3 Походження і розвиток ґрунту

3.1 Загальна схема ґрунтоутворення

Теорію походження і розвитку ґрунту в минулому розробляли В.В.Докучаєв, П.А. Костичев, М.М. Сибірцев, В.Р. Вільямс, П.С. Косович, К.К. Гедройц та інші вчені ґрунтознавці.

У розвитку сучасних теоретичних уявлень про ґрунтоутворюючий процес велику роль відіграли роботи Г.П. Герасимова, В.А. Ковди, Б.Б.Полинова, І.В. Тюріна, О.А. Роде, С.П. Ярилова та інших дослідників.

Ґрунтоутворення – це процес, який здійснюється в результаті тривалої взаємодії маси материнської гірської породи із живими організмами, продуктами їх життєдіяльності та елементами гідросфери й атмосфери. Водночас для утворення материнської або ґрунтоутворюючої породи вихідна гірська порода насамперед повинна пройти стадію вивітрювання.

Розглядаючи загальну схему ґрунтоутворюючого процесу і взаємовідношення процесів механічного і фізико-хімічного вивітрювання з процесом біохімічного ґрунтоутворення, розрізняють два природні кругообіги речовини: великий геологічний та малий біологічний.

Під великим геологічним кругообігом розуміють геологічні процеси перетворення і переміщення маси гірської породи, які здійснюються протягом геологічних епох. Вода океану, безперервно випаровуючись із поверхні, у вигляді дощу випадає на сушу, насичує кору вивітрювання та розчиняє частину сполук, мінералів і з ними знову стікає в океан.

Там ці сполуки частково відкладаються, а частина їх стає поживою для представників рослинного і тваринного світу океану, а потім разом із виловленими морськими тваринами, рибами і рослинами повертаються знову на сушу.

Однак більшість елементів живлення, що зносяться в океан, залишається там у вигляді простих мінеральних сполук, відмерлих морських організмів та продуктів їх життєдіяльності, бере участь в утворенні нових морських осадових порід. Через декілька геологічних віків та епох ці породи знову братимуть участь в утворенні суші.

Таким чином, у випадку геологічного кругообігу утворюється пухка кора вивітрювання у вигляді різних за походженням осадових порід, у тому числі і елювію, магматичних та метаморфічних гірських порід. Якраз у корі вивітрювання створюються передумови для посилення рослинності й розвитку ґрунтоутворення, оскільки материнська порода вже володіє пористістю, водо- і повітропроникністю та містить певну кількість поживних елементів рослин у доступній для них формі.

Малий геологічний кругообіг здійснюється в результаті синтезу і руйнування органічної речовини за допомогою зелених рослин та безхлорофільних мікроорганізмів.

Основною ланкою біологічного кругообігу речовини є фотосинтез, завдяки якому на Землі щорічно утворюється близько 115 млрд. т органічної речовини. У процесі фотосинтезу рослини засвоюють з атмосфери близько 170 млрд. т СО₂ і фотохімічно розкладають близько 130 млрд. т Н₂О з виділенням з неї 115 млрд. т О₂. Рослини щорічно залучають до утворення органічної речовини 2 млрд. т азоту, 6 млрд. т фосфору й інших елементів зольного живлення.

За умови посилення живих організмів на вивітрених кристалічних породах відбувається перерозподіл і нагромадження елементів зольного живлення у верхній частині породи. Ці процеси відбуваються завдяки кореневій системі рослин, яка проникаючи в породу, поглинає з неї кальцій, магній, сірку, фосфор та інші поживні елементи і переносить їх наверх у зону максимального залягання коренів та надземну частину рослин.

У процесі розкладання органічних залишків утворюється комплекс складних органічних сполук у вигляді темної маси, що називається перегноєм або гумусом. Гумус поступово нагромаджується у верхній частині породи, надаючи їй темне забарвлення і цілий ряд зовсім нових властивостей. Звичайно паралельно з утворенням гумусу відбувається і процес його розкладу мікроорганізмами.

Характерною особливістю ґрунтоутворення є також синтез мінеральних сполук – простих солей і глинистих мінералів – під впливом живої рослинності, продуктів їх розкладу та атмосферних чинників. Одночасно із синтезом відбуваються і руйнування мінералів, завдяки чому мінералогічний склад ґрунту стає дещо іншим порівняно з мінералогічним складом материнської породи.

І, накінець, у процесі ґрунтоутворення відбувається перерозподіл частини мінеральних та органічних сполук, у результаті чого формується ґрунтовий профіль.

Характер проходження окремих стадій ґрунтоутворення зумовлений комплексом чинників у різних природно-кліматичних зонах земної кулі.

Стадія початкового ґрунтоутворення часто збігається з процесом вивітрювання скельних гірських порід. Ця стадія триває досить довго. Малопотужний профіль слабко диференційований на генетичні горизонти.

Стадія розвитку ґрунту відбувається на пухких відкладах великої потужності і завершується диференціацією профілю на генетичні горизонти. Ця стадія відбувається інтенсивно.

Стадія рівноваги триває невизначений час. Між ґрунтом і комплексом чинників підтримується динамічна рівновага.

У процесі еволюції екологічної системи елементи ландшафту (чинники ґрунтоутворення) можуть зазнавати тих чи інших змін (зміна клімату, рослинності, порушення екосистеми людиною та ін.). Такі зміни зумовлюють зміни в процесі ґрунтоутворення. Настає стадія еволюції ґрунту, яка зумовлює перехід його до нової стадії рівноваги нового ґрунту з новим профілем.

Взаємодія малого ( біологічного) і великого геологічного кругообігу проявляється через ряд протилежно спрямованих процесів, які відбуваються в ґрунті під час його формування. Б.Г. Розанов (1988) наводить ряд таких процесів :

- руйнування первинних і вторинних мінералів – неосинтез мінералів;

- біологічна акумуляція елементів в ґрунті – засвоєння хімічних елементів організмами з ґрунту;

- гідрогенна акумуляція елементів у ґрунті – геохімічне винесення елементів з ґрунту;

- розкладання органічних сполук – синтез нових органічних сполук;

- вбирання іонів з розчину твердою фазою ґрунту – перехід іонів з твердої фази в розчин;

- розчинення речовин – випадання речовин в осад;

- пептизація колоїдів – коагуляція колоїдів;

- низхідний рух розчинів – висхідний рух розчинів;

- зволоження ґрунтової маси – висихання ґрунтової маси;

- набухання ґрунту – усадка ґрунту;

- нагрівання ґрунту – охолодження ґрунту;

- окислення – відновлення;

- фіксація азоту – денітрифікація.

Сукупність цих процесів і становить загальний процес ґрунтоутворення. Багато з цих процесів мають циклічний характер.

Всі ґрунтоутворюючі процеси О.А. Роде поділив на макропроцеси і мікропроцеси. Мікропроцес охоплює весь профіль ґрунту в цілому, а мікропроцеси відбуваються в межах ізольованих ділянок ґрунтового профілю. Мікропроцеси, які є специфічними для ґрунтоутворення, І.П.Герасимов назвав елементарними ґрунтовими процесами (ЕГП). Цей термін набув загального визнання серед ґрунтознавців.

Аналізуючи та узагальнюючи концепції О.А. Роде і І.П. Герасимова, Б.Г. Розанов (1988) всі ЕГП поділив на сім груп, а саме:

- біогенно-акумулятивні (гумусоутворення, торфоутворення);

- гідрогенно-акумулятивні (засолення, оруднення, загіпсовування);

- метаморфічні (оглеєння, озалізнення, сіалітизація);

- елювіальні ( вилуговування, опідзолення, осолодіння);

-ілювіально-акумулятивні (підзолисто-ілювіальний, глинисто- ілювіальний);

- педотурбаційні (спучування, розтріскування, кріотурбація);

- деструктивні (ерозія, дефляція, поховання).

Таким чином, процес ґрунтоутворення – це сукупність різноманітних елементарних ґрунтових процесів, які формують склад твердої фази ґрунту, розчину і ґрунтового повітря, будову і властивості ґрунту.