Розділ. V. Вплив способів обробітку ґрунту на вміст водостійких агрегатів чорноземів типових

Відомо, що самоорганізуючий стан ґрунту найкраще проявляється під цілиною і перелогом, структурні агрегати набувають зернистого характеру, а великі грудки мають грудкувато-розсипчасту будову. Тривале розорювання ґрунту призводить до формування брилувато-грудкуватої та грудкувато-пилуватої структури ґрунту, отже до її погіршення та втрати агрономічної цінності за рахунок утворення брил, також відбувається зниження вмісту водотривких агрегатів. Ці зміни відбуваються, в основному, в орному шарі ґрунту.

Академік О.Н.Соколовський (1919) підкреслював необхідність знання факторів, що сприяють утворенню та збереженню агрономічно цінної зернистої структури. Він вказував, що основними факторами структури є цементуючі речовини ґрунту, ґрунтові колоїди - гумус та глина. Але їх зв'язуюча здатність проявляється лише в тому випадку, якщо вони в достатній мірі насичені іоном кальцію. Заміщення іону Са²⁺ на Na⁺, К⁺, Н⁺, NH₄⁺ веде не тільки до пептизації ґрунтових колоїдів (цементуючих речовин), але і до переміщення їх в більш глибокі шари ґрунту та формування ущільнених горизонтів.

У той же час не досить лише наявності структури, а необхідно, щоб структурні агрегати не руйнувались під дією води, що відбувається при змочувані та промиванні атмосферними опадами, які містять в собі СО₂, в результаті чого кальцій вилуговується з ґрунту. У цьому випадку в якості структуроутворюючого факторі виступає гумус, який під впливом періодичного висушування та віку частково втрачає здатність пептизуватись, навіть після видалення коагулятора - Са²⁺. Руйнування структури можливе тільки після руйнування гумусу внаслідок дії мікроорганізмів або хімічних реагентів.

За К.К.Гедройцем (1975), механізм утворення водотривкої структури в тучних чорноземах такий: ґрунти ці багаті гумусом, отже, і органічними колої­дними речовинами; кількість мінеральних колоїдних часточок буде залежати від ступеня глинистості материнської породи. Вбирний ґрунтовий комплекс насичений кальцієм і частково магнієм; навколо колоїдних часточок вбирно­го комплексу ґрунтова волога завжди багата сильним коагулятором - гідро­ксидом кальцію; тому такі ґрунти, незважаючи на багатство їх колоїдними фракціями, ніколи не мають вільних колоїдних часточок; часточки ці склеєні у мілкі агрегати, утворюючи мікроструктуру, яка не руйнується навіть при збовтуванні з водою. Внаслідок високої клеючої здатності, головним чином високодисперсної органічної частини вбирного комплексу, здатність ця збе­рігається і у тих первинних агрегатів, хоча і в меншій мірі, ніж у колоїдних часточок. Тому первинні агрегати дають у подальшому більш крупні струк­турні елементи, виконуючи, разом з тим, роль цементу для склеювання час­точок більш крупних механічних фракцій; утворюються макроструктурні елементи, які, в той же час, не можуть досягати більш-менш крупних розмі­рів, оскільки клеюча здатність колоїдних часточок у тій чи іншій своїй час­тині витрачена вже на утворення первинних агрегатів. Але ця мілка структу­ра (зерниста) має велику стійкість відносно розпиляючої дії води і подрібнюючої дії знарядь обробітку. Вчений Вершинін П.В. [43] підкреслює, що не кожна органічна речови­на, що входить до складу ґрунтового гумусу, може надавати ґрунтовим агре­гатам водотривкості, а лише та, яка розчиняється в лугах і не розчиняється у кислотах, тобто гумінова кислота. Вчені зазначають важливу роль ґрунтових мікроорганізмів у створенні водотривкої структури.[36,18] Мікроорганізми сприяють накопиченню у ґрунті міцелію грибів та клеючих речовин (бактеріальний слиз), які є обов'язковою умовою формування структури. Але варто підкреслити, якщо орні ґрунти не поповнювати енергетичними і по­живними речовинами, то присутня в них мікробіологічна діяльність буде відбуватися за рахунок руйнування органічних речовин самого ґрунту, що в кінцевому рахунку призведе до погіршення водотривкості структурних агрегатів

Соколовський О.Н. (1956) висловлював, що глина і гумус повинні самі бути коагульовані кальцієм, для утворення структури. Він підтверджує тот факт, що гумус є фактором водостійкості структури. Отже стосовно вчення О.Н. Соколовського[24] гумусові речовини зв'язуються з мінеральною частиною ґрунту двома шляхами: 1) через "місточки" з багатовалентних катіо­нів, і перш за все, кальцію; 2) внаслідок взаємної дегідратації (коагуляції) мі­неральних і органічних колоїдів. Вивчаючи механіз утворення водотривкої ґрунтової структури, приходять висновку, що макроагрегати більшості досліджуваних ґрунтів утворюються за участю органічних речо­вин.[46] При незначному вмісті органічних речовин (< 2% С) вони беруть участь у формуванні мілких фракцій ґрунтових агрегатів (0,25-3 мм), при більш ви­сокому їх вмісті вони беруть участь в утворенні і крупних фракцій агрегатів (>3 мм). Більша частина (понад 50%) макроагрегатів утворюється за участю вільних і рухомих форм органічних речовин. Менша (17-25%) і найбільш во­дотривка утворюється за участю міцнозв'язаних з мінеральною частиною ґрунту органічних речовин. Основна маса мікроагрегатів (40-60%) утворю­ється за участю органічних речовин, що міцнозв'язані з мінеральною части­ною ґрунту.

Давно вченими висвітлено, що структурний ґрунт здатний у сотні і навіть тисячі разів ефективніше всмоктувати вологу порівняно з безструктурним, розпиленим. При цьому, в просторі пор агрегатів, буде збережена волога і стане доступною для численних мешканців у ґрунті. . Чим структурніше ґрунт, тим краще в ньому умови для забезпечення мешканців ґрунту вологою, біоремедіації, збереження біорізноманіття, зменшення надмірної мінералізації органічної речовини і особливо для секвестрації вуглецю.

Слід зазначити, що однією з основних причин погіршення водотривкості агрегатів є антропогене навантаження. В кінцевому результаті призводить до погіршення щільності, яка за даними В.В.Медведєва (2008) досягає 1,3 г/см і більше. Кількість агрономічно цінних водостійких агрегатів в типових і звичайних чорноземах знизилась на 20-28 %.

Нашими дослідженнями встановлено, що на