Класифікація грунтів за механічним складом

Назва грунту	Вміст фізичної глини, %
Важкі глинисті	>80
Середні глинисті	70-80
Легкі глинисті	60-70
Важкі суглинисті	40-60
Середні суглинисті	30-40
Легкі суглинисті	20-30
Супіщані	10-20
Піщані	0-10

Знання механічного складу грунту дає можливість передбачати і впли­нути на дуже важливі фактори Його родючості: гідротермальні і гідропо-вітряні умови живлення і зростання рослин. Глинувато-мулуваті фракції, заповнюючи природне тіло грунту завдяки своїй вбирній здатності, об­умовлюють його аерацію, проникнення тепла, вологи, динаміку поживних речовин, їх доступність для споживання рослинами. Піщані і супіщані грунти, які через незначний вміст фракції «3,01 мм називають легкими, мають гарну аерацію, добре прогріваються сонцем, але через це незадо­вільно утримують вологу і більшість поживних речовин, які легко вими­ваються. На важких глинистих грунтах динаміка гідро- термоповітряних процесів навпаки суттєво уповільнюється, внаслідок чого значно погіршу­ються умови надходження до кореневої системи рослин поживних речо­вин, погіршується також засвоєння рослиною цих речовин. Оптимальни­ми за умовами родючості для більшості рослин є суглинисті грунти, зав­дяки більш сприятливо збалансованому механічному складу, де фракції часток <0,01 мм перебувають в межах 30-60 відсотків маси грунту.

Хімічний склад

Переходячи до ролі окремих поживних речовин грунту, доцільно роз­глянути особливості Його хімічного складу. Згідно з дослідженнями А.П. Виноградова, речовина грунту на 82% складається із сполук кисню і кремнію 5іО₃, десята частина припадає на алюміній і залізо, всі інші хі­мічні елементи перебувають у грунті у дуже обмежених кількостях (див. табл. 7.3).

Жива органічна частина грунту помітно відрізняється за складом від неживої мінеральної внаслідок розпаду біомаси в ній, різко змінюється вміст деяких речовин, особливо це стосується вуглецю і азоту, вміст яких зростає в десятки разів.

214

215

Більшість хімічних елементів грунту, за незначним винятком, перебу­ ває у вигляді сполук: ЗіО₂₎ А1₂О₃, Ре₂О₃, СаО, М^О, К₂О, Ка₂О, СО₂, Ш₃, РіО₅, і всі вони тією чи іншою мірою впливають на родючість грунту, але серед найважливіших елементів живлення рослин вважають вуглець, азот, фосфор, калій,, кадьцій. ^г

Таблиця 7.3 Середній вміст в неорганічній частині грунтів деяких хімічних елементів в % помасі

Елемент	Вміст, %	Елемент	Вміст, %
Кисень 0	49,00	Калій К	1,36
Кремній 8і	33,00	Магній Ми	0,60
Алюміній АІ	7,13	Марганець Мп	0,085
Залізо Ре	3,80	Вуглець С	2,00
Кальцій Са	1,37	АзотК	0,10
Натрій N	0,63	Фосфор Р	0,08

Головним постачальником поживних елементів для рослин грунту є його гумус або перегній.

Вуглець і азот у вигляді сполук СО₂ і N03 майже повністю обумовлені процесом розкладу органічної маси грунту. Надходячи з грунту у складі вуглецевої кислоти, хімічний елемент вуглець різко впливає на процес фо­тосинтезу рослин. Зростання концентрації СО₂ у білягрунтовому прошар­ку повітря від атмосферної норми в 0,03% до 0,3% підвищує інтенсивність фотосинтезу окремих рослин в декілька разів, його нестача майже припи­няє цей процес.

Азот, незважаючи на дуже низький відсоток 0,1-0,4% свого вмісту в грунтах, є також надзвичайно важливою поживною речовиною для росту рослин, якими він споживається в основному у формі нітратів. Недостатня кількість азоту в грунті різко зменшує врожаї більшості сільськогосподар­ських культур.

Фосфор також належить до необхідних елементів живлення рослин, він, як і вуглець та азот, також вимагає регулярного поповнення через зменшення своїх запасів. Особливо це стосується тих грунтів, які Інтен­сивно експлуатуються, внаслідок чого поживні речовини виносяться з грунту разом з урожаєм культурних рослин. Головними постачальниками вуглецю, азоту і фосфору є органічні добрива, перегній, органічна речови­на грунту, але запаси фосфору ще можуть поповнюватись за рахунок не­органічної частини грунту - мінералів апатиту і деяких інших. Його вміст у грунті становить 0,1-0,2%.

Калій підвищує родючість грунту, позитивно впливаючи на розвиток рослин. Цей елемент у вигляді сполуки К₂О найчастіше входить до складу

глинистих фракцій, а також міститься в більш крупних фракціях мінералів польового шпату. Середній його вміст у грунтах становить 2-3%.

Кальцій, як і калій, знаходиться головним чином у складі глин, але є він і в органічній речовині грунту, середній Його вміст 1-3 %. Кальцій на­зивають охоронцем грунту, оскільки він має властивість закріплювати в структурах грунту поживні речовини, перешкоджаючи впливові сполук алюмінію і особливо натрію порушувати ці структури. Нестача кальцію є причиною руйнування агрегатного стану грунту, вимивання поживних ре­човин та інших негативних наслідків.

Рідинна фаза грунту

Споживання усіх без винятку необхідних для рослин речовин, пов'язу­ючись зі структурною організацією речовини фунту, також безпосеред­ньо залежить від стану рідинної фази грунту як основної транспортуючої субстанції. Рідина у грунті перебуває в порожнинах, порах, капілярах, а також в інших об'ємних утвореннях і сполуках в основному у вигляді во­ди та відповідних ґрунтових розчинів. Вона може бути доступною для споживання рослинами або перебувати у недоступній формі. Якщо, на­приклад, вода входить до складу хімічних сполук або утримується навко­ло твердих часток грунту силами притягування, така вода вважається хі­мічно або фізично зв'язаною, тобто недоступною для споживання росли­нами.

Головним постачальником води до рідинної фази грунту є атмосферні опади, зрошування, а також водоносні горизонти грунту. Вода, надходячи до грунту в достатній кількості, заповнює всі його об'ємні утворення, по­повнюючи запаси як зв'язаної форми, так і доступної для рослин. Доступ­на для рослин вода перебуває у різноманітних порожнинах грунту, поза зоною впливу сил притягування з боку його твердих часток. Рух незв'яза-ної води у порожнинах грунту може збігатися з напрямком сил гравітації, а може бути йому протилежним. Це залежить від розмірів порожнин, які існують в грунті. Заповнюючи великі порожнини, вода вільно рухається вниз до більш глибоких горизонтів, підкоряючись вимозі гравітації. У по­рожнині, яка має вигляд капіляра з діаметром меншим за 7 мм, вода опи­рається гравітаційному впливові, маючи властивість за рахунок дії так званого капілярі го ефекту рухатись догори; якщо зменшувати діаметр до 1 мм і менше, ця властивість різко посилюється. Капілярна вода є най­більш цінною для рослин, нею зволожуються верхні шари грунту, з нею транспортуються до коріння рослини поживні речовини, саме її запаси на­магаються зберегти або поповнити, проводячи зрошувальні заходи.

216

217

Друга частина рідинної фази фунту - ґрунтовий розчин, який утворю­ється в результаті взаємодії звичайної води з речовиною грунту, також ви­конує транспортувальні функції, переносячи до коріння рослини як необ­хідні поживні речовини, так І всі інші, які входять до його складу. Через цей динамізм ґрунтовий розчин активно впливає на процеси перетворень органічних і мінеральних компонентів грунту. До ґрунтових розчинів на­лежать запаси всієї капілярної води, яка внаслідок накопичення своєї маси навколо твердих конкрецій грунту втрачає міцність зв'язку і частково пе­реходить до ґрунтового розчину. Реакція ґрунтового розчину, до якого входять кислоти і основи, а також кислі і основні солі, дає змогу отримати дуже важливу характеристику якості грунту - міру Його закисленості, або вилуженості. В цій реакції визначається активність взаємодії аніонів вод­ню (ЬГ) і катіонів гідроксильної групи (ОН~) через показник рН, під яким розуміють від'ємний логарифм активності іонів водню. рН ґрунтового розчину на закислених грунтах падає до 2,5 одиниць, а на залужених мо­же сягати 10-11 одиниць. Якщо у грунті нейтральна реакція, показник рМ становить 7,0.

Разом з показником рН важливою якісною ознакою грунтів є концент-рованість ґрунтового розчину та його динамізм. Найнижча концентрова-ність розчину спостерігається на болотяних грунтах, найвища - в степових солончаках, змінюючись кількісно в багато разів: від десятків міліграмів до сотень грамів сухої речовини на 1 літр розчину відповідно.

Зміна концентрованості ґрунтового розчину залежить від атмосферних опадів і зрошування, які можуть впливати неоднозначно. Підвищення концентрованості розчину в спекотливу, суху пору року незаперечно по­в'язується з випаровуванням рідини, внаслідок чого запаси води в грунті зменшуються і, навпаки, надходження до грунту води в зимово-весняний період зменшує концентрованість розчину, вилужуючи та опріснюючи грунт. Але не завжди значні маси води деконцентрують розчин. Так, на­приклад, в весняний період бурхливого розвитку рослин, незважаючи на значні запаси води в грунті, спостерігається суттєве підвищення концент­рованості розчину. Це пояснюється властивим для цього періоду проце­сом відокремлення з кореневої системи значної маси вже використаних продуктів життєдіяльності рослин, а також активним розкладанням інших органічних речовин.

Оскільки не завжди існує технічна можливість отримати ґрунтовий розчин, засоленість грунтів визначають поширеним методом водяного ви­тягу. Водяний витяг готують, змішуючи досліджуваний грунт у співвідно­шенні 1 до 5 з водою, а потім аналізують отриману рідину.

Повітряний режим грунту

Рідинна фаза співіснує у порожнинах грунту з газоподібною, створю­ючи у взаємодії з атмосферним повітрям специфічний гідроповітряний ре­жим грунту. Жодна з цих фаз окремо не здатна забезпечити життєві про­цеси переважної більшості рослин, вода і повітря сприймаються росли­ною лише збалансовано, у певному співвідношенні. Повітря вільно займає всі порожнини грунту, але швидко залишає їх при надходженні води. При надмірному зволоженні доступ повітря до порожнин грунту припиняєть­ся, виникають анаеробні умови, які порушують розвиток рослин і сприя­ють внутрішньому оглеюванню грунтів. Таке явище спостерігається на важких безструктурних ущільнених глинистих грунтах, де порожнистість нерозвинена і повітря перебуває в об'ємах тонких капілярів. На подібних фунтах, через незадовільні умови аерації, дуже уповільнюється динамізм газово-рідинного матеріалу, ускладнюється Його доступність до рослин, а також суттєво обмежується сприймання атмосферного повітря.

Значно поліпшуються гідро-повітряні умови в структуро-ваному фун­ті, де в результаті зволоження вода перебуває в основному у капілярах, а повітря займає усі інші більш об'ємні порожнини.

Повітря грунту разом з атмосферним впливає на життєві процеси рос­лини через кореневу систему та її листя переважно, у вигляді відомих спо­лук.

Склад фунтового повітря певною мірою відрізняється від атмосферно­го внаслідок хіміко-біологічних перетворень речовин фунту. У ґрунтово­му повітрі, як і у атмосферному, переважають азот і кисень, але спостері­гається помітна відмінність вмісту вуглецевого газу - діоксиду вуглецю СОг, атмосферна норма якого - 0,03% може бути перевищена до 3% і біль­ше.

Кисень, який перебуває у фунті у складі усіх чотирьох фаз, не підда­ється визначенню своєї справжньої ціни. Входячи до переважної кількості сполук, він во⁷- іочас є умовою І наслідком існування усього живого в на­шому світі. Дефіцит кисню у фунті пригнічує кореневу систему, через цю обставину гинуть молоді паростки рослин, різко погіршується перебіг за­кис лювально-поновлювальних процесів. Важко також повною мірою оці­нити особливу місію вуглецевого газу СОг, який утворюючись у фунті природним шляхом, поповнює запаси атмосферного повітря. Торкаючись тільки одного надзвичайно важливого аспекту цієї місії, підкреслимо, що СО2 є незамінним джерелом живлення процесів фотосинтезу усього рос­линного світу на Землі. Підвищення його вмісту у біляфунтовому шарі повітря різко впливає на підвищення врожайності сільськогосподарських

218

219

культур. І тільки надмірне стократне перевищення атмосферної норми СО₂ пригнічує розвиток рослин.

Азот, входячи до складу твердої фази грунту у мізерній кількості, зай­має левову частку за вмістом у атмосферному повітрі. Приблизно така ж його пропорція і у ґрунтовому повітрі. Азот є надзвичайно важливим еле­ментом живлення рослин, які його споживають виключно у формі іонів амонію або нітратів. Для сприймання рослинами у означеній формі цей елемент спочатку надходить до грунту певними шляхами, а потім, вже під дією відповідних процесів, трансформується до необхідних сполук. Запа­си азоту поповнюються трьома шляхами: внаслідок розкладу органічної речовини грунту, через діяльність особливих азотофіксуючих організмів та з атмосферними опадами. Основними продуктами розпаду органічної речовини є діоксид вуглецю, амінокислоти, вода та деякі інші. Амінокис­лоти у формі аміаку >ІНз вступають в реакцію з оточуючими кислотами грунту, в результаті утворюються відповідні солі амонію, які є доступни­ми для живлення рослин і накопичуються в грунті. Якщо аміак закислю-ється, амінокислоти фунту перетворюються на нітрати азотної кислоти N03 також необхідні і доступні для живлення рослин. Ці два способи утворення необхідних сполук азоту називають амоніфікацією і нітрофіка-цією грунтів. В залежності від типу фунтів азотне живлення рослини мо­же бути амонійним, змішаним або нітратним. Так, на болотяних грунтах воно переважно амонійне, на лісових - амонійно-нітратне, в степах пере­важно нітратне.

Обмінювально-вбирні процеси

Вбирна здатність фунту означає спроможність фунту до вбирання контактуючої речовини в процесі взаємодії матеріалу фунту з цією речо­виною. Вбирна здатність може бути повною, частковою або обмінюваль-ною, тобто такою, при якій частки речовини поглинаються матеріалом фунту, натомість до складу речовини, внаслідок контакту, переходять частки матеріалу фунту. Деякою мірою вбирна здатність фунту нагадує його властивість поглинати і утримувати воду, але за своєю суттю є знач­но ширшою ознакою властивостей фунту, охоплюючи значно ширше ко­ло контактів і характер їх взаємодії.

Вбирна здатність фунту залишати у своєму складі частки контактую­чої речовини може мати механічний, хімічний, фізичний або фізично-хі­мічний характер. Вода або повітря приносять до фунту і залишають у йо­го складі тверді частки механічним шляхом; якщо фунт хімічно реагує з речовиною, що надходить, утворюються сполуки, які залишаються в фун-

ті завдяки хімічним процесам; концентрування речовини на молекулярно­му рівні навколо тонкодисперсних часток фунту, внаслідок дії сил притя-іування, відбувається фізичним шляхом. ОбмІнювально-вбирна здатність означає властивість фунту обмінювати іони, розташовані на поверхні тонкодисперсних колоїдних часток, з відповідною кількістю іонів контак­туючої речовини. Через динамічні можливості своїх процесів, обміню-вально-вбирна здатність значною мірою віддзеркалює якість фунту і на­самперед його здатність накопичувати і транспортувати поживні речови­ни, а також і всі інші, вона регулює реакцію фунту, визначає його гідро­фізичні властивості.

Обмінювально-вбирні процеси відбуваються в межах колоїдного сере­довища фунту, в якому колоїди перебувають переважно у вигляді особли­вих структурних утворень - гелей, зв'язаних між собою колоїдних часток. При зволоженні фунту зв'язки між колоїдами слабнуть і деяка їх кіль­кість переходить до стану золей, при якому колоїдні частки існують відок­ремлені одна від одної. Перетворення золей на гелі і навпаки відбувається за участю в обмінювальних процесах певних хімічних елементів, серед яких найбільш ефективною дією відрізняються іони кальцію і натрію.

Якщо, наприклад, в результаті обмінювальної взаємодії колоїди фунту насичуються кальцієм, вони знаходяться у стані стійких гелей, і реакція грунту наближена до нейтральної; він добре структурований; якщо натрі­єм, колоїди фунту розпадаються, перетворюючись на золь, його реакція є лужною, він більш ущільнений, неструктурований, з несприятливими гід-ро-фізичними властивостями. Перший випадок є типовим для чорноземів, другий - для солонцюватих фунтів.

Обмінювально-вбирні процеси сукупно з іншими характерними дани­ми поглиблюють уявлення про якісні перетворення в фунтах, а це дозво­ляє перейти до основних аспектів бонітувальних робіт.