2. Грунтовий профіль та морфологічні ознаки

В процесі формування та розвитку грунт набуває ряд зовнішніх, або морфологічних, ознак, яких не було у материнської породи. Ці ознаки вказують на напрям і ступінь вираженості грунтоутворювального процесу. До них відносяться: будова і потужність грунтового профілю, гранулометричний склад, структура, додавання, новоутворення і включення.

Будова грунтового профілю – це поєднання генетично пов’язаних між собою горизонтів. Кожен грунтовий тип має певну вертикальну послідовність генетичних горизонтів, пов’язану з впливом грунтоутворювального процесів на материнську породу. До чинників освіти грунтового профілю (генетичних горизонтів) відносяться вертикальне, зменшення або висхідне переміщення різних речовин, а також пошарове розподіл кореневих систем рослин і мікроорганізмів.

Генетичні грунтові горизонти являють собою однорідні горизонтальні шари грунтів, що складають грунтовий профіль і розрізняються між собою за морфологічними ознаками, складом і властивостями. Кожен горизонт має свою назву і позначається початковими буквами латинського алфавіту. Горизонт може підрозділятися на подгоризонта, для позначення яких і відображення їх специфічних властивостей використовують додаткові цифрові й літерні індекси.

Перехід одного горизонту до іншого в різних грунтах може бути різним: різким, ясним, помітним або поступовим. Тому характер переходу між грунтовими горизонтами в профілі має діагностичне значення і часто вказує на напрям і інтенсивність грунтоутворення.

Потужність грунту – це вертикальна протяжність її горизонтів від поверхні до материнської породи. У різних типів грунтів середня потужність коливається від 40 … 50 до 100 … 150 см. У суворих природних умовах тундри почвообразовательний процес може протікати тільки у верхній частині порід вище вічної мерзлоти, тому потужність всієї грунту тут незначна (20 … 30 см). В степах під густий трав’янистою рослинністю потужність чорноземів може досягати 200 … 300 см.

Потужність окремих горизонтів характеризує генезу та агрономічну цінність грунтів. Так, потужний гумусовий горизонт свідчить про значний розвиток акумуляції, слабкому вимиванні і, отже, про великі запаси поживних речовин. Бідність і низька виробнича цінність підзолистих грунтів пояснюється різко вираженим елювіальний горизонтом, з якого вимиті елементи живлення.

Забарвлення грунту має велике діагностичне значення, оскільки відображає її хімічний і мінералогічний склади. Досвідчений фахівець з однієї тільки забарвленням може достовірно визначити багато властивостей грунту та його родючість в цілому. За колірним відтінкам грунту можна визначити, які процеси протікають в грунті і її генезис.

Чорна та темне забарвлення обумовлені вмістом гумусу: чим більше гумусу, тим темніше забарвлення грунту. При 9 … 12%-ном змісті гумусу грунт має чорне забарвлення, при 4 … 6%-ном – темно-сіру, темно-бурого або каштанову. Грунти з низьким вмістом гумусу мають забарвлення, властиву почвообразующей породі. Деяким грунтам чорне забарвлення надають темні первинні мінерали, сульфіди, гідроксиди марганцю, а іноді специфічна грунтоутворюючих порід.

Біла забарвлення і світлі тони інших забарвлень характерні для грунтів, в яких присутні кварц, каолініт, польовий шпат, вапно і солі. Червона забарвлення грунту обумовлена накопиченням оксидів заліза. Чим більше окислена багата оксидами заліза грунт, тим червоно її забарвлення. Жовте забарвлення грунту пов’язана з наявністю гідроксидів заліза. Сизі, блакитні і зеленуваті тони викликані утворенням сполук двовалентного заліза в анаеробних умовах при надмірному зволоженні. Грунти такого кольору відносяться до глейові або оглеєння.

Неоднорідна, плямиста забарвлення – наслідок чергування різних процесів (окислення і відновлення). Таке забарвлення є важливою діагностичною ознакою.

При описі морфологічних ознак зазвичай вказують ступінь забарвлення (темно-бура, світло-каштанова) або відзначають відтінок (біляста з жовтуватим відтінком). Інтенсивність забарвлення залежить від вологості: вологий грунт більш темна, ніж суха.

Додавання грунту – це зовнішнє вираження щільності та пористості грунту. Воно залежить від властивостей материнської породи, гранулометричного складу, структури грунту, а також від діяльності грунтової фауни та розвитку коренів рослин.

За ступенем щільності розрізняють: дуже щільне, щільне, недолуге і розсипчасте складання.

Дуже щільне, або злите, складання властиво зв’язковим глибистой безструктурним грунтів, а також іллювіальним горизонтів деяких солонцевих грунтів. Такі грунти копати лопатою неможливо, доводиться застосовувати лом або кирку.

Щільне додавання характерно для іллювіальних горизонтів більшості суглинистих і глинистих грунтів. При копанні лопатою потрібно значне зусилля.

Пухке складання притаманне структурним суглинних і глинистих грунтів, а також верхнім гумусірованние горизонтів піщаних і супіщаних грунтів. Таке складання мають орні горизонти після обробки їх в стиглому стані.

Розсипчасте додавання мають безгумусние піщані грунти. При механічній дії на такі грунти для них характерна сипучість.

Пористість обумовлена формою і розміром пір всередині структурних окремо. За характером пір виділяють наступні види складання: тонкопорістоескладання – пори менше 1 мм; пористе – 1 … 3; губчате – 3 … 5; ніздрювате – 5 … 10; ячеистое – понад 10 мм.

За тріщинуватості між структурними отдельностями розрізняють складання: тонкотрещіноватое – тріщини шириною менше 3 мм; тріщинуваті – 3 … 10; щелеватое – понад 10 мм.

Додавання грунту – важливий агрономічний ознака, що визначає шпаруватість, а отже, аеруються, водопроникність, а також опір грунту при обробці.

Новоутворення – це скупчення різних речовин, що утворюються в результаті грунтоутворювального процесу і відрізняються від вміщає їх грунтового матеріалу за складом і складанню. Розрізняють новоутворення хімічного і біологічного походження.

До хімічних новоутворень відносять легкорозчинні солі, гіпс, карбонати (СаСОз), гідроксиди заліза, сполуки двовалентного заліза, кремнезем, гумусові та інші речовини.

Легкорозчинні солі характерні для засолених грунтів.

Вони зустрічаються у вигляді білих вицвітів і кірочок на поверхні грунту або у формі нальотів, прожилок, крупинок в товщі профілю.

Гіпс зустрічається в каштанових, бурих, засолених грунтах і сероземах у вигляді білих, сірих та жовтуватих прожилок, скупчень кристалів або вицвітів на поверхні грунтів.

Новоутворення СаСО3 білого кольору властиві чорноземам, каштановим, бурим і засолених грунтів (белоглазка – різко окреслені білі плями, псевдоміцелій – скупчення карбонатів у вигляді цвілі, плями і вицвіти розпливчастих контурів, щільні скупчення вапна у вигляді конкрецій різної форми: лялечки, погремки , дутики і т. д.). Наявність карбонатів визначають за закипання при реакції з 10%-ним розчином соляної кислоти.

Гідроксиди заліза зустрічаються в підзолистих, дерново-підзолистих і заболочених грунтах у вигляді темно-бурих округлих твердих конкрецій, ортштейнов від кількох міліметрів до 1 … 2 см, напливів, прімазок, плям розпливчатою форми. Для піщаних грунтів характерні ортзанди – коричневі прошарку, зцементовані гідроксидами заліза. Сполуки двовалентного заліза сизувато, блакитнуватого або зеленуватого кольору властиві глеюваті і глейові грунту.

Кремнезем утворює присипку білого кольору на поверхні структурних окремо сірих лісових грунтів, опідзолених чорноземів і солонців.

Гумусові речовини утворюють темні натікання і скоринки на поверхні структурних окремо в середній частині профілю підзолистих і солонцюватих грунтів.

До новоутворень біологічного походження відносять: копроліти – екскременти хробаків і личинок у вигляді склеєних водопрочних грудочок; кротовіни – ходи кротів, ховрахів, бабаків, хом’яків, засипані грунтом; Корневін – сліди гнилих великих коренів; червороіни – ходи черв’яків; дендрити – темні відбитки дрібних коренів рослин у вигляді візерунка.

Кожна грунт має свій особливий набір новоутворень з їх специфічним становищем в особистих даних. Тому вивчення грунтових новоутворень дозволяє судити про генезис і агрономічних властивостях грунту.

Включення – це різні предмети (уламки каміння, валуни, шматки цегли, скла, черепки, раковини, кістки тварин тощо), генетично не пов’язані з грунтоутворювального процесу.

Гранулометричний склад-це співвідношення піска,пила і мулу.Визначають польовими методами(вологі,зволожені,до тістоподібного стану,сухі).

Структура грунту- це агрегати на які може розпадатися грунт.Структурність-це здатність грунту розпадатися на агрегати.

Розділ 2.Характеристика факторів грунтотворення

Утворення грунтів - складний процес, основою якого є біологічний круговорот речовин. На розвиток грунтоутворювального процесу величезний вплив мають такі чинники, виділені В. В. Докучаєвим, як: клімат, рослинність і тваринний світ, материнські породи, рельєф, вік грунтів. Згодом В. Р. Вільямс виділив ще два фактори: відносний вік грунтів і господарську діяльність людини.

Кліматичні фактори - тепло, світло, опади чинять істотний вплив на зростання і поширення рослин. Клімат в різних частинах земної кулі різний. Виділяють арктичний, субарктичний, помірний, субтропічний і тропічний клімат. Відповідно до кліматичних умов виникли тундрова, лісова, лісостепова, лучно-степова, сухостепова, пустельна і тропічна рослинні зони. Кількість органічної речовини, що утворюється різними рослинними угрупуваннями, неоднакова, і залежить від умов клімату і зростає з півночі на південь; одночасно змінюється характер, швидкість і тривалість біологічного кругообігу і тип процесу грунтоутворення.

Найважливішим фактором грунтоутворення є рослинність. В залежності від кліматичних умов формуються різні рослинні формації. В. Р. Вільямс виділив кілька рослинних формацій: дерев'янисту, лугову, степову і пустельну; в даний час виділяють ще лишайниково-мохову. Зелені рослини, використовуючи енергію сонячних променів, вуглекислоту, воду і мінеральні солі, здатні утворювати органічну речовину, залучаючи в біологічний круговорот величезну кількість елементів живлення. Щорічно в процесі життєдіяльності рослин на землі створюється 232,5 млрд. т органічної речовини. При цьому вони використовують 90,1 млрд. т вуглецю, 5,3 млрд. т азоту, близько 20 млрд. т. мінеральних речовин (К, Са, Р тощо).

Роль мікроорганізмів у грунтоутворенні не менш значна, ніж роль рослин. Мікроорганізми виділяють різноманітні ферменти, що сприяють протіканню в грунтах численних реакцій. Розкладаючи органічну речовину і мінерали, мікроорганізми беруть участь в утворенні органо-мінеральних колоїдних сполук. Роль ссавців у грунтоутворенні порівняно невелика. Тільки невелика частина їх живе в грунті - це ховрахи, миші-землерийки і полівки, кріт та інші дрібні тварини.

Материнські, або грунтоутворюючі породи мають істотний вплив на процес грунтоутворення, оскільки грунти довгий час зберігають їх хімічні та водно-фізичні властивості, а також мінералогічний та механічний склад. На гірських породах, що містять велику кількість хімічних елементів, необхідних для живлення рослин, формуються більш родючі грунти. Найбільш багаті грунти розвиваються, наприклад, на карбонатних суглинках, тоді як на пісках вони бідніші, але часто виявляються краще аерованими, теплішими. В залежності від материнських порід змінюється склад рослинності. Так, на піщаних грунтах формуються сосняки, а на суглинистих - трав'яниста лучно-степова рослинність; змінюється і тип грунтоутворення.

Рельєф має суттєвий вплив на кліматичні умови, життя рослин, тварин, мікроорганізмів, характер освіти і розкладання органічних речовин, на грунтоутворюючий процес в цілому. Гірський рельєф обумовлює формування вертикальних кліматичних і рослинних зон. Мезорельеф впливає на перерозподіл вологи, перетворення поверхневого стоку в грунтовий, формування водного режиму та пов'язаного з ним рослинного покриву. В залежності від експозиції схилів змінюється кількість тепла, що надходить у грунт. Північні схили отримують його менше, південні більше. Перерозподіл тепла і вологи впливає на склад і кількісні характеристики рослинного покриву. Мікрорельєф змінює кількість вологи, помітно впливаючи на глибину промочування грунтів, сольовий режим і видовий склад трав'янистої рослинності.

Абсолютний вік грунтів обчислюється з початку розвитку грунтоутворюючого процесу, який викликає поступове формування грунтового профілю. Для більшої частини території Східно-Європейської рівнини вік грунтів визначається часом відступу льодовиків. Отже, вік грунтів чорноземної зони, що уникнула зледеніння, вищий за вік тундрових і лісових грунтів, а вік піднесених ділянок, дещо раніше звільнених від льодовикового покриву, трохи вищий віку грунтів знижених ділянок в тому ж районі. Дослідження свідчать про те, що 1см гумусового горизонту утворюється приблизно за 100 років.

Термін "відносний вік грунтів" введений В. Р. Вільямсом, який зазначав, що при однаковому абсолютному віці території грунти можуть бути еволюційно різними, тобто можуть перебувати на різних стадіях розвитку: одні - в початкових стадіях, а інші - значно розвинені. Відмінності в еволюції грунтів взаємопов'язані з відмінностями рослинного покриву материнських порід, рельєфу та інших місцевих умов, що впливають на грунтоутворення.

2.1 Клімат

Найстаріша і найбільша область (31.4 тис. км2,5.2%території країни) Східної України, утворена в 1932 р. Клімат помірно континентальний з порівняно м'якою зимою (середня температура січня -7 °С) і теплим, посушливим літом (середня температура липня +21°С). Кількість опадів, 66% яких припадає на теплий період, становить 495-570 мм на рік Поверхня області—хвиляста рівнина (абсолютні позначки до 236 м), ледь нахилена в південному напрямку, розчленована долинами річок, балок та ярів.

Харківська область знаходиться одразу в двох кліматичних зонах : ( лісо-степовій та степовій), тому ґрунти, що притаманні цим зонам, різняться між собою за своїми властивостями. Наприклад, ґрунти Богодухівського та Золочівського районів суттєво відрізняються від ґрунтів Лозівського та Барвенківського районів. Широке різноманіття ґрунтів можна зустріти в перехідній зоні, в Зміївському та Балакліївському районах. Але якими б різними не були за своїми властивостями ґрунти області, їх поєднує одна спільна біда – сильна вразливість до найнебезпечнішого з усіх деградаційних процесів – водної ерозії. Слобожанщина характеризується густою гідрографічною мережею, чітко вираженим рельєфом та важкосуглинистим і легкоглинистим гранулометричним складом ґрунтів, що є одними з основних причин розвитку в місцевих ґрунтах ерозійних процесів. Тому проблема руйнування ґрунтового покриву через ерозійні процеси є надто гострою та актуальною для Харківського регіону.

Прояви ерозії чітко дешифруються на космічних знімках і можуть бути вивчені в динаміці за умов отримання різночасових космічних зображень. Через сильно розвинену яружно-балочну мережу Харківської області процеси ерозії ґрунтів протікають з великою швидкістю, тому ґрунти швидко втрачають поживні речовини, від чого залежить їхня родючість, а відповідно і врожай. Щоб запобігти цьому, необхідно постійно контролювати стан ґрунтового покриву, надавати оперативну оцінку його родючості та проводити заходи з її покращення. Для їх здійснення необхідно постійно отримувати оперативну інформацію. Альтернативою отримання оперативної інформації може бути лише супутникова зйомка. Проводити моніторинг ґрунтового покриву, вчасно попереджати розвиток руйнівних процесів можливо лише за умов постійного надходження користувачам високоякісних знімків високої роздільної здатності. З метою встановлення швидкості протікання (інтенсивності) ерозійних процесів та констатації будь-яких інших змін в ґрунтовому покриві необхідно мати різночасові знімки високої роздільної здатності на одну й ту ж саму територію.

В сучасних умовах, коли не виконуються елементарні правила культури землеробства, коли відсутнє належне господарювання на землі, про охорону земель взагалі забуто, проблема розвитку деградаційних ґрунтових процесів загострилась як ніколи. Подолати ці проблеми та відродити родючість земель можна лише за умов оперативних грунтоохоронних заходів. Для цього необхідно на основі космічної інформації дати оцінку стану ґрунтового покриву, виявити найбільш ерозійно небезпечні ділянки поля, надати рекомендації та впровадити грунтоохоронні заходи, і нарешті, дати прогнозну оцінку щодо розвитку або сповільнення ерозійних процесів.

Сектор дистанційного зондування інституту вже має певні розробки в області виявлення ерозійно-небезпечних земель космічною зйомкою, надання оцінки ступеня розвитку ерозійних процесів, моніторингу ґрунтів, ушкоджених водною ерозією, оцінки щільності розчленування денної поверхні значних територій гідрографічною мережею.

Сумісно з лабораторією охорони ґрунтів від ерозії сектор дистанційного зондування проводить науково-дослідні роботи з вивчення ерозійно небезпечних ґрунтів різних районів Харківської області використовуючи космічну зйомку. Ряд досліджень проведено на території Куп’янського району області. Співробітниками лабораторії ще у 80-х роках минулого століття спроектовано, створено та закладено унікальний об’єкт – протиерозійно облаштований агроландшафт.

Таким чином, Харківська область як жодна інша з областей України має бути досконало вивчена. Саме в Харківській області необхідно вперше в Україні впровадити систему постійного моніторингу та контролю стану ґрунтових ресурсів через одну просту, але суттєву причину: головний в Україні науковий центр з дослідження ґрунтового покриву, в тому числі і методами дистанційного зондування, Інститут ґрунтознавства та агрохімії (ННЦ ІГА), знаходиться саме в Харкові.

2.2 Рельєф

Більша частина області розташована у межах Придніпровської низовини, а на сході і північному сході знаходяться відроги Середньоруської височини, на південному сході — Донецької височини. Витіювато врізані долини головної водної артерії області Сіверського Дінця та його приток (іноді заповнені штучними водосховищами) Береки, Вовчої, Уди, Осколу та інших вносять ландшафтну розмаїтість у природний вигляд Харківщини, часом формуючи дивовижно мальовничі пейзажі.

Ґрунтовий покрив міста формується тривалий час, міські ґрунти спадкують як певні характеристики природних ґрунтів, так і відбивають інтенсивність і характер промислового розвитку міста. Міські ґрунти виконують роль природного геохімічного бар'єру, тому в них накопичуються забруднюючі речовини які надходять з атмосферного повітря, талих і дощових вод. На санітарно-гігієнічні показники ґрунту також впливають таки чинники, як наявність звалищ побутових і промислових відходів, відсутність централізованого відводу каналізаційних стоків від приватної забудови.

Для м. Харкова характерно забруднення ґрунтів важкими металами — мідь, ртуть, цинк, свинець, кадмій, хром, які накопичуються у поверхневому горизонті ґрунтів. Вздовж крупних транспортних магістралей характерна надмірна концентрація свинцю, поліциклічних ароматичних вуглеводнів.

Забруднення ґрунтів на територіях санітарно-захисних зон, містах відпочинку, територіях дитячих закладів відхилення від нормативних величин фіксується у 40 % проб, у 20 % — у районах розташування підприємств.

Рельєф області є хвилястою рівниною з легким нахилом на південно-захід

(до басейну Дніпра) й на південно-схід (до басейну Дону). В

північно-східну частину області заходить Середньоросійська височина, а в

південну - відроги Донецького кряжу.