Loading AI tools
поверхневий шар літосфери Землі З Вікіпедії, вільної енциклопедії
Ґрунт (від нім. Grund — земля, основа) — самостійне природно-історичне органо-мінеральне тіло, що виникло у поверхневому шарі літосфери Землі в результаті тривалого впливу біотичних, абіотичних і антропогенних факторів, має специфічні генетико-морфологічні ознаки і властивості, що створюють для росту і розвитку рослин відповідні умови.
Чорнозем; |
Бурий лісовий ґрунт; |
Підзол; |
Сучасна наука про ґрунти — ґрунтознавство — визначає ґрунт як складову частину педосфери разом з іншими біокосними тілами — ґрунтоподібними тілами (педолітами), ґрунтовими плівками, підґрунтовим ярусом біосфери. У докучаївському генетичному ґрунтознавстві загальноприйнятим є субстанційно-функціонально-атрибутивне визначення, за яким ґрунт — це складна поліфункціональна і полікомпонентна відкрита багатофазна структурна система в поверхневому шарі кори вивітрювання гірських порід, що володіє родючістю, і є комплексною функцією гірської породи, організмів, клімату, рельєфу та часу[1]. Ґрунтова школа США[2] має загалом аналогічне визначення ґрунту, за яким ґрунт — це природне тіло, що складається з твердих (мінеральних і органічних) речовин, рідини і газів, утворюється на поверхні землі, має горизонтальне поширення і характеризується одним чи двома послідовними горизонтами або шарами, які відрізняються від вихідного матеріалу в результаті накопичення, виносу, зміни і перетворення енергії та матерії і здатне підтримувати коріння рослин в природному середовищі. Світова реферативна база ґрунтових ресурсів (WRB) використовує ширший підхід, називаючи ґрунтом будь-який об'єкт, що формує частину епідерми Землі; у WRB ґрунт — це будь-який матеріал у межах 2 м від поверхні Землі, що контактує з атмосферою (за винятком ділянок із суцільним льодом, водних тіл, глибших від 2 м, живих організмів).
Ґрунт серед інших фізичних тіл Землі живої (організми) і косної (гірські породи та мінерали) природи займає особливе проміжне положення, будучи так званим «біокосним тілом природи». У його складі беруть участь як мінеральні, так і органічні речовини, у тому числі велика група специфічних сполук — ґрунтовий гумус. Невіддільну частину ґрунту — його живу фазу — складають живі організми: кореневі системи рослин, тварини різного розміру, що живуть у ґрунті, величезна різноманітність мікроорганізмів. Однак глибше розуміння сутності ґрунту передбачає, що його основні ознаки не специфічні[3]: ґрунт є біокосним тілом, але є й інші біокосні тіла; ґрунт є багатофазною системою, але є й інші багатофазні системи, включно із живою фазою; чинники, що їх називають ґрунтотворними, формують також інші природні тіла; не лише ґрунти володіють біопродуктивністю.
Виділяють дві групи функцій, що виконують ґрунти у біосфері: глобальні та біогеоценотичні[4].
Глобальні екологічні функції ґрунтів:
Ґрунт є найважливішим компонентом біогеоценозів і виконує в ньому біогеоценотичні функції. Ґрунт це умова існування і еволюції організмів:
У ґрунті акумулюються і трансформуються речовини і енергія, що знаходиться чи поступає до нього. Ґрунт виконує санітарні функції. Ґрунт є буфером і захисним біогеоценотичним екраном.
Ґрунт як природно-історичне тіло володіє родючістю, яка визначається комплексом його взаємозв'язаних механічних, фізичних, хімічних, фізико-хімічних і біологічних властивостей, що обумовлюють життєдіяльність рослинних організмів. Родючість ґрунту — біологічна якісна властивість, яка відрізняє ґрунт від гірської породи і робить це природне утворення основним засобом сільськогосподарського виробництва та об'єктом застосування праці.
Родючість — це здатність ґрунту задовольняти потреби рослин в елементах живлення, волозі, повітрі, а також забезпечувати умови їхньої нормальної життєдіяльності для створення ними відповідної біомаси (врожаю). Але рівень родючості ґрунту в одних і тих самих умовах буде неоднаковий для різних як природних, так і культурних рослин.Родючість ґрунту - це результат розвитку природного ґрунтоутворення та окультурення ґрунту при використанні його у сільському господарстві. [7] Родючість ґрунту — явище відносне, вона залежить не тільки від властивостей ґрунту, а й від рослин, які культивуються на ньому. Поняття «родючість ґрунту» не ідентичне «продуктивності», і його слід застосовувати тільки в агрономічному значенні. Біопродуктивністю володіють всі біокосні тіла, наприклад води океану. Часто високопродуктивні рослинні формації (хвойні ліси в субарктичній зоні, очеретяні зарості) формуються на бідних ґрунтах, родючість яких при розорюванні буде дуже низькою.
Рівень родючості ґрунту залежить від його окремих властивостей та грунтово-екологічних режимів — біоенергетичного (світло, тепло), поживного, водно-повітряного, кислотно-лужного, окисно-відновлювального, сольового та інших.
Чинники ґрунтотворення — це елементи природного середовища, під впливом яких утворюються ґрунти. Системне сприйняття ґрунту як функції агентів-ґрунтоутворювачів започатковане В. В. Докучаєвим. Ним виділено п'ять факторів ґрунтотворення: клімат, материнські гірські пори, рослинні і тваринні організми, особливо нижчі, рельєф і висота місцевості, геологічний вік країни. Функціональне визначення ґрунту виражають у вигляді моделі: S = f(d, o,r, p,t…) де S — ґрунт, d — клімат, o — організми, r — рельєф, p — порода, t — час (Jenny[en], 1941[8]). Докучаєвська формула «ґрунти — фактори», доповнена І.П.Герасимовим[ru] (1973) так званими «передавальними механізмами» і тепер сприймається у вигляді послідовності: фактори ґрунтотворення → процеси ґрунтотворення → ґрунти (профіль, властивості).
Клімат, материнські породи і організми для ґрунтів є матеріальними донорами речовини і енергії. Рельєф є чинником-ретранслятором, що перерозподіляє речовину і енергію по поверхні Землі. Час є мірою розвитку і зміни усіх явищ і процесів.
Новітнім чинником ґрунтотворення є господарська діяльність людини (антропогенний чинник), що впливає як безпосередньо, так і побічно через інші чинники ґрунтотворення, зумовлюючи реградацію чи деградацію ґрунтів.
Серед загальних принципів генетичного ґрунтознавства, в якому ґрунт розглядається як самостійне природно-історичне тіло в його функціональній залежності від інших природних тіл і явищ, виділяють такі:
Єдиної загальноприйнятої класифікації ґрунтів не існує. Поряд з міжнародною (Класифікація ґрунтів ФАО, яку змінила в 1998 році WRB) у багатьох країнах світу діють національні системи класифікації ґрунтів, часто засновані на принципово різних підходах. У міру нагромадження нових фактів раніше створені класифікаційні системи переглядаються та уточнюються. У колишньому СРСР, незважаючи на єдність науково-теоретичних основ і методичних підходів на принципах генетичного ґрунтознавства, також існували розбіжності між окремими республіками в розробці класифікаційної проблеми.
До тепер українські і російські ґрунтознавці продовжують активно використовуватися класифікацію ґрунтів СРСР 1977 року[9], яку називають факторно-генетичною. Ця класифікація була підготовлена на основі «Вказівок щодо класифікації та діагностики ґрунтів», випущених у 1967 році Ґрунтовим інститутом ім. В. В. Докучаєва, та схвалена Науково-технічною Радою і Головним управлінням землекористування і землеустрою Міністерства сільського господарства СРСР як керівництво під час проведення ґрунтових обстежень і вишукувань, робіт по держобліку земель та земельного кадастру. Вона передбачала такі таксономічні одиниці:
Приклад:
Детальна типологія ґрунтів України подана у вигляді номенклатурних списків для великомасштабних ґрунтових обстежень[10].
Класифікація ґрунтів України, що сьогодні використовується за вимогами ДСТУ, створена на генетичних принципах, а її параметри анонсовані 1988 року[11]. У ній використані традиційні в українському ґрунтознавстві підходи, рівень знань і базу даних щодо генезису та властивостей ґрунтів України. Класифікація містить такі таксономічні одиниці:
У 2005 році в Україні запропонована класифікація ґрунтів генетично-субстантивного типу. Вона включає такі таксономічні одиниці: тип — підтип — рід — вид — варіант — літологічна серія[12],[13].
У 2004 році спеціальною комісією Ґрунтового інституту ім. В.В.Докучаєва[ru] під керівництвом Л. Л. Шишова, підготовлена нова, так звана «субстантивно-генетична» класифікація ґрунтів Росії[14], що є розвитком класифікації 1997 року. У 2008 році вона була уточнена виданням «Полевого определителя почв»[15]. Характерною особливістю нової класифікації можна назвати відмову від залучення для діагностики факторно-екологічних та режимних параметрів, що важко діагностуються і часто визначаються дослідником чисто суб'єктивно, фокусування уваги на ґрунтовому профілі і його морфологічних особливостях. Російська субстантивно-генетична класифікація ґрунтів передбачає виділення восьми таксономічних категорій: стовбурів, відділів, типів, підтипів, родів, видів, різновидів і розрядів.
Приклад класифікації:
В американській школі ґрунтознавства використовується класифікація Soil Taxonomy, яка неодноразово доповнювалася новими даними, що публікувалися у вигляді чергового «наближення». Вона належить до морфолого-діагностичного типу класифікацій і не «прив'язана» до якої-небудь території. У цій класифікації багато діагностичних параметрів не випливають із суті самого ґрунту, а просто прийняті «a priori». Вони часто не несуть генетичного «навантаження», притаманного для певного ґрунту, а фіксують сучасні морфолого-аналітичні показники ґрунтів як діагностичні критерії.
У 1998 році Міжнародне товариство ґрунтознавців[en] (IUSS) схвалило й прийняло Світову реферативну базу ґрунтових ресурсів (WRB) як систему для ґрунтової кореляції та інтернаціонального співробітництва.
WRB, як результат багаторічної співпраці великої групи досвідчених авторів, співробітництва і логістичної підтримки Міжнародного ґрунтового реферативного й інформаційного центру[en], Організації ООН з питань продовольства та сільського господарства (ФАО), є міжнародним стандартом таксономічної класифікації ґрунтів замість ґрунтової класифікації ФАО[en].
WRB запозичує сучасні концепції класифікації ґрунтів, у тому числі Soil Taxonomy, легенду для карти ФАО «Ґрунти світу 1988 року», французькі[16] та російські поняття, базуючись здебільшого на ґрунтовій морфології, що відображає процес ґрунтотворення.
Загальні закономірності й особливості формування та поширення ґрунтів, структури ґрунтового покриву земної поверхні є предметом вивчення географії ґрунтів — одного зі структурних підрозділів ґрунтознавчої науки[17].
Ґрунти майже суцільно покривають суходіл земної кулі (за винятком льодовиків Арктики й Антарктиди та деяких високогірних територій) і дно мілководдя на узбережжях морів, в озерах і водосховищах, утворюючи ґрунтову оболонку, яку називають педосферою.
До основних найбільш загальних закономірностей географії ґрунтів і ґрунтового покриву зачислено такі:
Структурні рівні організації ґрунту: ґрунтовий покрив — ґрунтовий індивідуум — ґрунтовий горизонт — морфон (структурні окремості, різні включення і новоутворення) — рівень елементарних ґрунтових частинок — молекулярно-іонний рівень — атомарний рівень.
Ґрунтовий покрив складений окремими елементарними ґрунтовими ареалами, кожен з яких включає ряд однакових ґрунтових індивідуумів.
Ґрунтовий індивідуум (педон — за термінологією ґрунтової школи США) — це мінімальний об'єм ґрунту, горизонтальні розміри якого досить великі, щоб мати повний спектр варіабельності співвідношень генетичних горизонтів, відповідний мінімальній горизонтальній неоднорідності ґрунту за діагностичними ознаками. Площа ґрунтових індивідуумів коливається приблизно від одного до десяти метрів залежно від природи мінливості ґрунту. Ґрунтовий індивідуум — одиниця відбору зразків.
Елементарний ґрунтовий ареал (поліпедон — за термінологією ґрунтової школи США) — це одиниця ґрунтового покриву, що належить до однієї класифікаційної одиниці найнижчого таксономічного рангу і займає простір, з усіх боків обмежений іншими елементарними ґрунтовими ареалами або неґрунтовими тілами. Поліпедон має деякі характеристики, такі як форма, перехідні окраїни і природні межі, якими не володіє який-небудь один з його компонентів — педон. Елементарний ґрунтовий ареал, або поліпедон, — одиниця класифікації ґрунтів і водночас ґрунтово-географічна одиниця.
Основною ознакою ґрунтового індивідуума і ґрунту загалом є профіль ґрунту, його характерний вигляд, будова, властивості. Відмінності в ґрунтовому профілі — це розходження між різними ґрунтами, складовими ґрунтового покриву планети. Ґрунтовий профіль — це певне поєднання генетичних горизонтів в межах ґрунтового тіла (педону або поліпедону), специфічне для кожного типу ґрунтотворення в усіх особливостях його прояву.
Генетичні ґрунтові горизонти — це сформовані в процесі ґрунтотворення однорідні, зазвичай паралельні земній поверхні, шари ґрунтового профілю, що різняться між собою морфологічними ознаками, складом і властивостями.
Ґрунт — це ієрархічно побудована природна система, що складається з морфологічних елементів різного рівня (генетичні горизонти, структурні окремості, новоутворення, включення, пори), які відрізняються зовнішніми властивостями — морфологічними ознаками. Зовнішні особливості ґрунту, розкритих ґрунтовим розрізом, є так званими морфологічними ознаками ґрунту. Найбільш важливі з них: будова ґрунту, складення ґрунту, забарвлення ґрунту, структура ґрунту, новоутворення та включення.
Будова ґрунту — специфічне для кожного ґрунтового типу сполучення генетичних горизонтів, внутрігоризонтних і позагоризонтних утворень, що становить в цілому ґрунтовий профіль.
Складення ґрунту — фізичний стан ґрунтового матеріалу (в профілі ґрунту в цілому або її окремого горизонту, або мікроскладення), обумовлене взаємним розташуванням і співвідношенням в просторі твердих часток і пов'язаних з ними пор (щільність, пористість).
Структура ґрунту — взаємне розташування в ґрунтовому тілі структурних окремостей (агрегатів або педів) певної форми і розмірів.
Новоутворення в ґрунті — морфологічно оформлені виділення і скупчення речовини в ґрунтовому матеріалі, що відрізняються від основи ґрунтового матеріалу складом і складенням та є наслідком ґрунтоутворювального процесу.
Включення в ґрунті — випадкові органічні або мінеральні тіла або предмети, генетично не пов'язані з ґрунтовими процесами.
Ґрунт — це багатофазне природне тіло, речовина якого представлена такими фізичними фазами: тверда, рідка, газова та жива речовина організмів, що населяють ґрунт.
Тверда фаза ґрунту — це полідисперсна і полікомпонентна органомінеральна система, що утворює твердий каркас ґрунтового тіла. Вона формується в процесі ґрунтотворення з материнської гірської породи і значною мірою успадковує її склад і властивості. Характеризується хімічним мінералогічним і гранулометричним складом, з одного боку, і складенням, структурою і пористістю — з іншого.
Рідка фаза ґрунту — це вода в ґрунті, ґрунтовий розчин, що заповнює її пори.
Газова фаза ґрунту — це повітря, що заповнює у ґрунті пори, вільні від води. Його склад істотно відрізняється від атмосферного і динамічний у часі.
Жива фаза ґрунту — це організми, що його населяють і беруть участь у процесі ґрунтотворення. До них належать численні мікроорганізми (бактерії, актиноміцети, гриби, водорості), представники ґрунтової мікро- і мезофауни (найпростіші, комахи, черв'яки та інш.), кореневі системи рослин.
Гранулометричним (механічним) складом ґрунту називають масове співвідношення (відносний вміст у процентах) у його складі твердих частинок (механічних елементів) різної крупності. У вітчизняному ґрунтознавстві він визначається на основі відсоткового співвідношення у ґрунті фракцій фізичної глини (механічних елементів <0,01мм) і фізичного піску (механічних елементів >0,01мм). За класифікацією Н. А. Качинського (1958 року) виділяють пухкопіщані, зв'язнопіщані, супіщані, легкосуглинкові, середньосуглинкові, важкосуглинкові, легкоглинисті, середньоглинисті і важкоглинисті ґрунти.
Класифікація елементарних грунтових частинок (за Н. А. Качинським)
Назва фракції механчних елементів | Розмір механічних елементів, мм |
---|---|
Каміня | >3 |
Гравій | 3 - 1 |
Пісок крупний | 1 - 0.5 |
Пісок середній | 0.5 - 0.25 |
Пісок дрібний | 0.25 - 0.05 |
Пил крупний | 0.05 - 0.01 |
Пил середній | 0.01 - 0.005 |
Пил дрібний | 0.005 - 0,001 |
Мул грубий | 0.001- 0.0005 |
Мул тонкий | 0.0005 - 0.0001 |
Колоїди | <0.0001 |
Кожна фракція володіє певними характерними властивостями, по різному впливає на властивості ґрунтів, що пояснюється неоднаковий мінералогічним і хімічним складом,
фізичними та фізико-хімічними її властивостями.
Фракція каміння представлена переважно уламками гірських порід. Каменястість - явище незадовільне, оскільки наявність у грунті значної кількості включень літогенного походження призводить до збільшення енергетичних затрат грунтової біоти на їх огинання при рості чи русі, а також до ускладнення його обробітку та прискорення зносу сільськогосподарських знарядь. За ступенем каменястості грунти поділяють на некаменисті - вміст каміння не перевищує 0,5%, слабокаменисті - 0,5-5%, середньо каменисті - 5-10%, сильно каменисті- понад 10%. За типом каменястості грунти можуть бути валунні, галечникові та шебенюваті.
Гравій - складається з уламків первинних мінералів. Високий вміст гравію в грунтах не впливає на обробіток, але створює несприятливі властивості, такі як низька вологоємність, провальна водопроникність і відсутність водопідйомної здатності.
Піщана фракція - складається з уламків первинних мінералів, перш за все кварцу та польових шпатів. Ця фракція володіє високою водопроникністю, не набухає, не пластична, а також володіє деякою вологоємності та капілярністю. На грунтах із великим вмістом цієї фракції та при інших сприятливих умовах добре розвивається фітоценоз з підвищеною вимогливістю до повітряного та теплового режиму, зокрема непогані врожаї дає картопля.
Крупнопилувата фракція мало чим відрізняється від піску, тому її властивості дуже схожі. Проте середньопилувата фракція збагачена слюдами, що значно підвищує пластичність і звʼязність. Середній пил дисперсніший, ліпше утримує вологу, але володіє слабкою водопроникністю, нездатний до коагуляції та не бере участі у структуроутворенні і фізико-хімічних грунтових процесах. Як наслідок, грунти, збагачені цими фракціями, будуть володіти відповідними властивостями. Пил дрібний - досить високодисперсна фракція, що складається з первинних і вторинних мінералів. Здатна до коагуляції, бере участь у структуроутворенні, володіє поглинальною здатністю, містить значну кількість гумусових речовин. Велика кількість неагрегованого дрібного пилу в грунтах спричиняє такі негативні властивості, як низька водопроникність, значна кількість недоступної вологи, висока здатність до набухання й усадки, липкість, тріщинуватість, висока щільність складення.
Мул складається переважно з високодисперсних вторинних мінералів. З первинних подекуди зустрічаються кварц, ортоклаз, мусковіт. Мулиста фракція займає провідне місце у формуванні фізико-хімічних властивостей грунтів. Мул містить значну кількість гумусу та елементів живлення для рослин. Ця фракція відіграє провідну роль у структуроутворенні. Володіє високою ємністю поглинання та коагуляційною здатністю. Проте надвисокий вміст мулу в грунтах є причиною погіршення їх фізичних властивостей.
Колоїдна частина - найважливіша з точки зору формування обмінних властивостей та структури грунту.
Гранулометричний склад грунту має важливе значення в педогенезі, у формуванні родючості грунту. Від нього залежать водні, теплові, повітряні, загальні фізичні й фізико-механічні властивості грунту. Механічний склад ґрунту зумовлює окисно-відновні умови, величину ємності вбирання, перерозподіл у грунті зольних елементів, накопичення гумусу тощо. Інтенсивність багатьох грунтотворних процесів залежить від гранскладу: на піщаних породах вона незначна, на суглинкових - досить висока. Від гранскладу залежать умови укорінення фітоценозу та чисельність риючої фауни, а також спосіб обробітку грунту, строки польових робіт, норми добрив, розміщення сільськогосподарських культур. Наприклад, легкі (піщані та супіщані) грунти легко піддаються обробітку, швидко прогріваються, мають добру водопроникність та повітряний режим. Але володіють низькою вологоємністю, бідні на гумус і елементи живлення, мають незначну поглинальну здатність, піддаються вітровій ерозії.
Важкі (важкосуглинкові й глинисті) грунти володіють високою звʼязністю й вологоємністю, краще забезпечені поживними речовинами та гумусом. Безструктурні важкі грунти мають несприятливі фізичні й фізико-хімічні властивості: слабку водопроникність, здатність запливати й утворювати кірку, високу щільність і т.п. Найкращими з цієї точки зору є суглинкові грунти.
У польових умовах гранулометричний склад визначають приблизно за зовнішніми ознаками і на дотик (органолептичний метод).
Для точного визначення гранскладу застосовують лабораторні методи (наприклад, метод Качинського).
Мокрий органолептичний метод.
Зразок розтертого грунту зволожують і перемішують до тістоподібного стану. 3 підготовленого грунту на долоні роблять кульку і пробують зробити з неї шнур товщиною близько 3 мм, а потім звернути кільце діаметром 2-3 см. Залежно від гранулометричного складу результати будуть різні:
Основну частку речовинного складу мінеральних ґрунтів утворюють первинні (переважно кварц, польові шпати, слюди), а також вторинні мінерали (глинисті, оксиди і гідроксиди, мінерали-солі), що успадковуються ґрунтом від ґрунтотворної породи, утворюються в процесі вивітрювання і ґрунтотворення. Особливу роль відіграють тонкодисперсні (<0,001 мм) глинисті мінерали (груп каолініту, гідрослюд, монтморилоніту, змішаношаруватих), що визначають важливі властивості ґрунтів: водно-фізичні, фізико-механічні, вбирну здатність ґрунту, наявність елементів живлення рослин.
Органічна речовина ґрунтів — це сукупність живої біомаси, органічних решток рослин, тварин, мікроорганізмів, продуктів їх метаболізму, а також специфічних новоутворених органічних речовин — гумусу.
Гумус ґрунту — це складний комплекс органічних сполук, що включає:
У процесі трансформації решток організмів органічна речовина ґрунту збагачується азотовмісними речовинами (білками та амінокислотами), вуглеводами — моносахаридами (глюкоза, фруктоза, маноза, галактоза та інш.) і полісахаридами (крохмаль, целюлоза та інш.), гетерополісахаридами (камеді, слизи і пектинові речовини), ліпідами, ароматичними сполуками та їх похідними.
Гумусові речовини специфічної природи являють собою гетерогенну полідисперсну систему високомолекулярних азотовмісних ароматичних сполук кислотної природи. Вони представлені гуміновими кислотами, фульвокислотами і залишком, що не гідролізується або гуміном. Гумінові кислоти добре розчиняються в лужних розчинах, слабо розчиняються у воді і не розчиняються в кислотах, мають темно-коричневий або чорний колір. Фульвокислоти — група гумусових кислот, що залишається в розчині після осадження гумінових кислот; відрізняються світлим забарвленням, розчинністю в кислотах, більшою гідрофільністю і здатністю до кислотного гідролізу.
Першу групу складають солі органічних неспецифічних кислот (оцтової, щавлевої, мурашиної, лимонної та інших) і гумусових специфічних кислот з катіонами лужних і лужноземельних металів. Другу групу утворюють комплексні солі, які синтезуються при взаємодії неспецифічних органічних кислот і гумусових кислот з полівалентними металами (залізом, алюмінієм, міддю, цинком, нікелем). Третю групу складають адсорбційні органо-мінеральні з'єднання — Al-Fe-гумусові, а також глинисто-гумусові комплекси.
Гумус — найважливіша складова органічної речовини ґрунту, яка визначає його родючість. Екологічна роль органічних речовин у житті ґрунту визначається тим, що: 1) органічні речовини — один із найважливіших факторів вивітрювання гірських порід та процесів руйнування мінеральної частини ґрунту; 2) вони є джерелом поживних речовин для рослин; 3) органічні речовини відіграють важливу роль в утворенні структури ґрунту; 4) органічні речовини мають безпосередній вплив на рослину, сприяючи її росту та розвитку.
За характерний «земляний» запах ґрунту відповідає органічна сполука геосмін, яка виробляється низкою мікроорганізмів.
Воді належить провідна роль у ґрунтоутворенні та родючості: у водному середовищі відбуваються процеси вивітрювання та новоутворення мінералів, хімічні реакції, гумусоутворення, перерозподіл речовин у ґрунтовому профілі; вода в ґрунті значною мірою визначає тепловий баланс ґрунту та її температурний режим, забезпечує умови життя рослин. За О. А. Роде виділяють п'ять категорій (форм) ґрунтової води:
Вода в ґрунті присутня у формі ґрунтового розчину, що є його рідкою фазою. Ґрунтовий розчин включає воду, що містить розчинені солі, органо-мінеральні та органічні сполуки, гази та найтонші колоїдні золі. Ґрунтовий розчин служить безпосереднім джерелом живлення рослин.
До найважливіших катіонів ґрунтового розчину належать: Ca2+, Mg2+, Na+, K+, NH4+, Н+; в сильно кислих ґрунтах можуть бути Al3+, Fe 3+, в заболочених — Fe2+.
Серед аніонів переважають: HCO −3, CO3−2, NO−3, NO−2, SO4−2, Cl-, Н2РО−4, HPO2−4.
Для більшості ґрунтів характерний гідрокарбонатно-кальцієвий склад ґрунтових розчинів, в ґрунтових розчинах засолених ґрунтів переважна частка належить хлоридам і сульфатам магнію і натрію.
Наявність у ґрунтовому розчині вільних кислот і основ, кислих та основних солей визначають найважливішу для життєдіяльності рослин і процесів ґрунтоутворення властивість ґрунту — актуальну реакцію ґрунтового розчину. Реакція ґрунтового розчину визначається активністю вільних водневих (Н+) і гідроксильних (ОН-) іонів і вимірюється величиною рН. У різних типах ґрунтів рН ґрунтового розчину коливається від 2,5 (кислі сульфатні ґрунти) до 6-7,5 в чорноземах і до 10-11 в лужних солонцях і содових солончаках.
Повітряна фаза — найбільш мобільна складова частина ґрунтів, мінливість якої відображає біологічні та біохімічні процеси ґрунтотворення. Кількість і склад ґрунтового повітря істотно впливають на розвиток і функціонування рослин і мікроорганізмів, розчинність і міграцію хімічних сполук, інтенсивність і спрямованість ґрунтових процесів.
Ґрунтове повітря знаходяться в декількох фізичних станах: 1) власне ґрунтове повітря — вільне і защемлене, що знаходиться в порах ґрунту; 2) адсорбовані гази ґрунтовими частками на їхніх поверхнях; 3) розчинні гази в ґрунтовій воді.
Повітряно-фізичними властивостями ґрунтів називається сукупність ряду фізичних властивостей ґрунтів, що визначають стан і поведінку ґрунтового повітря в профілі. Найбільш важливими з них є повітроємність (загальна, капілярна і некапілярна або пористість аерації), повітровміст, повітропроникність, повітрообмін або аерація.
Відмінність ґрунтового повітря від атмосферного (наземного) пов'язана головним чином з процесами життєдіяльності мікроорганізмів, диханням коренів рослин і ґрунтової фауни, окислення органічної речовини ґрунтів. Відмінність тим більша, чим вищий енергетичний потенціал і біологічна активність ґрунтів або менший повітрообмін з атмосферним повітрям. Ґрунтове повітря містить макрогази — азот, кисень та діоксид вуглецю, оптимальні рівні концентрації якого коливаються в межах 0,3-3,0 %. Серед мікрогазів, концентрації яких не перевищують 1•10−9 −10−12 %, є N2О, NO2, СО, вуглеводні (етилен, ацетилен, метан), водень, сірководень, аміак, тіоли, терпени, фосфін, спирти, ефіри, пари органічних і неорганічних кислот.
Вбирна здатність ґрунту — одна з його найважливіших властивостей. Вона забезпечує і регулює поживний режим ґрунту, сприяє накопиченню багатьох елементів мінерального живлення рослин, регулює реакцію ґрунту, його водно-фізичні властивості.
Вбирною здатністю ґрунту називається його властивість обмінно або необмінно вбирати різні тверді, рідкі та газоподібні речовини або збільшувати їх концентрацію на поверхні ґрунтових колоїдів. За К. К. Гедройцем прийнято виділяти 5 видів вбирної здатності ґрунту:
Обмінна вбирна здатність ґрунтів обумовлена наявністю в ньому ґрунтового вбирного комплексу (ҐВК) — сукупності мінеральних, органічних і органо-мінеральних сполук високого ступеня дисперсності (колоїдів), нерозчинних у воді і здатних поглинати і обмінювати іони. Основним механізмом фізико-хімічної, або обміної вбирної здатності ґрунтів є процес сорбції.
Ємність катіонного обміну ґрунтів – здатність ґрунту утримувати молекули позитивно заряджених іонів – катіонів (Ca2+, Mg2+, K+ та інші), і передавати їх рослинам за потреби. Цей показник відображає здатність протистояти коливанням pH ґрунту та доступності поживних речовин.
В обмінному стані в ґрунтах зазвичай знаходяться: Ca2+, Mg2+, K+, NH4+, Na+, Н+, Al3+, Fe 3+, Fe2+.
За наявності у складі ґрунтового вбирного комплексу значної кількості Н+ і Al3+ колоїди легко руйнуються в результаті кислотного гідролізу, а ґрунти погано оструктурені. Якщо у складі обмінних катіонів значна частка належить Na+ (солонці, солонцюваті ґрунти), то колоїди легко пептизуються, ґрунти характеризуються лужною реакцією, погано оструктурені, мають несприятливі водно-фізичні властивості — підвищену щільність, погану водопроникність, слабку водовіддачу, низьку доступність ґрунтової вологи.
Мікроорганізми складають 17% біомаси Землі, і ґрунт є одним з найбагатших середовищ мікроорганізмів. У ґрунті міститься широкий спектр мікробів, включаючи бактерії, грибки, віруси, археї, найпростіші тощо, причому бактерій міститься найбільше. В одному грамі ґрунту міститься 108–109 бактерій, 107–108 вірусів і 105–106 клітин грибів.[18]
Залежно від міцності їхнього зв’язку з корінням рослин виділяють два відділи ґрунту: ґрунт ризосфери та навколишній ґрунт. Поблизу ризосфери міститься в 10-100 разів більше мікроорганізмів, ніж у навколишньому ґрунті.[19] Мікроорганізми в ґрунті поблизу ризосфери утворюють складні спільноти, на діяльність яких сильно впливає коріння рослин, і навпаки – діяльність мікроорганізмів сильно впливає на фізіологію рослин.
Мікроорганізми відіграють фундаментальну роль у родючості ґрунту, сприяючи розкладу органічної речовини і кругообігу поживних речовин, продукції корисних біомолекул і загальному здоров'ю ґрунту. Вони утворюють складні спільноти в екосистемі ґрунту, відомі як мікробіом ґрунту.
Однією з основних функцій мікроорганізмів, в контексті екосистеми ґрунту, є кругообіг поживних речовин, коли вони розщеплюють органічну речовину та вивільняють поживні речовини, такі як азот, фосфор та інші, у формах, які можуть бути поглинені рослинами. Цей процес сприяє постійному та рівномірному надходженню поживних речовин рослинам і підтримує родючість ґрунту. Прикладами таких мікроорганізмів є азот-фіксуючі різобії, азоспірили і пенібацили; та різні фосфат-мобілізуючі та калій-мобілізуючі види бактерій.[20]
Крім цього, мікроорганізми сприяють утворенню агрегатів ґрунту, виділяючи липкі речовини (гумус, полісахариди), які з'єднують частинки ґрунту. Це покращує пористість, аерацію, проходження води і ріст коренів.
Здоровий різноманітний мікробіом утворює широкий спектр корисних біомолекул: ферментів, фітогормонів, метаболітів, сприяючи родючості ґрунту, толерантності до стресів та покращенню архітектури коренів. Деякі дослідження показали, що мікробіом ризосфери може виділяти в 60 разів більше регуляторів росту та фітогормонів (таких як ауксини, гібереліни, цитокіни та інші), ніж сама рослина.[21]
Мікроорганізми також відіграють вирішальну роль у придушенні хвороб, що передаються через ґрунт, витісняючи патогени та виробляючи антимікробні сполуки та стимулятори захисту рослин. Крім того, вони сприяють розкладанню органічних забруднювачів і нейтралізації шкідливих токсичних речовин у ґрунті, сприяючи здоров'ю довкілля та стійкості екосистем.
Мікоризи – симбіоз грибків і коренів рослин, можуть підвищувати родючість ґрунту шляхом покращення поглинання поживних речовин, зокрема фосфору та мікроелементів із ґрунту. Наприклад, грибки арбускулярної мікоризи поєднуються з кореневою системою рослин і обмінюються з ними речовинами у взаємовигідних умовах. Окрім того, ці грибки також грають важливу роль в агрегації ґрунту.
Основним методом всіх ґрунтових досліджень є профільно-морфологічний метод. Він вимагає вивчення ґрунту в ґрунтовому розрізі з поверхні на всю глибину його товщі, послідовно, по генетичних горизонтах включно з материнською породою. Метод є ефективним способом пізнання властивостей ґрунту за морфологічними ознаками: глибиною й послідовністю залягання горизонтів, забарвленням, гранулометричним складом, структурою, складенням, новоутвореннями, включеннями тощо. Він є найголовнішим при проведенні польових ґрунтових досліджень і складає основу польової діагностики ґрунтів.
Відповідно до національного стандарту України ДСТУ 4288:2004[22] повна назва ґрунту (тип, підтип, рід, вид, різновид, розряд) визначається згідно з національною класифікацією за «Полевым определителем почв»[10].
При визначенні стану родючості ґрунтів, під час моніторингу та агрохімічної паспортизації земель сільськогосподарського призначення і створення ґрунтово-агрохімічних баз даних класифікаційну належність ґрунту визначають згідно з ДСТУ 4362:2004[23].
Тестування та аналіз ґрунту є основними інструментами для агрономів, оскільки вони допомагають визначити вміст поживних органічних і мінеральних речовин, стан екосистеми ґрунту (макро- та мікроорганізмів), рівень рН, структуру ґрунту, щільність, ємність катіонного обміну та інші показники. Ці аналізи дозволяють розробити індивідуальні рекомендації щодо внесення органічних та мінеральних добрив і вапнування для оптимізації росту рослин і врожайності. Загальні методи дослідження ґрунту включають:
З лікувальною метою землю прикладали до опіків, набряків, місця укусу бджіл.
Земля наділялася здатністю «витягання грому» — людину, вражену блискавкою, закопували в землю.
Глину використовували і використовують як зовнішній, а інколи і внутрішній, лікувальний засіб.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.