділяється неве­ликий темнозабарвлений дерново-гумусовий горизонт.

Окрім гір, буроземоутворення спостерігається на Закарпат­ській низовині й Передкарпатській височині. За межами Украї­ни цей процес відбувається в Центральній і Західній Європі, на Кавказі, в Сіхоте-Аліні, Саянах, Кодрах, Середньому Уралі, в Алтайських і Тянь-Шаньських горах, Гімалаях. Має місце він і в лісовому поясі Північної Америки. Буроземи формуються за активних температур — в межах 3300°С (тепла зона), до 600— 400°С (холодна). У Карпатах, наприклад, буроземи поширені в усіх термічних поясах.

Буроземи утворюються під лісом (буком, грабом, дубом, сме­рекою, ялицею). У гумідній зоні, якою є Українські Карпати, буроземоутворення зберігається і після зведення лісу, тобто під польовими культурами і багаторічними насадженнями. Воно споконвічно протікає в грунтах полонин Карпат і Татр, у гірсь­ко-лучному поясі Головного Кавказького хребта, наприклад, в районі Хрестового перевалу Воєнно-Грузинської — Транскав-казької дороги. Отже, для бурозему, як і для чорнозему, в пев­них кліматичних умовах тип рослинності не є вирішальним чинником їхнього утворення. За великої кількості опадів і сильної вилугованості породи буроземи формуються як під лісом, так і під трав'янистою рослинністю. На високогірних субальпійських і альпійських полонинах сума опадів у кілька разів перевищує випаровування, гідротермічний коефіцієнт за Селяниновим (від­ношення між сумою опадів в теплий період і сумою активних температур) становить 4,0—5,6. Це і визначає буроземоутворен-ня за умови високої дренованості грунтів.

Тип рослинності має значення в ґрунтоутворенні лише при помірному зволоженні.

У Карпатах велика кількість опадів зумовлює в грунтах силь­но кислу реакцію (рН_В0Д 4,8—4,6 і навіть нижче, високу ненаси-ченість колоїдного комплексу кальцієм і магнієм). Такі грунти класифікують як буроземи кислі. В них розвинений кислотний гідроліз алюмосилікатів, нагромаджується значна кількість рухо­мого (обмінного) алюмінію. Все це — результат специфіки пере­творення органічних решток мікроорганізмами в умовах сильної вилугованості грунтотвірної породи. Насичення вбирного колоїд­ного комплексу алюмінієм — результат біологічних процесів бу-роземоутворення (рис. 16). Вміст алюмінію, як бачимо, корелює з рівнем біологічної активності генетичних горизонтів.

ю

Лі, мг/ЮОг грунту

' 15 20 25 ЗО 35 40

100

,200

І

400

500

Рис. 16. Вміст і розподіл по профілю рухомого алюмінію

в кислих грунтах (Передкарпаття): 1 — бурувато-підзолистий сильноглейово-елювійований (рілля); 2 — бурувато-підзолистий глейово-елювійований окультурений; 3 — бурувато-підзолистий глейово-елювійований слабоокультурений; 4 — бурозем текстурно диференційований глейово-елювійований (ліс)

У кримських буроземах, що залягають в зоні значно меншого зволоження, ніж в Карпатах, формується слабокисла реакція, ці грунти слабо ненасичені основами (рН_В0Д 5,3—6,8).

У Карпатах на буроземах кислих знаходиться ліс найвищого бонітету — 1—1а. Утворення кислих грунтів з високою біопро-дуктивністю, наприклад, буроземів, спростовує домінуючі довгий час погляди на ґрунтову кислотність лише як негативний чинник (альтернатива нагромадження корисних чинників у грунті).

Звільнене при кислотному розкладі первинних алюмо­силікатів залізо в буроземах закріплюється, оскільки цим грун­там властивий високий окисно-відновний потенціал і високий ступінь насиченості киснем (ОВП — 620—750 мВ, гН₂ — 30—34). При цьому залізо стабілізує гумус, тобто виконує обов'язки «сто­рожа», про що уже згадувалося відносно кальція в чорноземах. Гідрооксиди заліза, органо-залізисті комплекси забарвлюють грунт в теплі тони, сприяють рихлій будові (текстурі) грунту. Підвищений вміст аморфних гідрооксидів заліза в буроземі порів­няно з рештою типів грунтів помірного фізико-географічного по­ясу — найхарактерніша діагностична ознака буроземоутворення. В буроземах 40—60 % заліза знаходиться у вигляді несилікатних форм (вільних оксидів), на 1 % фізичного мулу припадає більш як 11 мг ¥е₂О₃, визначеного за Тамом. Буроземи також помітно оглинені, мул характеризується вузьким співвідношенням 8Ю₂:К₂О₃ — 1,8 : 2,2.

Негативною властивістю буроземів є надзвичайно мала рухо­мість фосфору. Якщо в лісі живлення рослини цим елементом відбувається за рахунок підстилки, тобто біологічного кругообігу фосфору, то на сільськогосподарських полях, в багаторічних на­садженнях необхідно постійно дбати про внесення фосфорних до­брив. Найкраще добриво тут — органічне, оскільки воно містить доступний фосфор, а також стимулює розвиток мікроорганізмів, котрі мобілізують фосфор.

Кисле середовище, крім лісових культур, витримує і багато трав. Такі є навіть серед бобових, зокрема серед конюшин є види, що дають високі врожаї на буроземах кислих. Однак на більшість польових культур висока кислотність впливає негативно, тому окультурення буроземів неможливе без поповнення кальцієм, тоб­то внесення вапна. Вапнування збагачує мікробний ценоз агро­номічно корисною мікрофлорою. Як свідчать роботи Ф. Топольно-го, достатньо вносити його як кальцієве добриво. Адже за традиційною технологією норми вапна на буроземах кислих величезні (в межах 10 т/га і більше).

У ріллі швидко знижується вміст гумусу, а отже органічні до­брива та посіви трав — іншим з найважливіших засобів підви­щення родючості грунтів.

Таксономія буроземів (виділення класифікаційних одиниць, їх систематика) включає в себе поділ за термічними властивос­тями (кліматичними поясами), рівнем кислотності, глибиною залягання скельової породи та ін. Виділяють також дерново-бу­роземні (з розвиненим дерновим горизонтом) і лучно-буроземні грунти. Останні залягають на Притисенській низовині, профіль їх тут підживлюється ґрунтовими водами, що несуть корисні сполуки — бікарбонати кальцію. Обидва ці підтипи характери­зуються підвищеною родючістю. Але всі буроземні грунти Кар­пат сильно кислі й потребують для окультурення значних зу­силь. Легше окультурюються лише лучнувато-буроземні і дер­ново-буроземні грунти. Площа окультурених грунтів поки що невелика — від 10 до 40% (залежно від району). Цим грунтам властива слабокисла реакція, вони містять агрономічно сприят­ливий мікробний ценоз, значну кількість дощового черв'яка. Окультурені лучно-буроземні грунти Притисенської низовини є одними з найродючіших грунтів України.

Але серед лісових грунтів України переважають типи з силь­ною текстурною диференціацією профілю (за будовою, густиною і гранулометричним складом). Вони приурочені до рівнинних тери­торій, низького передгір'я. Верхня частина профілю цих грунтів глибиною до 45—50 см досить пухка, суглинкова, переважно бу-роземоподібна, включає гумусовий горизонт і під ним слабо гуму-сований, останній називають, як побачимо нижче — елювіаль­ним. Нижня частина профілю — до глибини 110—240 см — важ­ча за гранулометричним складом, ущільнена, злита, призмовид-ної структури, яскраво-бура.

У зоні гумідного клімату (Закарпаття і Передкарпаття, За-хідно-Український Лісостеп) ґрунтотворна порода вилугована. У більшій частині Лісостепу, а також на плямах опілля (лесових плямах Полісся) порода зберігає карбонатність. Важливою рисою і, як на нашу думку, вирішальною для утворення текстурної і елювіально-ілювіальної диференціації профілю цих грунтів є від­носно невелика вилугованість нижньої ущільненої товщі грунту порівняно з верхньою, пухкою (рис. 17). У межах гумідного клімату менша її вилугованість, тобто більша насиченість профілю цих грунтів обмінними катіонами кальцію і магнію, порівняно з буро­земами, пов'язана з меншою природною дреноватістю ґрунто­утворювальних і підстилаючих порід (грунти притаманні рівнин­ним територіям, передгір'ям і міжгірним долинам з маловодопро-никними підстилаючими породами). У зоні помірного зволоження менша вилугованість зумовлена недостатньою кількістю опадів.

о

20 40 60 80 100

80 200

20 40 60 80 300

10

/5

иекв/ІООг грунту 20 25 ЗО

35 40

V

V

7 ^

Рис. 17. Вміст обмінних Са*+іМе^г+ у профілі суг­линкових грунтів (насиче­них основами):

1 — бурозем кислий;

2 — бурозем текстурно диференційований глейово-елювійований;

3 — бурувато-підзолистий глейово-елювійований;

4 — чорнозем вологої фації опідзолений оглеєний;

5 — темно-сірий лісовий грунт Східного Лісостепу;

6 — чорнозем звичайний

У верхній пухкій, частково гумусованій, пронизаній корінням товщі грунту відбуваються активні біохімічні, фізи-ко-хімічні, відновні процеси, кислотний гідроліз. Наявність відновних процесів — головна відміна від процесів, які спос­терігаємо в класичних буроземах. За цих умов деяка частина глинистих часток і мінеральних речовин набуває рухомості й з низхідними потоками вологи переноситься вглиб, зсідається в горизонті, достатньо насиченому обмінними кальцієм і магнієм. Так відбувається елювіально-ілювіальна (відповідно від слів ви­мивання і вмивання) диференціація профілю грунту за грануло­метричним складом, що є основою текстурної диференціації. Верхня елювійована, збіднена мулом і глинистими частками товща грунту складається з гумусово-елювіального (А{) і

елювіального (А₂) горизонтів. Нижня, ущільнена і збагачена мулом, визначається як ілювіальний горизонт (В), де виника­ють більш сприятливі умови для оглинення — монтморилоніти-зації. Тому переважно горизонт формується як ілювіально-ме­таморфічний (В_т). Українська індексація горизонтів відпо­відно: НЕ, Е, І, І_т. Низхідний перенос мулу в лісових грунтах, їх перерозподіл за профілем за французькою термінологією на­зивають лесиважем.

Існують й інші думки щодо текстурної диференціації лісових грунтів. Заслуговує на увагу гіпотеза реліктового їх походження (І.П. Герасимов). Але перевіреною вона не може бути. Наявність текстурної диференціації грунтів глибоко в Степу під байрачни­ми лісами (південний сухий Лісостеп), зокрема, і в невеликому висотному лісостеповому поясі Донбасу, знову-таки під байрачни­ми лісами (в більшості в різні часи зведеними), спростовує думку про непричетність лісу до створення текстурної диференціації профілю грунту в лісостеповій зоні.

Лісові грунти Лісостепу найменше вилуговані серед всіх лісо­вих грунтів. У них розвинений також дерновий процес, відомі во­ни як сірі лісові грунти, сформувалися при поєднанні буроземно­го процесу (морфологічно він проявляється в домінуванні бурого кольору в забарвленні гумусового горизонту) з дерновим і лесива­жем. Залежно від співвідношення буроземного і дернового про­цесів, інтенсивності відновних процесів, які можуть формувати горизонт елювію, виділяють сірі, світло-сірі і темно-сірі лісові грунти. Найбільш родючі серед них останні, однак, за потенцій­ною родючістю поступаються лише чорноземам, але при відповід­ній агротехніці на них одержують високі врожаї.

Буроземний процес, як зазначалося, найбільше проявляється в умовах гумідного клімату: гірські Карпати, їх передгір'я і між­гірні долини, Закарпатська низовина і Передкарпатська височи­на. Тут сформувалися буроземи текстурно диференційовані по-верхнево-оглеєні й бурувато-підзолисті поверхнево-глейові грун­ти. Назви їх свідчать, що крім буроземного процесу, лесиважу чи реліктової диференціації, у формуванні грунтів бере участь глейо­вий процес, а точніше — глейово-елювіальний, або глейово-елю-віально-сегрегаційний (за наявності великої кількості залізо-мар-ганцевистих конкрецій).

Глейовий і глейово-елювіальний процеси у лісових грунтах

В умовах великої кількості опадів (ГДК за Селяниновим 1,3— 1,8, навіть 2,2) злитий ілювіально-метаморфічний горизонт і по­рода грунтів Передкарпаття і Закарпаття своєчасно не фільтрують воду в дощовий період. Останній звичайно припадає на червень. У грунтах формується верховодка — спочатку в тріщинах і круп­них порах ілювіально-метаморфічного горизонту, а потім і над ним. В окремих грунтах вона сягає гумусового горизонту. Вини­кають анаеробні процеси. При цьому на першому етапі аеробна мікрофлора поглинає весь розчинений у воді кисень (у теплий період за 1—2 дні), після чого факультативні анаероби переходять на анаеробний тип дихання. Зрештою пробуджуються і бурно роз­виваються анаеробні бактерії. До речі, в холодну пору року, коли життєдіяльність мікроорганізмів пригнічена, вода протягом дов­гого часу залишається насиченою киснем і грунт перебуває у зви­чайному, достатньо окисленому стані.

Анаеробіоз відбувається за наявності легкозасвоюваної ор­ганічної речовини (кореневих решток, приораної стерні і т.д.). У зв'язку з тим, що верховодка довго не утримується (1—3 тижні у елювіальних горизонтах і 1—2 місяці глибше), зброджуються лише легкодоступні сполуки — протеши, цукри. Більш важкодоступні — геміцелюлоза і клітковина в цих грунтах анаеробно практично не розкладаються. Останньому не сприяє також невисока темпера­тура грунту і кисле середовище — токсичне для анаеробних целю­лозних бактерій. Оскільки зброджуються в основному протеїни (їх найбільше серед легкозасвоюваних речовин), реакція грунту в зоні анаеробіозу змінюється на нейтральну (виділяється МН₃). Значна кількість протеїнів міститься у ґрунтовому перегної. Отже, ог-леєння гумусового горизонту (без рослинних решток) також супро­воджується нейтралізацією кислої реакції. Провітрювання грунту зумовлює відновлення кислої реакції середовища.

Анаеробні процеси переважно відбуваються навколо рослин­них решток, обкутують їх сизими футлярами в радіусі 1—7 мм. За межами рослинних решток в елювіальному й ілювіальному го­ризонтах вони не проявляються, тому домінуюча частина міне­ральних горизонтів залишається в окисленому стані. Лише при тривалому затопленні гумусового горизонту анаеробіоз поши­рюється на весь об'єм.Основою бродіння є окисно-відновні процеси. У грунті, охоп­леному анаеробіозом, відновлюються всі хімічні елементи з пе­ремінною валентністю, що входять до складу несилікатних форм сполук. Силікати в окисно-відновних реакціях не беруть участі, оскільки недоступні для відновників, і не можуть бути окислюва­чами, тому й не руйнуються.

Глибоке відновлення хімічних сполук у грунті у процесі ана­еробіозу називають оглеєнням. Морфологічно воно проявляється сизим, зрідка оливковим або голубуватим забарвленням.

У ґрунтознавстві широко відоме поняття глей. Воно введене українським вченим Г.М. Висоцьким. Це обводнена геологічна порода або генетичний горизонт грунту, з яких за допомогою ог-леєння відмиті вільні гідрооксиди заліза, що в звичайних умовах покривають охристою плівкою кожну мінеральну частку. Гори­зонти глею спостерігаються в різноманітних гідроморфних грун­тах, для них визначені індекси — С-,£І.

Оглеєння, що виникає при затопленні грунтів, завдає вели­ких збитків сільському господарству. Рослини на оглеєному грунті гинуть. Це явище поширене в Прикарпатті, на недрено-ваних землях Притисенської низовини. У табл. 2 наведено ета­пи розвитку анаеробіозу.

Слід пам'ятати, що природний грунт — гетерогенна система, якій властива і строкатість інтенсивності розвитку окисно-віднов­них процесів. Так, при задовільних показниках ЕЬ в цілому для грунту, в мікрозонах окисно-відновний потенціал знижується, від­бувається відновлення заліза. Отже, процес оглеєння проявляєть­ся в мікрозонах вже при значеннях ОВП + 300 мВ і нижче для грунту в цілому, гН₂<23.

У вологі роки буроземи текстурно диференційовані й бурува­то-підзолисті грунти періодично пронизуються оглеєнням. Най­більшого розмаху воно набуває, коли верховодка охоплює гори­зонти, в яких зосереджені рослинні рештки. В ілювіально-мета­морфічному горизонті оглеєння відбувається в поодиноких міс­цях, де в тріщинах трапляється відмерле коріння.

Мобілізовані в процесі оглеєння сполуки заліза, марганцю, а також ряду мікроелементів рухаються з потоками води і потрап­ляють в осередки життєдіяльності залізо-марганцевих бактерій (до їх колоній). Ці автотрофні мікроорганізми окислюють ¥е²⁺ і Мп²⁺, нагромаджуючи відповідно в охристо-бурі й чорні гідроок­сиди. Процес здійснюють бактерії для одержання енергії. Оскіль-

Закономірності розвитку анаеробіозу після затоплення грунту

Природа мік-роорганізмів	Етапи розвитку анаеробіозу	Окисно-відновний потенціал, мВ	Стан рослини
Аероби	Дихання, +600...+500 зникнення О2		Задовільний
Факультативні анаероби	Редукція і <+500 зникнення N03"		Те саме
	Відновлення <+450 марганцю, утворення Мп2+, нагромадження фітотоксичних речовин		Незадовільний
	Відновлення заліза, <+220 утворення Ге2+, високий фітотоксизм		Відмирання рослин
Облігатні аероби	Відновлення <+10 сульфатів, утворення Н28		Те саме
	Виділення метану <—150 і водню в атмосферу

ки він малоенергетичний, клітинам потрібно перетворити дуже велику кількість відновлених елементів. У результаті на місці ко­лоній формуються залізо-марганцеві стяжіння, в тому числі кон­креції — бобовини діаметром кілька міліметрів. Іноді їх назива­ють ортштейнами. В їх формуванні, на думку Т.В. Арістовської, певну роль відіграють і гетеротрофні види залізобактерій — ті, що засвоюють органічну частину органо-мінеральних комплексів і за­лишають гідрооксиди заліза.

Так відбувається сегрегація заліза. В зонах оглеєння з міне­ральних частинок знімаються плівки гідрооксиду заліза. При цьо­му алюмосилікатні частинки відбілюються, гідрооксиди концент­руються в стяжіннях. Сегрегація характерна лише для грунтів з перемінним зволоженням, тимчасово затоплюваних. Вона захоп­лює всю верхню елювіальну товщу грунту і верхню частину ілювіально-монтморилонітованого горизонту, максимально прояв­ляється в білястому елювії (рис. 18)

Винятком є закарпатські буроземи текстурно диференційо­вані, в яких бурувато-чорні стяжіння максимально зосереджені в товщі вмивання. Генезис їх не вивчений, ймовірно, це релікт.

20 40 60 80 100 20

■5 90

200

20

40

60

80

300

вміст конкрецій, % 23 456789

Ю П 12 13