2.2.7. Формування профілю ґрунту та його морфологічні ознаки
До морфологічних ознак ґрунту відносяться будова його профілю, забарвлення, зложення, структура, механічний склад, новоутворення, включення. Тобто, це зовнішні ознаки ґрунту, за якими безпосередньо в полі, маючи необхідний досвід, можна визначити тип, підтип, рід та інші таксономічні одиниці ґрунту, приблизно судити про агрохімічні, фізико-хімічні, фізичні і в цілому - агровиробничі властивості ґрунту.
В результаті процесу ґрунтоутворення утворюється профіль ґрунту, зумовлений зміною горизонтів (горизонтальних шарів) у вертикальному напрямку. Ці горизонти відрізняються один від одного забарвленням, структурою, зложенням (пухкістю чи ущільненням) та іншими морфологічними ознаками. Інколи ці горизонти мають різний механічний склад, завжди відрізняються один від одного хімічним, мінералогічним складом, фізичними властивостями. В них по різному протікають біологічні процеси. Поєднання генетичних горизонтів, що змінюють один одного у вертикальному напрямку називається будовою ґрунту.
Ґрунт набуває тієї чи іншої будови як під впливом природних процесів ґрунтоутворення, так і під впливом його виробничого використання. Профіль ґрунту специфічний для кожного типу ґрунту. Головними факторами утворення ґрунтового профілю, тобто диференціації вихідної материнської породи на генетичні горизонти є:
вертикальні потоки речовин та енергії (як низхідні, так і висхідні);
вертикальний розподіл живої речовини (кореневих систем рослин,
мікроорганізмів,
ґрунтових тварин.
Забарвлення ґрунту - найбільш доступна з його морфологічних ознак, а також істотний показник належності ґрунту до того чи іншого типу. Деякі ґрунти і назву одержали за своїм забарвлення: підзол, чорнозем, червонозем, жовтозем, сірий лісовий ґрунт, сірозем, каштановий ґрунт і т.п. Кожній ґрунтово-кліматичній зоні властиве якесь переважаюче забарвлення ґрунту: в тайгово-лісовій зоні ґрунти мають світле, сіре, попелясте забарвлення, а в чорноземно-степовій - темно-сіре та чорне, в зоні сухих степів - каштанове, в зоні субтропіків (сухих та вологих) відповідно - брунатне чи червоне забарвлення.
Згідно із С.А.Захаровим, найбільш вагомими для забарвлення ґрунту є три групи сполук: 1) гумус; 2) сполуки заліза; 3) кремнезем, карбонат кальцію, каолін. Різне співвідношення вказаних трьох груп речовин зумовлює велике розмаїття забарвлення ґрунтів.
Структура ґрунту - це ті окремості (агрегати, грудочки), на які здатний розпадатися ґрунт. Вони складаються із сполучених між собою механічних елементів та дрібних (мікро-) агрегатів. Форма, розмір, якісний склад агрегатів в різних ґрунтах і різних горизонтах одного і того ж ґрунту - не однаковий. С.А.Захаров запропонував розрізняти три основні типи структури:
1) кубовидну;
2) призмовидну;
3) плитовидну.
Кожен з перелічених типів, залежно від характеру ребер, граней та розміру поділяється на 4 роди та 12 видів, наприклад, тип кубовидної структури (табл. 5).
П.В.Вершинін запропонував залежно від розміру поділяти структуру на такі групи:
1) мегаструктура (понад 10 мм);
2) макроструктура (10-0,25 мм);
3) груба мікроструктура (0,25-0,01 мм);
4) тонка мікроструктура (<0,01 мм).
Ґрунт може бути структурним або безструктурним. У безструктурному стані окремі механічні елементи ґрунту не з'єднані між собою, а існують розрізнено чи утворюють суцільну зцементовану масу.
В кожному з генетичних горизонтів структурні окремості не бувають одного розміру чи форми. Найчастіше структура буває змішаною: грудко-вато-зернистою, горіхувато-плитчастою і т.п. Різним генетичним горизонтам властиві цілком певні форми структури. Грудкувата та зерниста структура характерна для дернових горизонтів, плитчаста чи листувата - для елювіальних, а горіхувата чи призматична - для ілювіальних горизонтів.
В агрономічному відношенні найбільш сприятливою є грудковато-зер-ниста структура верхніх горизонтів ґрунту розміром 0,25-10 мм, яка є водотривкою і має активну і внутріагрегатну пористість.
Складення - це зовнішній прояв щільності та пористості ґрунту. Воно залежить від механічного складу, структурного стану ґрунту, від діяльності ґрунтової фауни та розвитку кореневих систем рослин. Крім того, щільність визначається і цементацією ґрунтових часток мінеральними колоїдами кремнекислого характеру та напівтораоксидами. За щільністю ґрунти - є злиті (дуже щільні), щільні, пухкі та розсипчасті.
Пористість визначається формою та розмірами пор внутріструктурних окремостей та між ними. Розрізняють такі типи зложення: 1) тонкопористе (діаметр пор <1 мм); 2) пористе (1-3 мм); 3) губчасте (3-5 мм); 4) ніздрювате або дірчасте (5-10 мм); 5) кавернозне (> 10 мм) і т.п.
За порами (тріщинами) між структурними окремостями розрізняють такі і типи зложення: 1) тонкотріщинувате (тріщини товщиною < 3 мм); 2) тріщинувате (3-10 мм); 3) щілювате (> 10 мм).
Зложення - важливий показник агрономічної оцінки ґрунту. Від нього залежить можливість механічного обробітку ґрунту, водопроникність та коренепроникність.
Новоутворення - скупчення речовин різної форми та хімічного складу, що відкладаються в горизонтах ґрунту в результаті фізичних, хімічних та біологічних процесів, а також безпосереднього впливу на ґрунт рослин і тварин.
Є новоутворення хімічного та біологічного походження.Хімічні новоутворення за формою діляться на такі групи:
1) вицвіти та нальоти (наприклад, легкорозчинних солей);
2) кірочки, примазки, затьоки;
3) прожилки та трубочки;
4) конкреції;
5) прошарки.
Новоутворення біологічного походження це:
а) червориїни;
б) капроліти;
в) кротовини;
г) кореневини;
д) дендрити.
За новоутвореннями в ґрунті можна судити про його генезис та агрономічні властивості.
Включеннями називають присутні в ґрунті тіла органічного чи мінерального походження, утворення яких не пов'язане з ґрунтоутворенням. Це корені, черешки, кістки, археологічні знахідки і т.п.
Кожний генетичний горизонт має свою назву та позначення літерами (індекс).
В Україні прийнята особлива символіка позначень генетичних горизонтів, запропонована ґрунтознавцями під керівництвом О.Н.Соколовського. Є версія що першим таку символіку запропонував видатний київський ґрунтознавець Григорій Махов. Згідно з нею, гумусовий горизонт позначається Н (humus), елювіальний - Е, ілювіальний - І, порода Р (petras), глеєвий горизонт - G1, торфовий - Т і т.п.
Гумусово-акумулятивний горизонт (Н) формується в верхній частині профілю. В ньому накопичується найбільша кількість гумусу, елементів живлення рослин. Він має більш темне забарвлення порівняно з рештою горизонтів.
Лісова підстилка (Но) властива цілинним (лісовим) ґрунтам. Це шар органічних решток, які поступово розкладаються, гуміфікуються з домішкою мінеральних часток. В лісах це шар лісового опаду (листя, шпильки, гілки), а на луках чи в цілинному степу - дернина або степова повстина (Hd) - опале листя, стебла, живі та мертві вузли кущення трав'янистих рослин.
Елювіальний горизонт (Е), це шар, з якого в процесі ґрунтоутворення виноситься ряд речовин в нижчі горизонти, або за межі профілю ґрунту. В результаті горизонт збіднюється на глинисті мінерали, на півтораоксиди та відносно збагачується кремнеземом.
Гумусово-елювіальний горизонт (НЕ) характеризується тим, що тут поряд з накопиченням гумусу відбувається ще й руйнування мінералів та винос продуктів цього руйнування.
Ілювіальний горизонт (І) - це такий, в якому частково відкладаються речовини, що вимиваються з верхніх (елювіальних) горизонтів, а інколи приносяться бічним стоком ґрунтових вод з підвищених елементів рельєфу.
Глеєвий горизонт (GI) утворюється в гідроморфних ґрунтах. Внаслідок тривалого або постійного надмірного зволоження та нестачі вільного кисню в ґрунті відбуваються відповідні процеси, що призводять до утворення закисних сполук заліза та марганцю, рухомих форм алюмінію, дезагрегу-вання ґрунту. Сизувато-сіре забарвлення глеєвого горизонту поєднується з охристими плямами, що утворилися при чергуванні анаеробних та аеробних процесів.
Наведемо приклади символіки генетичних горизонтів деяких зональних типів ґрунтів України.
В зоні листяних та мішаних лісів (Полісся) зональним типом є дерново-підзолисті ґрунти, що мають таку будову профілю: НЕ +Е+І+РІ+Р,
де НЕ - орний шар (гумусово-елювіальний горизонт);
Е - елювіальний (горизонт вимивання); І
- ілювіальний (горизонт вмивання);
РІ - перехідний горизонт між ілювіальним горизонтом та материнською породою;
Р - материнська порода.
Світло-сірі та сірі лісові ґрунти дуже схожі за своєю будовою з дерново-підзолистими ґрунтами. А от чорноземний ґрунт, наприклад чорнозем типовий зони Лісостепу чи чорнозем звичайний - підзональний підтип Північного степу, мають таку будову:
Н+Нр(к)+Рпк+Рк,
де Н - гумусово-акумулятивний,
Нр - гумусово-перехідний, (к) - в нижній половині карбонатний (містить СаС03),
Рhк - перехідний до породи горизонт гумусових затьоків,
Рк - материнська порода.
Зазначена символіка генетичних горизонтів передбачає застосування як великих, так і малих букв латинського (а інколи і слов'янського) алфавіту. Це дає змогу відобразити ступінь розвитку різних процесів ґрунтоутворення, їх інтенсивність, міру охопленості ними генетичних горизонтів у просторі. Наприклад, у опідзоленому чорноземі верхній горизонт буде позначатися Не, а в сірому опідзоленому ґрунті чи дерново-підзолистому НЕ. Звідси видно, де більше проявляється елювіальність - відмитість від R203 та відносне збагачення горизонту SI02. Якщо в дерново-підзолистому ґрунті НЕ має світло-сіре, попелясте забарвлення, то Не має лише борошнисту присипку Si02.
Ще академік О.Н.Соколовський підкреслював, що уміння розібратися в морфології ґрунтів допомагає правильно ставити діагноз їх походження, краще оцінити динаміку змін їх агрономічних властивостей у процесі сільськогосподарського використання. Наприклад, окультурені підзолисті ґрунти відзначаються більшою товщиною перегнійного горизонту, меншою-підзолистого, кращою структурою. Поліпшення структури чорноземів може бути викликане частими посівами багаторічних трав, наприклад у ґрунтозахисних сівозмінах. Неправильний обробіток ґрунту на фоні недостатнього органічного, а також мінерального удобрення, недостатня міра хімічної меліорації - все це призводить до руйнування структури та переущільнення ґрунтів. Таким чином, морфологія ґрунту - не випадкова річ, вона відбиває в собі, за висловом О.Н.Соколовського, «певний внутрішній зміст, результат походження даного ґрунту, природних і культурних впливів на нього. І тут форма і зміст нерозривно зв'язані між собою».
В ґрунтознавстві ще і понині збереглася система позначення символів генетичних горизонтів, побудована на докучаєвських традиціях. Ще Докучаев запропонував виділяти в грунтовому профілі три генетичні горизонти: А, В, С, де А - гумусовий горизонт, В - перехідний до породи, С - порода. На основі цього виділяють такі горизонти: Ап - орний шар; Ао - лісова підстилка; Ad - дернина; А - гумусово-акумулятивний горизонт; At - гумусово-елювіальний; А2 - елювіальний; В - ілювіальний або перехідний; G - глеєвий; С - материнська порода; D - підстилаюча порода.