Тема 6. Локальні фактори ґрунтоутворення

План

1. Вплив виробничої діяльності людини на ґрунтоутворення та екологічні функції ґрунтів.

2. Роль ґрунтових вод у ґрунтоутворенні. Екологічне значення ґрунтових вод.

3. Вулканічний попіл як ґрунтоутворююча порода.

Розглянуті раніше фактори ґрунтоутворення – гірські породи, клімат, живі організми і рельєф – є глобальними. Вони впливають на процеси ґрунтоутворення на всій території суші. Крім глобальних факторів є ряд локально діючих. Це виробнича діяльність людини, ґрунтові води, вулканічний попіл та ін.

1. Вплив виробничої діяльності людини на ґрунтоутворення та екологічні функції ґрунтів

У процесі виробничої діяльності людина за допомогою потужних засобів впливає на навколишнє середовище, в тому числі на ґрунт, що призводить до значних змін в природних екологічних системах, до змін в процесі ґрунтоутворення.

Освоюючи цілинні землі, людина створює сприятливі умови для росту і розвитку культурних рослин. Однак при цьому порушується динамічна рівновага всіх компонентів природного ландшафту: змінюється характер рослинності, склад мікроорганізмів і зоофауни, характер обміну речовин і енергії в системі ґрунт – рослина тощо. Змінюється вплив інших факторів ґрунтоутворення: клімату, рельєфу, материнської породи.

Обробіток ґрунту, регулювання водного режиму (осушення, зрошення, снігозатримання), внесення добрив, хімічні та інші види меліорацій докорінно змінюють хімічний склад ґрунту, його фізичні, теплові і водні властивості.

Таким чином, з початком обробітку цілинного ґрунту починає змінюватися характер ґрунтоутворення. Ґрунт переходить з природної до культурної фази свого розвитку, до культурного процесу ґрунтоутворення. Суть цього процесу спрямовується на утворення потужного гумусного горизонту, який повинен мати високу біологічну активність, високий вміст гумусу, сприятливий структурний склад, оптимальний поживний, тепловий, водний і повітряний режими.

Основними факторами впливу на ґрунт на всіх етапах культурного ґрунтоутворення є культурні рослини, механічний обробіток ґрунту, удобрення та різноманітні меліоративні заходи. Роль даних факторів в ґрунтоутворенні детально вивчають у курсі агрономічного ґрунтознавства.

Систематичне поліпшення властивостей ґрунту і підвищення його родючості шляхом застосування агротехнічних заходів називають окультуренням ґрунту. В окультурених ґрунтах створюються сприятливі умови для росту і розвитку рослин.

2. Роль ґрунтових вод у ґрунтоутворенні. Екологічне значення ґрунтових вод

На значних територіях суші земної кулі ґрунти формуються під прямим впливом ґрунтових вод (гідроморфні ґрунти). Наявність ґрунтових вод на глибині гумусного горизонту і в ґрунтоутворюючій породі є одним з критеріїв оцінки водного режиму ґрунту, його агровиробничих властивостей. Ґрунтова волога може бути тимчасовою, сезонною. Формується вона в результаті інфільтрації дощової, снігової або зрошувальної води. Близький до поверхні водоносний горизонт може утворитись в результаті виходу напорних підземних вод.

Доведено, що ґрунтові води, які залягають на глибині більше 10 – 12 м, не впливають на ґрунтоутворення. При заляганні на глибині 7—10 м вони впливають на ґрунтоутворення через рослини, які засвоюють вологу на цій глибині. Якщо ґрунтові води залягають на глибині 4—7 м, то в нижній частині ґрунтового профілю з’являється капілярна волога, яка несе з собою водорозчинні солі. Постійний приток вологи забезпечує живлення рослин і тим посилює акумуляцію органічної речовини. Крім того, під впливом цієї вологи змінюється хімічний склад нижніх горизонтів ґрунту. Це так звані напівгідроморфні ґрунти. До цієї групи належать чорні тропічні ґрунти, ґрунти прерій і лучних степів.

При незначній глибині ґрунтових вод (1—3 м) капілярна волога бере активну участь в ґрунтоутворенні, в житті рослин, у формуванні хімічного складу ґрунту. У верхніх горизонтах ґрунту акумулюються хімічні сполуки. Значна кількість капілярної вологи витрачається на випаровування і транспірацію. Такі ґрунти називають гідроморфно-акумулятивними, вони часто є засоленими.

Джерела надходження води в ґрунтові води дуже різноманітні. Здебільшого це інфільтрація атмосферних опадів, зрошувальних вод, через русло річки, через іригаційні споруди, надходження паводкових вод тощо.

При високому заляганні ґрунтових вод (1,0—1,5 м) в заплавах і дельтах річок, низинних болотах розвивається глейовий або торфово-глейовий процес ґрунтоутворення. Ґрунтові води в цих умовах є постійно діючим фактором акумуляції механічних часток і хімічних елементів. Тут формуються високородючі гідроморфні заплавні ґрунти (алювіальні лучні, торфо-глейові, дернові, глейові, алювіальні, лучно-болотні).

Своєрідне підводне ґрунтоутворення відбувається на мілководдях заток, озер, водосховищ тощо. Біогенним фактором тут є рослини гідатофіти і гідрофіти (водорості, очерет, стрілолист, рдест, латаття, сусак тощо). На дні водойми накопичується спочатку тонкий глинистий алювій, в який занурені корені рослин. Тут же живе величезна кількість мікроорганізмів, нижчих і вищих тварин. З часом утворюються брижі, драговина, відкладається сапропель, торф.

Екологічне значення ґрунтових вод

Життя всіх організмів пов’язано з водою. Біохімічні процеси у протоплазмі протікають тільки при наявності води. При втраті води (при висиханні) жива речовина гине або переходить в стан анабіозу.

Найважливішим фактором життєдіяльності ґрунтових організмів є ґрунтовий розчин – вода з розчиненими у ній мінеральними, органічними речовинами та газами.

Крім безпосереднього впливу на їх ріст і розвиток, ґрунтова волога модифікує інші екологічні фактори – температуру, аерацію, біологічну активність, доступність елементів живлення. Всі хімічні реакції, коагуляція і пептизація, гідроліз і синтез відбуваються тільки при наявності води.

Наземні рослини постійно витрачають воду, яку засвоюють корені з ґрунту, на випаровування і транспірацію. Фізіологи рослин визначають витрати води транспіраційними коефіцієнтами (кількість води у грамах, необхідна для синтезу одного грама сухої органічної речовини). Кожна рослина має свій транспіраційний коефіцієнт. (Табл. 6.1.)

Таблиця 6.1. Транспіраційний коефіцієнт деяких видів культурних рослин

Назва рослин	Транспіраційний коефіцієнт	Назва рослин	Транспіраційний коефіцієнт
Рис	680	Картопля	640
Жито	630	Соняшник	600
Овес	580	Кавун	580
Пшениця	540	Бавовник	570
Ячмінь	520	Кукурудза	370
Люцерна	840	Просо	300
Квасоля	700	Амарант	300
Конюшина	640	Портулак	280

Витрати води на транспірацію залежить від біологічних особливостей рослин, ступеню забезпеченості їх поживними елементами, агрофізичними властивостями ґрунту, вологістю повітря і вмістом води в ґрунті. За сприятливих екологічних умов транспіраційні коефіцієнти зменшуються.

Вода в ґрунтах перебуває у різних формах і лише частина з них є доступною для рослин.

Основною формою вологи для живлення рослин, основною продуктивною вологою в ґрунті є капілярна вода. Гравітаційна вода також доступна для живлення рослин, але тривале її перебування в ґрунті зумовлює процес заболочування. Частково доступною для живлення рослин є плівчаста вода (багатомолекулярна плівка навколо тонкодисперсних часток ґрунту). Осмотичний тиск клітинного соку кореневих волосків зумовлює надходження цієї форми води у клітину. Запас її швидко витрачається і рослини починають в’янути.

Недоступними для певних рослин є хімічно зв’язана і гігроскопічна (сорбційно зв’язана) вода.

Найменший вміст води в ґрунті при якій рослини починають в’янути називають вологість (або коефіцієнт) в’янення. У більшості випадків вона дорівнює подвоєній кількості гігроскопічної води в ґрунті. Глинисті ґрунти мають високу вологість в’янення, піщані – низьку.

Тривале перебування рослин при наявності в ґрунті тільки недоступної вологи призводять до ряду негативних змін фізіологічних процесів рослин: порушується обмін речовин, затримуються ростові процеси, зменшується асиміляційна здатність організму тощо. Все це призводить до різкого зниження урожаю.

Зайва вода в ґрунті (гравітаційна) призводить до його заболочування. Шкода від заболочування ґрунту виявляється у вимоканні рослин. За таких умов різко послабляється постачання кореневої системи киснем. Крім того, внаслідок погіршення аерації ґрунту в цьому припиняються аеробні і посилюються анаеробні процеси. При цьому в ґрунті нагромаджуються вуглекислота, органічні кислоти, органічні і неорганічні відновні сполуки (метан, сірководень, аміак, сполуки закислого заліза тощо), які є отруйними для коренів рослин та інших живих організмів ґрунту.

Рослини по різному пристосовуються до нестачі чи надлишку води в ґрунті. При нестачі води посухостійкі рослини розвивають потужну глибоку кореневу систему і посилюють всисну силу коренів. Одночасно зменшується втрата води рослиною завдяки своєчасному закриттю продихів, розвитку кутикули, зменшенню листкової поверхні. Багато рослин здатні запасати вологу.

При надлишку води в ґрунті рослини утворюють внутрішню повітроносну тканину (аеренхіму)(кукурудза, рис). В умовах погіршеної аерації рослини розвивають неглибоку кореневу систему у верхньому шарі ґрунту, який краще провітрюється.

Як надмірне зволоження, так і надмірна сухість ґрунту обмежують розвиток багатьох ґрунтових мікроорганізмів. Більшість мікроорганізмів розвиваються при вологості ґрунту від 50% до 60% максимальної вологоємкості ґрунту. При більш високому вмісті води в ґрунті розвиваються анаеробні мікроорганізми. Так Clostridium pasterianum розмножується і успішно здійснює життєдіяльність за повної відсутності повітря в ґрунті (при вологості ґрунту 100 % максимальної вологості).