- •Грунтознавство
- •1. Предмет і завдання грунтознавства
- •10. Біогеохімія грунтоутворення та грунтотворний процес
- •11. Систематика, класифікація та загальні закономірності географії грунтів
- •12. Грунти арктичних і тундрових областей
- •13. Грунти бореальних областей
- •14. Грунти суббореальних областей
- •15. Грунтовий покрив субтропіків
- •1. Предмет і завдання грунтознавства
- •1.1. Поняття про грунт
- •1.2. Грунтознавство як наука, його основні положення
- •1.3. Короткий огляд історії вивчення грунту
- •1.4. Розвиток грунтознавства в Україні
- •1.5. Методологія і методи дослідження грунту
- •1.6. Місце та роль грунту в природі й діяльності людини
- •1.7. Значення грунтознавства для фізичної географії, екології та охорони навколишнього середовища
- •Контрольні питання
- •2. Морфологія грунту
- •2.1. Фазовий склад грунту
- •2.2. Морфологічна будова грунту
- •2.3. Основні морфологічні ознаки генетичних горизонтів
- •2.3.1 .Забарвлення грунту
- •2.3.2. Структура грунту
- •I тип: 1 – крупногрудкувата; 2 – грудкувата; 3 – дрібногрудкувата;
- •2.3.3. Гранулометричний склад грунту
- •2.3.4. Складення грунту
- •2.3.5. Новоутворення і включення
- •2.4. Грунтовий профіль, грунтові горизонти та їх індексація
- •2.5. Переходи між горизонтами в профілі
- •Контрольні питання
- •3. Вивітрювання, грунтоутворюючі породи і мінеральна частина грунту
- •3.1. Вивітрювання гірських порід
- •3.2. Грунтоутворюючі породи та їх категорії
- •3.3. Первинні мінерали
- •3.4. Вторинні мінерали
- •3.5. Фізичні властивості грунтів і порід
- •Контрольні питання
- •4. Хімічний склад мінеральної частини грунту
- •4.1. Загальний хімічний склад грунтів
- •4.2. Хімічні елементи та їх сполуки у грунтах
- •Контрольні питання
- •5. Органічна речовина грунту
- •5.1. Джерела гумусу у грунті
- •5.2. Перетворення органічних речовин у грунті та процес гумусоутворення
- •5.3. Гумус: склад, властивості
- •5.4. Органо-мінеральні сполуки в грунті
- •5.5. Груповий та фракційний склад гумусу
- •5.6. Екологічне значення гумусу та регулювання його вмісту
- •5.7. Географічні та екологічні закономірності розповсюдження гумусових речовин
- •Контрольні питання
- •6. Грунтові колоїди та поглинальна здатність грунту
- •6.1. Склад грунтових колоїдів та їх головні ознаки
- •6.2. Фізичний стан грунтових колоїдів
- •6.3. Природа та види поглинальної здатності грунтів
- •6.4. Грунтовий поглинальний комплекс та його характеристики
- •6.5. Екологічне значення поглинальної здатності
- •Контрольні питання
- •7. Рідка та газова фази грунту
- •7.1. Стан і форми води в грунтах
- •7.2. Водно-фізичні властивості грунту
- •7.3. Грунтовий розчин
- •7.4. Кислотність грунтів, її форми
- •7.5. Лужність грунтів та її форми
- •7.6. Окисно-відновний режим грунтів
- •7.7. Грунтове повітря
- •Контрольні питання
- •8. Родючість грунту
- •8.1. Фактори і закономірності природної родючості грунтів
- •8.2. Категорії грунтової родючості, їх суть і коротка характеристика
- •8.3. Підвищення родючості та окультурювання грунтів
- •8.4. Закон "спадаючої родючості грунтів", його критика
- •Контрольні питання
- •9. Фактори грунтоутворення
- •9.1. Поняття про фактори грунтоутворення
- •9.2. Роль живих організмів у грунтоутворенні
- •9.2.1. Роль первинних продуцентів у процесах грунтоутворення
- •9.2.2. Водорості та лишайники – "піонери" грунтоутворення
- •9.2.3. Грунтова фауна та грунтоутворення
- •9.2.4. Роль мікроорганізмів у грунтоутворенні
- •9.2.5. Біогенне структуроутворення
- •9.3. Клімат як фактор грунтоутворення, його характерні особливості
- •9.3.1. Водний режим грунтів
- •Мертвий горизонт
- •9.3.2. Теплові властивості й тепловий режим грунтів
- •9.4. Роль у грунтоутворенні материнської породи, рельєфу місцевості
- •9.5. Значення віку і господарської діяльності людини у грунтоутворенні
- •Контрольні питання
- •10. Біогеохімія грунтоутворення та грунтотворний процес
- •10.1. Біосфера Землі, її характерні особливості
- •10.2. Поняття про природну систему, її будову, властивості та структурну організацію
- •10.3. Великий геологічний кругообіг речовин
- •10.4. Кора вивітрювання, типи кори вивітрювання
- •10.5. Малий біологічний кругообіг речовин
- •10.6. Міграційні потоки елементів
- •10.7. Геохімічні бар'єри та ареали акумуляції
- •10.8. Баланс грунтоутворення
- •10.9. Загальна схема грунтоутворення
- •10.10. Концепція елементарних грунтотворних процесів та їх характеристика
- •10.11. Тип грунтоутворення
- •Контрольні питання
- •11. Систематика, класифікація та загальні закономірностігеографії грунтів
- •11.1. Поняття про класифікацію грунтів
- •11.2. Закономірності розміщення грунтів на земній поверхні
- •11.3. Основи грунтово-географічного районування. Грунтово-біокліматичні пояси, області, зони, провінції, округи, райони
- •11.4. Грунтово-географічне районування та загальна схема грунтового покриву України
- •Контрольні питання
- •12. Грунти арктичних і тундрових областей
- •12.1. Арктичні грунти
- •12.2. Тундрові глейові грунти
- •Контрольні питання
- •13. Грунти бореальних областей
- •13.1. Підзолисті грунти тайгово-лісової зони
- •13.2. Дерново-підзолисті грунти
- •13.3. Мерзлотно-тайгові грунти
- •13.4. Болотні грунти
- •13.5. Дернові грунти
- •13.6. Болотно-підзолисті грунти
- •Контрольні питання
- •14. Грунти суббореальних областей
- •14.1. Грунтовий покрив суббореальних лісових областей. Бурі лісові грунти
- •14.2. Грунти суббореальних степових областей
- •14.2.1. Грунти зони Лісостепу
- •14.2.1.1. Сірі лісові грунти
- •14.2.1.2. Чорноземи Лісостепу
- •14.2.2. Чорноземи степу
- •14.2.3. Грунти сухого степу
- •14.2.4. Засолені грунти
- •14.2.4.1. Засолені грунти, солончаки
- •14.2.4.2. Солонці
- •14.2.4.3. Солоді
- •14.3. Грунти суббореальних напівпустель. Бурі напівпустельні грунти
- •14.4. Грунти суббореальних пустель
- •14.4.1. Сіро-бурі пустельні грунти
- •14.4.2. Пустельні примітивні грунти
- •14.4.3.Такири
- •Контрольні питання
- •15. Грунтовий покрив субтропіків
- •15.1. Грунти вологих субтропічних лісів
- •15.2. Грунти сухих (ксерофітних) субтропічних лісів і чагарникових степів
- •15.2.1. Коричневі грунти
- •15.2.2. Сіро-коричневі грунти
- •15.3. Грунти субтропічних напівпустель і пустель
- •Контрольні питання
- •16. Грунтовий покрив тропіків
- •16.1. Грунти постійно вологих тропічних лісів
- •16.2. Грунти сезонно-вологих лісів і високотравних саван
- •16.3. Грунти тропічних ксерофітних лісів
- •16.4. Грунти тропічних сухих саван
- •16.5. Грунти тропічних напівпустель і пустель
- •Контрольні питання
- •17. Алювіальні грунти
- •17Л. Заплавне грунтоутворення
- •17.2. Класифікація та властивості алювіальних грунтів
- •17.3. Сільськогосподарське використання алювіальних грунтів
- •Контрольні питання
- •18. Гірські грунти
- •18.1. Загальні особливості грунтоутворення на гірських схилах
- •18.2. Особливості будови, складу і властивостей гірських грунтів
- •18.3. Грунти Українських Карпат
- •18.4 Сільськогосподарське використання гірських грунтів
- •Контрольні питання
- •19. Охорона грунтів
- •19.1. Завдання охорони грунтів
- •19.2. Патологія грунтового профілю та генетичних горизонтів
- •19.2.1. Охорона грунтів від ерозії та дефляції
- •19.2.2. Охорона грунтів від переущільнення
- •19.2.3. Виведення грунтів з діючих екосистем та рекультивація порушених ландшафтів
- •19.3. Порушення біоенергетичного режиму едафотопів та екосистем
- •19.3.1. Захист грунтів від девегетації та дегуміфікації
- •19.3.2. Грунтовтома, токсикоз та виснаження едафотопів
- •19.4. Порушення водного і хімічного режиму едафотопів
- •19.4.1. Опустелювання грунтів
- •19.4.2. Селі та зсуви
- •19.4.3. Захист грунтів від процесів вторинного засолення, осолонцювання і злитизації
- •19.4.4. Вторинна кислотність грунтів
- •19.4.5. Охорона грунтів від переосушення
- •19.5. Забруднення та хімічне отруєння грунтів
- •19.5.1. Захист грунтів від забруднення агрохімікатами
- •19.5.2. Захист грунтів від впливу продуктів техногенезу
- •19.6. Патологія грунтів і здоров'я людини
- •19.7. Моніторинг грунтів
- •Контрольні питання
- •Термінологічний словник
- •Список рекомендованої літератури Основна
- •Додаткова
7.5. Лужність грунтів та її форми
Лужна реакція грунтових розчинів і водних витяжок може бути зумовлена різними за складом сполуками:
1) карбонатами і гідрокарбонатами лужних і лужноземельних елементів, силікатами, алюмінатами, гуматами натрію, Na2СО3, К,СО3, СаСО3, MgСО3, -COONa;
2) згідно з теорією кислот і основ, лужна реакція може бути зумовлена аніонами слабких кислот, які переходять із твердої фази грунтів у грунтові розчини й водні витяжки і можуть виявляти основні властивості.
Визначальним моментом у створенні лужної реакції є присутність у грунті гідролітично-лужних солей слабких кислот і основ: карбонатів натрію і калію, гідрокарбонатів натрію і калію, карбонатів кальцію і магнію, гідрокарбонату кальцію і магнію. Так само себе ведуть гумати і фульвати лугів.
За аналогією з кислотністю, розрізняють актуальну (активну) і потенційну лужності грунту.
Актуальна лужність зумовлена наявністю у грунтовому розчині гідролітично лужних солей, при дисоціації яких утворюється гідроксильний іон (ОН):
При характеристиці актуальної лужності природних вод і грунтових розчинів розрізняють загальну лужність, лужність від нормальних карбонатів і лужність від гідрокарбонатів. Ці види лужності розрізняють по граничних значеннях рН. Лужність грунту визначають шляхом титрування водної витяжки або грунтового розчину кислотою у присутності різних індикаторів і виражають у міліграм-еквівалентах на 100 г грунту .
Загальна лужність визначається титруванням за індикатором метилоранжем. Лужність від нормальних карбонатів є результатом обмінних реакцій в грунтах, які вміщують натрій. Вона проявляється також у результаті життєдіяльності сульфат-редукуючих бактерій, які відновлюють в анаеробних умовах і в присутності органічної речовини солі натрію з утворенням соди. Визначається вона титруванням у присутності фенолфталеїну.
Потенційна лужність проявляється у грунтах, що містять натрій. При взаємодії грунту з вуглекислотою поглинутий натрій у ГПК заміщується воднем і з'являється сода, яка підлуговує розчин:
Дуже лужна реакція несприятлива для більшості рослин. Висока лужність зумовлює низьку родючість багатьох грунтів, несприятливі фізичні та хімічні їх властивості. При рН біля 9-10 грунти відзначаються великою в'язкістю, липкістю, водонепроникністю у вологому стані, значною твердістю, зцементованістю і безструктурністю у сухому стані.
Для хімічної меліорації лужних грунтів необхідно замінити обмінний натрій на кальцій і нейтралізувати вільну соду:
Хімічна меліорація лужних грунтів відбувається шляхом внесення гіпсу, нітратів кальцію або матеріалів, які містять гіпс, сірчаної кислоти, сульфату заліза, піритових огарків або сірки. Сірка, окислюючись до сірчаної кислоти, взаємодіє з карбонатом кальцію грунтів, утворюючи сірчанокислий кальцій, який діє на соду і поглинутий натрій. Меліорація злісних содових солончаків проводиться методом кислування сірчаною кислотою з подальшими промиваннями при штучному дренажі.
7.6. Окисно-відновний режим грунтів
Грунт – це складна окисно-відновна (ОВ) система. В ньому проходять реакції окиснення й відновлення. Під окисненням розуміють: приєднання кисню, віддачу водню, віддачу електрона. В грунті існує багато окисно-відновних систем. Вони бувають:
а) зворотними (в яких у процесі зміни ОВ режиму не змінюється сумарний запас компонентів): Fe3+ —» Fe2+; Mn4+ —» Mn2+;
б) незворотними (в процесі зміни ОВ режиму втрачається ряд речовин у вигляді газів, осаду): NO3- —» NО2 —» N2
Більша частина цих реакцій пов'язана з мікробіологічними процесами, має біохімічну природу. Головним окиснювачем у грунті є молекулярний кисень грунтового повітря й розчину.
Основними характеристиками інтенсивності та напрямку ОВ процесів у грунті є:
1. Окисно-відновний потенціал (ОВП) – відображає сумарний ефект ОВ системи грунту в даний момент, різниця потенціалів, яка виникає між грунтовим розчином і електродом із інертного металу (платини), поміщеного в грунт:
де [Ox],[Red] – концентрація окиснювачів і відновлювачів у даній системі; R – універсальна газова постійна, Дж/(моль-К); Т – абсолютна температура, К ; F – число Фарадея, Кл; п – число зарядів, що переносяться іоном; Ео – нормальний потенціал, коли [Ox]:[Red]=l.
2.ОВП по відношенню до водню називається Eh.
Eh коливається від 100 до 800 мВ, інколи стає від'ємним. Його оптимальні значення – від 200 до 750 мВ. Якщо показники вищі, спостерігається аеробіозис в грунті (при цьому відчувається нестача заліза, марганцю, пригнічуються рослини, у них проявляється хвороба – хлороз). При зменшенні Eh до 200 і нижче розвиваються анаеробні процеси, втрачаються нітрати, появляються сірководень, метан, збільшується концентрація закисного заліза, відчувається дефіцит фосфору тощо.
3. Оскільки ОВП в певній мірі пов'язаний з рН, то для одержання порівняльних даних в середовищах з різною кислотністю Кларк запропонував використовувати показник rH2: rH2=Eh/30+2pH. Якщо rН2 більше 27 – в грунті переважає окиснення, менше 27 – відновлення.
Залежність ОВП від режиму вологості. Вологість грунту, надлишкове зрошення, погіршення аерації, внесення свіжої органічної речовини призводить до зниження ОВП. ОВП може знизитися з 500-600 до 200-300 мВ, а при затопленні – до -100-200 мВ. Навпаки, при висиханні грунтів, поліпшенні аерації, газообміну потенціал грунту підвищується. З динамікою вологості зв'язана мікробіологічна діяльність, розкладання органічної речовини. Опади забезпечують надходження у грунт 02 і ОВП не змінюється. Утворення кірки на поверхні спричиняє погіршення аерації і зниження ОВП. Зниження пористості аерації до 10% порушує надходження кисню до грунту і призводить до зниження ОВП. Вміст у грунтовому повітрі СО2 зумовлює виникнення у грунті відновних умов. Температурний режим опосередковано впливає і на зміну ОВП, і на мікроорганізми, утворюючи відповідні продукти їх життєдіяльності.
Роль ОВ процесів у грунтоутворенні і родючості грунтів. ОВ процеси зв'язані з процесами перетворення рослинних решток, накопичення гумусу. Надлишкове зволоження уповільнює розклад органічної речовини, утворюються фульвокислоти. При змінах зволоження і висушування, відновлення й окиснення виникають процеси розкладу органічної речовини, решток; дегуміфікації.
ОВ-режим впливає на співвідношення у грунті елементів з різним ступенем окиснення. При відновленні сполук заліза і марганцю підвищується їх розчинність, рухомість, вони мігрують по профілю.
За характером ОВ-режиму грунти поділяються на групи:
- грунти з абсолютним пануванням окиснювальної обстановки (автоморфні грунти степів, напівпустель, пустель – чорноземи, каштанові, сіро-коричневі, бурі напівпустельні, сіроземи тощо);
- грунти з пануванням окиснювальних умов при можливому прояві відновлювальних процесів в окремі вологі роки або сезони (автоморфні грунти тайгово-лісової зони, вологих субтропіків – підзолисті, дерново-підзолисті, червоноземи, жовтоземи тощо);
- грунти з контрастним ОВ-режимом (напівгідроморфні різновиди підзолистих, дерново-підзолистих, бурих лісових грунтів тощо);
- грунти зі стійким відновлювальним режимом (болотні, гідроморфні солончаки, солоді тощо).
З відновними явищами зв'язаний розвиток у сезонно надлишково зволожених грунтах елювіально-глейового процесу, формування елювіальних горизонтів. При зміні відновних умов на окисні виникають залізо-марганцеві новоутворення: ортштейни, бобовини, плівки і тощо. Поживний режим складається несприятливо як при різко окисних, так і при різко відновних умовах: анаеробіоз призводить до накопичення у грунтах NH3, CH4, H,S і т.п. Головні прийоми регулювання ОВ-умов – оптимізація водно-повітряного режиму грунтів.