3.2 Характеристика грунтів

Ґрунт — це верхній шар земної кори невеликої потужності (за виразом В. І. Вернадського «благородна іржа землі»). Саме в цьому поверхневому шарі літосфери відбуваються процеси, пов’язані з кругообігом речовин і потоками енергії.

Чорноземи – багаті темнозабарвлені гуматним гумусом грунти, насичені основами, із зернистою або грудкуватою структурою, що не мають ознак сучасного перезволоження і сформувались під багаторічною трав'янистою рослинністю в континентальному суббореальному поясі. Умови грунтоутворення в зоні розповсюдження чорноземів характеризуються наступною сукупністю факторів. Клімат суббореальний, континентальний, слабоаридний, сезонно контрастний. Сума опадів складає від 350 до 500 мм на рік, Кз = 0,6-1,1, тип водного режиму непромивний. Рельєф різноманітний – у степу рівнинний з добре вираженим мікрорельєфом, у лісостепу – горбисто-хвилястий. Грунтотворні породи переважно леси та лесоподібні суглинки, рідко – елювій вапнякових порід та щільні глини. Щодо останніх питання залишається спірним. Майже всі породи карбонатні, інколи засолені. Чорноземи утворюються під густою трав'янистою степовою рослинністю з потужною кореневою системою. У чорноземній зоні спостерігається явно виражена зональність рослинного покриву. Так, для лісостепу характерне чергування широколистяних лісів з ділянками лучної рослинності, які раніше були зайняті ковилою, типчаком, костром тощо.

Фізико-хімічні властивості чорноземів відмінні. Ці грунти мають потужний грунтово-поглинальний комплекс з великою ЄП (30-70 мг-екв), СНО коливається від 93 до 100%, ГПК майже повністю насичений Са та Mg, реакція середовища близька до нейтральної, нейтральна або слаболужна, висока буферність. Фізичні та водно-фізичні властивості чорноземів добрі, консистенція нещільна, висока вологоємність, добра водопроникність. Щільність твердої фази складає 2,4 г/см куб у Н-горизонті й збільшується до 2,7 г/см куб у материнській породі. Щільність грунту 1,0-1,6 г/см куб, пористість 55-60%. Чорноземи мають оптимальний тепловий режим: добре поглинають енергію сонця, довго зберігають тепло. У західних провінціях вони практично не промерзають, дуже теплі, на північ і на схід тривалість промерзання збільшується, зате зменшується довжина теплого періоду. Водний режим чорноземів сприятливий для процесу гумусоакумуляції, але з точки зору їх сільськогосподарського використання є основним лімітуючим фактором родючості. Чорноземна зона характеризується нестабільним або недостатнім зволоженням. У формуванні водного режиму можна виділити два періоди: 1 – висушування грунту, яке спостерігається влітку та на початку осені; 2 – промочування грунту з перервою на промерзання з осені до весни.

У чорноземах лісостепу тип водного режиму періодично промивний. Поживний режим чорноземів оптимальний: дуже високий вміст валових їх форм, основна частина N знаходиться в органічній формі, але легко вивільняється при мінералізації, багато рухомого фосфору. Чорноземна зона найбільш освоєна, у ній вирощуються всі районовані сільськогосподарські культури, особливо ефективно ці грунти використовуються під зернові високої якості, соняшник, цукровий буряк. Чорноземи – потенційно найродючіші грунти. Головною проблемою їх використання є несприятливий водний режим, тому велике значення має система накопичення та зберігання вологи в грунті, створення лісосмуг, снігозатримання і т.п. Важливим заходом є боротьба з водною (в лісостепу) та вітровою (в степу) ерозією, дотримання правильних сівозмін, насичених грунто-зберігаючими культурами; введення чистих парів, безполицевого обробітку грунту. Хоча грунти добре забезпечені поживними речовинами, внесення мінеральних добрив – умова одержання високих урожаїв. Важливо вносити органічні добрива, щоб зберегти стабільну кількість гумусу, водно-фізичні властивості. При сільськогосподарському використанні дещо змінюється грунтотворний процес: розмикається біологічний кругообіг, значно зменшується кількість рослинного опаду, особливо підземного, тому грунти одержують значно менше органічної речовини, N, Ca, P, К та інших елементів. Зменшується кількість мікрофлори, слабкіше йде оструктурювання, зменшується (і значно) кількість гумусу. Чорноземи як тип степового ґрунту поширені в Україні у межах двох зон — Лісостепу і Степу. Чорноземи утворились внаслідок розвитку дернового ґрунтотворного процесу. Серед інших ґрунтів вони різко виділяються високою природною родючістю, властивостями та будовою ґрунтового профілю. Дерновий процес ґрунтоутворення відбувався під покривом лучно-степової рослинності. На поверхню та в метрову товщу ґрунту надходила значна кількість органічних решток та зольних речовин. їх розкладання відбувалося за участю мікроорганізмів, мікро- і мезофауни. Наявність карбонату кальцію у породі та в профілі ґрунту є причиною насичення ГВК обмінним кальцієм, який сприяє нейтралізації кислих продуктів розкладання органічних речовин та закріпленню гумусових речовин Отже, гумус у чорноземах майже нерухомий, він закріплюється на місці свого утворення, тобто розвивається акумулятивний процес нагромадження гумусу. В зв'язку з цим виділяють дві видозміни розвитку дернового процесу: 1) гумусоутворення на місці (лат. in situ) - процес' розкладу рослинних залишків на місці їх відмирання з послідуючим новоутворенням гумусу без його переміщення по профілю. Таке явище характерне для ґрунтів вододільних територій Степу і частково для південних районів Лісостепу в його східній частині; при нейтральній або слабко- лужній реакції ґрунтового середовища; 2) гумусонагромаджен- ня - процес акумуляції гумусу в поверхневому шарі (горизонті) ґрунту в результаті розкладу рослинних залишків і гумусоутворення in situ і деякого його переміщення вниз з поступовим просочуванням ним ґрунтової маси. Характерно для лісостепових ґрунтів при нейтральній реакції ґрунтового середовища і розвитку потужного гумусового горизонту. При цьому чорноземи набувають сприятливих водно-фізичних та фізико-механічних властивостей Велике значення для акумуляції гумусу мають контрастні кліматичні умови - чергування теплого і холодного сезонів. Висока біологічна активність чорноземів, великии запас поживних речовин зумовлюють їх високу природну родючість. М. В. Ломоносов у своїй праці «О слоях земных» висловив думку про рослинно-наземне походження чорноземів, тобто що чорнозем утворився при гнитті рослинних і тваринних решток за певний період часу. В. В. Докучаев назвав чорнозем «царем» ґрунтів. Профіль чорнозему простий. Він формується за гумусово- акумулятивним типом розподілу речовин. Верхній гумусовий горизонт (Н) має рівномірне темно-сіре забарвлення, у вологому стані майже чорне. Він поступово переходить у темно-сірий з буруватим відтінком горизонт (Hp), де є ледь виражені ознаки ґрунтотворної породи. Із глибиною поступово гумусність зменшується, забарвлення гумусового горизонту стає сірим з жовтувато-бурим відтінком — це горизонт РЯ, потім горизонт Р/7, а нижче знаходиться материнська порода Р. У профілі чорноземів часто помітні сліди діяльності землериїв (ховрахів, хом'яків, кротів та дощових черв'яків). Ходи хребетних землериїв заповнені матеріалом з інших горизонтів і називаються «кротовинами». Загальна потужність профілю чорноземів становить від 150 до 200 см. Гумусовий горизонт орних чорноземів містить від 3 до 8% гумусу, а у верхньому шарі цілинних чорноземів вміст гумусу може досягати 10-12%. Чорнозем як тип ґрунту за своїми генетичними особливостями та властивостями поділяється' на підтипи. В Україні зустрічаються такі підтипи чорноземів: у Лісостепу — типовий, вилугований, опідзолений та реградований; у Степу — звичайний та південний. Серед підтипів виділяються роди, що характеризують чорноземи за глибиною «закипання» карбонатів, розвитком у них процесів осолонцювання та осолодіння. Підтипи та роди поділяються на види за потужністю гумусового горизонту, вмістом гумусу, ступенем вилугованості. Ґрунтовий вбирний комплекс чорноземів насичений здебільшого катіонами Са2+ і Мд2+(відношення Са2+: Мд2+— 7-6:1), що сприяє утворенню агрономічно цінної структури. Реакція ґрунтового розчину чорноземів близька до нейтральної (рН = 6,9...7,2) або слабколужна (рН = 7,2...7,5). Завдяки значному вмісту гумусу і високій біологічній активності чорноземи містять загальний азот (0,2-0,5%), фосфор (0,33-0,16) і валовий калій (1-2,4%). Забезпеченість чорноземів мікроелементами переважно середня. Рис. 7. Будова профілю чернозему типового Чорноземи типові (рис. 7) і вилуговані найбільш поширені в зоні Лісостепу. Найхарактернішою їх ознакою є відносно глибокий (80-120 см і більше) гумусний і гумусований (Н + Нр) горизонти. На глибині 80-90 см і навіть глибше знаходяться видимі карбонати у формі плісняви (псевдоміцелій) та прожилок. Н/к(А) — гумусовий горизонт (0-45-55 см), темно-сірий, на цілині структура грудкувато-зерниста, в орних ґрунтах порохувато-грудкувата, в підорному шарі зернисто-дрібно-грудкувата. У нижній частині є карбонати, зустрічаються червориїни, поодинокі ходи землериїв, перехід поступовий; Нрк(B1) — гумусовий перехідний горизонт (56- 85 см), темно-сірий з буруватим відтінком, нерівномірно гумусованнй, інтенсивно переритий землери- ями, карбонатний з нестійкою зернисто-грудкуватою структурою, пухкий, перехід поступовий; РНк(В2) — перехідний горизонт (86-125 см), слабогумусований, сірий з буруватим відтінком, неміцно-грудкуватий; видимі карбонати у вигляді псевдоміцелію; перехід поступовий; Рhk(ВС) — кротовинний лес (126-180 см), сірий — бурувато-палевий, плямистий завдяки гумусованим «кротовинам»; видимі карбонати; перехід поступовий; Рк(С) — ґрунтотворна порода — лес (180-210), буруватопалевий або палевий, карбонати у вигляді прожилок і псевдоміцелію. У чорноземах вилугованих порівняно з типовими лінія закипання ґрунту від соляної кислоти опущена по профілю нижче на 20-40 і більше сантиметрів і знаходиться у нижньому перехідному горизонті. Переміщення колоїдів півтораоксидів по профілю непомітне. Для чорноземів типових і вилугованих характерна висока переритість профілю землериями. Значні площі в Лісостепу зайняті чорноземами опідзолени- ми (рис. 8). Вони, так само як і темно-сірі опідзолені ґрунти, пройшли степову і лісову стадії розвитку. їх утворення можливе під широколистяними лісами паркового типу з густим травостоєм. Не(А) — гумусовий слабкоелювійований горизонт (0-35-45 см), темно-сірий, іноді білястий від присипки Бі02, орний шар (0-25 см) порохувато- грудкуватий; перехід поступовий; Нрі(АВ) — перехідний слабкоілювійований гумусовий горизонт (45-80 см), темнувато-сірий з буруватістю, горіхувато-грудкуватий, ущільнений, слабкий наліт присипки Бі02, окремі червориїни, поодинокі ходи землериїв; перехід поступовий; РИі(В) — перехідний слабкогумусований ілювійо- ваний (80-120 см) горизонт, сіро-бурий, плямистий, горіхувато-призмо-подібний, у місцях зламу брудно- буре «лакування» колоїдами півтораоксидів; перехід помітний; Рі(ВС) — ілювійована ґрунтотворна порода — лес (121-140 см), слабко і нерівномірно гумусова- ний, сірувато-бурий, грудкуватий, рідкі «кротовини», перехід різкий, хвилястий; Рк(С) — ґрунтотворна порода (141-160 см) — бурувато-палевий або палевий лес, карбонати у вигляді плісняви і прожилок. Рис. 8. Будова профілю чорнозему опідзоленого У профілі чорноземів опідзолених помітна диференціація за елювіально-ілювіальним типом розподілу речовин. В орних чорноземах горизонт Не частково стає орним шаром. Присипка Si02 в горизонті Не, деяке ущільнення в середній частині профілю та буре забарвлення — це ті морфологічні ознаки, за якими відрізняються чорноземи опідзолені від інших підтипів чорноземів. Гранулометричний склад чорноземів опідзолених здебільшого грубопилувато-легкосуглинковий та пилувато-середньосуглин- ковий. Насиченість їх основами 85-95%. Лінія закипання карбонатів від 10%-го розчину HCl знаходиться на глибині 100-150 см. Лісостепова зона — це природна зона помірного поясу, для якої характерне чергування лісової і степової рослинності. Ґрунти формуються за умов несталого зволоження, за яких підзолистий процес ґрунтотворення поєднується з дерновим. Найпоширенішими ґрунтами в зоні є чорноземи та сірі опідзолені. Маючи високу природну родючість, вони є основним об'єктом сільськогосподарського використання. Ґрунти інших типів (солонцюваті, болотні і підзолисті) займають незначні площі. Чорноземи — найродючіші ґрунти в Україні. Вони характеризуються диференціацією профілю (через відсутність розподілу колоїдів, як це спостерігається в підзолистих ґрунтах), сприятливою для розвитку рослин слабокислою або нейтральною реакцією ґрунтового розчину, добрими фізичними властивостями, високим вмістом поживних поживні речовини. За вмістом гумусу чорноземні ґрунти бувають поділяють на малогумусні (3-5%) і середньогумусні (понад 6%). У південній смузі переважають чорноземи типові. Чим важчий гранулометричний склад ґрунту, тим вищий вміст гумусу. Отже, характерною ознакою чорноземних ґрунтів є нагромадження великої кількості стійких гумусових сполук. У метровому шарі ґрунту їх міститься 400-600 т/га. Вміст валового азоту в чорноземах становить 0,2-0,5%, Р2О5 — 0,15-0,30 і К20 — близько 2,0-2,5%. Глибокий гумусовий горизонт із зернисто-грудкуватою структурою обумовлює сприятливі водно-повітряні властивості чорноземних ґрунтів — добру водопроникність, високі вологоємність і аерацію. Чорноземи мають також високу вбирну здатність (30-40 мг·екв/100 г ґрунту). Чорноземи типові мало- і середньогумусні добре насичені кальцієм і магнієм, реакція ґрунтового розчину близька до нейтральної (рН=6,0...6,7), в карбонатних рН=6,8...7,0. У вилугованих відмінах кислотність водної витяжки дещо вища. За гранулометричним складом чорноземи поділяють на супіщані, легко-, середньо- і важкосуглинкові. Залежно від характеру ґрунтоутворюючих порід їх поділяють на чорноземи на лесах і на лесовидних суглинках. Гранулометричний склад чорноземів, що залягають у північному Лісостепу, є більш легким. За ступенем окультурення вони бувають слабко-, середньо і добреокультурені. Такий умовний поділ за окультуренням проведено згідно з агрохімічними аналізами, а також на основі обліку змін фізичних і фізико-хімічних властивостей. Чорноземи типові поділяють на мало- і середньогумусні. Кількість мулистих частинок збільшується. Ці ґрунти добре оструктурені, насичені гідроксидами кальцію і магнію. Реакція ґрунтового розчину нейтральна або слабокисла. Гумусовий шар досягає близько 85-100 см. Чорноземи вилуговані є малоструктурними і за гранулометричним складом переважно крупнопилувато-легкосуглинковими. Вони залягають на знижених елементах рельєфу, де сильніше промиваються і вилуговуються. У зв'язку з цим погіршуються їхні фізичні та біологічні властивості, що перешкоджає нормальному розвитку рослин. У чорноземах вилугованих зменшується вміст Вміст гумусу, зростає кислотність ґрунтового розчину через вимивання карбонатів і заміну іонів Са2+ і Mg2+ на іони Н+. Чорноземи переважають у ґрунтовому покриві Лівобережного Лісостепу України, а в Правобережному більші площі займають сірі лісові ґрунти з кислою реакцією. Серед них поширені світло-сірі, темно-сірі і чорноземи опідзолені (табл. 3.1, 3.2). Сірі опідзолені ґрунти поширені в Лісостепу і на Поліссі. За ступенем опідзолення їх виділяють слабко- середньо- і сильноопідзолені. Вони мають всі ознаки малонасичених основами і малоструктурних ґрунтів. Через низьку структурність і несприятливі водно-повітряні властивості при оранці утворюються брили. Вони швидко осідають після обробітку і легко запливають.

Глибина гумусового елювіального горизонту становить 25-30 см. Нижче розміщені ущільнений ілювіальний горизонт і ґрунтоутворююча порода або лес. Глибина залягання карбонатів становить 80-170 см. За гранулометричним складом ці ґрунти суглинкові. Вміст гумусу в середньому досягає 1,2-2,4%, рН сольової витяжки близько 5,5, гідролітична кислотність 1,7-2,8 мг·екв/100 г ґрунту, сума увібраних основ 4,0-17,3 мг·екв/100 г ґрунту, ступінь насиченості основами — 69,5-88 %. Вміст поживних речовин у цих ґрунтах невисокий. Азоту недостатньо, кількість його залежить від вмісту гумусу. Ступінь забезпеченості ґрунтів фосфором і калієм середній. Вилугувані чорноземи також лісостепові грунти. За морфологічними ознаками займають проміжне положення між опідзоленими й типовими. Відсутня елювіально-ілювіальна (Е-І) диференціація профілю, тобто не спостерігається присипки та ознаки ілювійованості, але карбонати вимиті глибоко (глибше 60 см), найчастіше – в нижній перехідний горизонт. Типові чорноземи зустрічаються в південній частині лісостепу. Мають найхарактерніші морфологічні ознаки чорноземів: потужний гумусований профіль (>80 см), неглибоке залягання карбонатів (у верхньому перехідному горизонті або в його нижній частині), Е-І перерозподіл відсутній, СаСО3 у вигляді псевдоміцелію або трубочок. За гранулометричним складом чорноземи переважно суглинкові, у більшості підтипів відсутні помітні зміни мулистої фракції за профілем, лише в опідзолених існує невеликий її перерозподіл. Хімічний склад чорноземів характеризується рівномірним розподілом SiО2 та R2О3 за профілем, за винятком опідзолених. У Н-горизонті акумулюються N, P, S та інші біофільні елементи, більшістю грунти вилугувані від водорозчинних сполук. Гумусу в чорноземах багато, до 12%, гумусовий профіль прогресивно-акумулятивний, склад гумусу гуматний, гумусові кислоти високо конденсовані, переважають їх фракції, пов'язані з Са, майже цілком відсутні вільні фульвокислоти. Максимальний вміст гумусу в чорноземах типових, на північ та на південь від зони їх розповсюдження кількість гумусу зменшується.