Генетико-морфологічна будова ґрунту

Фазова будова ґрунту

План

Тема: БУДОВА ГРУНТУ

Лекція №3

1. Фазова будова ґрунту

У природному стані ґрунт являє собою полідисперсну систему, яка складається із чотирьох основних фаз:

· твердої;

· рідкої;

· газової;

· живої.

Тверда фаза ґрунту — це полідисперсна і полікомпонентна органо-мінеральна система, яка утворює твердий каркас ґрунтового тіла. Вона складається із залишків мінералів або уламків гірських порід і вторинних продуктів ґрунтоутворення – рослинних решток, продуктів їх часткового розкладу, вторинних глинистих мінералів, простих солей та окисів елементів, утворених під час вивітрювання породи на місці або принесених зі сторони агентами геохімічної міграції різноманітних ґрунтових новоутворень.

Тверда фаза ґрунту характеризується відповідним грануло­метричним, мінералогічним і хімічним складом, щільністю складення, структурою, пористістю (шпаруватістю).

Рідка фаза ґрунту — це ґрунтовий розчин, який динамічний за об'ємом і складом та заповнює шпари ґрунту. Вміст і властивості ґрунтового розчину залежать від водно-фізичних властивостей ґрунту та від його стану.

У районах з низькими температурами в холодний сезон вода ґрунту переходить у твердий стан (замерзає), перетворюючись у лід; у випадку підвищення температури частина ґрунтової води може випаровуватись, переходячи в пару, тобто газову фазу ґрунту.

Рідка фаза – це "кров" ґрунту, яка служить основним чинником диференціації ґрунтового профілю, оскільки вона забезпечує переміщення в ньому речовин у вигляді суспензій або розчинів і колоїдів.

Газова, або газоподібна, фаза ґрунту — це ґрунтове повітря, пара води, а також гази, які виділяються під час гниття різних органічних залишків чи надходять з навколишнього середовища. Ґрунтове повітря – важливий і необхідний компонент ґрунту. Газова фаза у ґрунті займає частину шпар, які не зайняті водою, тому її вміст залежить від загальної пористості та вологості ґрунту. У свою чергу ця залежність зумовлюється типом ґрунту, його структурою і ступенем окультурення.

Ґрунтове повітря є основним джерелом кисню для дихання коренів рослин, а також для ґрунтових аеробних мікроорганізмів. У випадку нестачі кисню у ґрунтовому повітрі розвиваються анаеробні мікро­організми, які викликають відновлювальні процеси (денітрифікацію, утворення шкідливих оксидів заліза, марганцю тощо).

Важливим компонентом ґрунтового повітря є вуглекислий газ (СО₂). Його вміст у ґрунті коливається від 0,1 до 1,5%. Збільшення вмісту СО₂ і зміна його кількості у складі ґрунтового повітря пов'язані з біохімічними процесами: диханням коренів, життєдіяльністю мікроорганізмів і витрачанням кисню в окисно-відновних процесах під час розкладання органічної речовини ґрунту. Високі концентрації вуглекислого газу (понад 0,2 %) згубно діють на розвиток кореневої системи, проростання насіння тощо.

У різних ґрунтах тверда, рідка і газова фази займають неоднаковий об'єм. Існує така закономірність, що на тверду фазу переважно припадає 50 % об'єму ґрунту, а на рідку та газову фази інших 50 % об'єму ґрунту. У природних умовах рідка і газові фази часто змінюються, але найоптимальніше співвідношення між ними встановлюється тоді, коли за об'ємом вони рівні.

Особливою фазою ґрунту є жива фаза, що представлена організмами, які беруть безпосередню участь у процесі ґрунтоутворення. До них належать мікроорганізми (бактерії, гриби, актиноміцети, водорості), представники ґрунтової мікро- і мезофауни (найпростіші, черв'яки, комахи та ін.) та кореневі системи рослин.

Бактерії — це найпростіша група мікроорганізмів. Залежно від типу ґрунту їх кількість в 1 г ґрунту коливається від 300 до З0 000 млн. За способом живлення вони поділяються на гетерогенні та автотрофні, а за типом дихання – на аеробні та анаеробні.

Гетерогенні аеробні бактерії окислюють складні органічні сполуки, які є компонентом мертвих рослин і мікробних решток, до аміаку, води і вуглекислого газу. Гетерогенні анаеробні бактерії викликають процес гниття компонентів рослинних і мікробних залишків також до простих, але недоокислених, органічних, а вже потім до мінеральних сполук. Гетерофні бактерії викликають такі процеси, як амоніфікація і денітрифікація або десульфофікація.

Автотрофні бактерії сприяють у ґрунті окисленню недоокислених мінеральних сполук, які утворюються у процесі життєдіяльності гетеротрофів. За рахунок цього у ґрунті відбуваються нітрифікація, сульфофікація, окислення заліза і водню.

Гриби ґрунту є гетеротрофами, які вимагають наявності у ґрунті органічної речовини. Роль грибів зводиться до того, що вони за допомогою свого ферментативного апарату розкладають жири, вуглеводи, лігніни, білки та інші органічні сполуки ґрунту. Гриби досить інтенсивно розкладають свіжу лісову підстилку і цим самим сприяють процесу ґрунтоутворення.

Актиноміцети, або променеві гриби, своєю формою займають проміжне місце між бактеріями і звичайними грибами. Вони відрізняються тим, що утворюють одноклітинний міцелій та виділяють у ґрунт леткі речовини, які надають йому специфічного запаху. Гетеротрофні актиноміцети вимагають для свого розвитку готової органічної речовини та доступу вільного кисню. До активних актиноміцетів належать споріднено близькі до них проактиноміцети, мікробактерії, мікромоноспори та ін.

Водорості – рослинні мікроорганізми, які мають властивість за допомогою сонячної енергії утворювати органічну речовину і нагромаджувати її у ґрунті. Серед водоростей поширені такі, як синьо-зелені, зелені та діатомові. Кількість їх у ґрунті залежить від різних умов, але перш за все від його вологості та тепла.

Лишайники, як і водорості, беруть специфічну участь у процесах ґрунтоутворення. За рахунок виділення лишайниками щавлевої кислоти руйнуються мінерали гірських порід із виділенням доступних для вищих рослин фосфору, сірки, кальцію, заліза, магнію та інших зольних елементів.

Ґрунтову фауну представляють і тваринні організми – представники найпростіших, безхребетних та хребетних тварин.

Найпростіші представлені різними тваринними організмами, відомими під назвою протозоа. До них належать джгутикові, корененіжки, інфузорії. За способом живлення найпростіші є переважно гетеротрофами. Вони живляться мікроорганізмами, які населяють ґрунт (бактеріями, водоростями, спорами грибів і т. д.), серед них є і сапрофіти (джгутикові), які живляться органічними речовинами рослинних залишків.

Велику роль у ґрунті відіграють черв'яки. Живляться вони здебільшого коренями рослин. У результаті дії секреторних речовин і вуглекислого кальцію, що його виділяють стінки шлунка, створюються міцні грудочки (агрегати). Викинуті із шлунків залишки у формі екскрементів називають капролітами. Вони збагачені органічними речовинами і кристаликами кальцію. Черв'яки поліпшують не тільки фізичні властивості, але й хімічний склад ґрунту.

Великий вплив на ґрунт мають також різноманітні комахи – мурашки, терміти, джмелі, жуки та ін. Вони змінюють фізичні властивості ґрунту, розпушуючи верхні його шари, створюючи більшу шпаруватість та переміщуючи масу ґрунту.

Разом із черв'яками та комахами у зміні ґрунтової маси і ґрунтотворної породи велику роль відіграють хребетні тварини: кроти, ховрахи, сліпці, байбаки, сурки, суслики та ін. Вони риють ходи (нори) або кротовини, чим збільшують шпаруватість ґрунту, а отже, змінюють й інші водно-фізичні та фізико-хімічні властивості ґрунту.

2. Генетико-морфологічна будова ґрунту

У процесі генезису (походження) й еволюції (розвитку) ґрунт розчленовується на відповідні шари або так звані генетичні горизонти. Генетичний горизонт – це шар ґрунту, який утворився під впливом природних чинників і характеризується відповідними морфологічними ознаками та будовою. Під генетичною будовою ґрунту розуміють поєднання генетичних горизонтів у ґрунтовому профілі.

В описі ґрунтів генетичні горизонти прийнято позначати буквами або буквами і цифрами. Є дві системи позначення генетичних горизонтів – В.В. Докучаева (міжнародна) та О.Н. Соколовського (українська).

Таблиця 1.

Системи індексів (символів) генетичних горизонтів

Назва горизонту	Індекси О.Н. Соколовського	Індекси В.В. Докучаєва
Лісова або степова підстилка Гумусовий (суцільний) горизонт Елювіальний горизонт (вимитий) Ілювіальний горизонт (вмитий) Материнська порода   Карбонати Глейовий горизонт Гіпсований горизонт Горизонт, в якому є розчинні солі Торф	Но Н Е І Р К     G1 G S   Т	Ао А1 А2 В С (змінена порода) (незмінсна або підстилаюча порода)   — — —   —

В.В. Докучаєв запропонував позначати генетичні горизонти індексами, використовуючи для цього перші літери латинського алфавіту, наприклад: А – гумусовий або акумулятивний горизонт, В – перехідний або ілювіальний (вмивний) горизонт, який залягає безпосередньо під горизонтом А, і горизонт С – материнська або ґрунтотворна порода. В окремих генетичних горизойтах виділяються ще підгоризонти А_о, А₁, А₂, А₃, В₁ В₂, В₃.....і т.д.

Систематика позначень О.Н. Соколовського ґрунтується на тому, що кожний генетичний горизонт позначається латинською буквою слова або поєднання слів, які вказують на походження горизонту, особливості його складу і властивостей. Наприклад, буквою Н позначають горизонти, в яких є гумус; Е – горизонти, в яких проявились елювіальні процеси (вимивання, вилуговування); І – ілювіальний горизонт або горизонт вмивання і нагромадження глинистих речовин; Р – ґрунтотворна або материнська порода. Наявність у ґрунті карбонатів позначається буквою К, оглеєння – G1, ґіпсу – S і т.д. Горизонти, в яких поєднані різні ознаки ґрунтів, позначаються двома буквами, наприклад, НЕ – гумусово-елювіальний, НІ – гумусово-ілювіальний і т. д. Залежно від інтенсивності тієї чи іншої ознаки ґрунту застосовують великі або малі букви, наприклад: Не означає гумусово-слабоелювіальний, а НЕ – гумусово-сильноелювіальний, Ih – ілювіальний слабогумусований і т. д.

Загальна товщина гумусового профілю буває різною – від декількох сантиметрів (кам'янисті ґрунти) до двох метрів і більше (чорноземи).

Кожний генетичний горизонт і ґрунт в цілому мають особливі морфологічні ознаки: колір, складення, структуру, гранулометричний склад, наявність новоутворень тощо.

Колір ґрунту визначається такими сполуками, які входять до його складу. Наприклад, темний колір (чорний,темно-сірий, сірий) надають ґрунтові гумусові речовини і сполуки марганцю; світлий (білий, ясно-сірий) – окиси кремнію, вуглекислі солі кальцію та магнію, легкорозчинні солі, глинисті мінерали і гідрати окису амонію. Оксиди заліза залежно від їх концентрації забарвлюють ґрунт у коричневий або бурий колір.

Поєднання тих чи інших сполук може надавати горизонту ґрунту різноманітні кольори і відтінки. Найбільш поширеними кольорами ґрунту є: чорний, темно-сірий, сірий, ясно-сірий, білуватий, бурий, ясно-бурий, бурий, темно-бурий, каштановий, коричневий, червоний, жовтий та ін.

Під складенням ґрунту розуміють сукупність щільності, шпаруватості та тріщинуватості ґрунту.

За ступенем щільності виділяють розсипчасте, пухке, щільне і дуже щільне (злите) складення. Розсипчасте складення характерне для піщаних, малогумусних ґрунтів, в яких частки не пов'язані одна з другою. Пухке складення властиве супіщаним і добре оструктуреним суглинковим та глинистим ґрунтам. Щільне і дуже щільне складення спостерігаються у безструктурних суглинкових та глинистих ґрунтах, особливо в ілювіальних горизонтах.

За характером шпаруватості розрізняють такі види складення:

o тонкошпарувате – шпари менше 1 мм,

o шпарувате – 1 -3 м м,

o губчасте – 3-5 мм,

o коміркове – більше 10 мм (П.П. Заєв та ін., 1966).

За характером тріщин у ґрунті виділяють тонкотріщинувате складення – тріщини вужчі за 3 мм, тріщинувате – 3-10 мм, щілинне – щілини ширші за 10 мм (П.П. Заєв та ін., 1966).

Складення є властивістю, яка значною мірою визначає аерацію та водопроникність ґрунту, а отже, його повітряний і водний режим.

Структура ґрунту — це сукупність його часток (агрегатів), різних за формою, розмірами і міцністю.

Розрізняють три основних типи структури: кубоподібну, призмоподібну і плиткоподібну. Кожний тип структури ґрунту залежно від характеру ребра, граней і розмірів поділяється на роди і види (рис. 1; табл. 2).

Кожний тип ґрунтової структури характерний для відповідного горизонту і типу ґрунту. Так, ілювіальні горизонти дерново-підзолистих і сірих лісових ґрунтів мають, як правило, горіхувату структуру, солонців – стовпчасту або призматичну, підзолистих ґрунтів – бриласту.

а– зерниста; б – горіхоподібна; в – призматична; г – шарувата;

д – брилиста.

Рис. 1. Форми типових структурних агрегатів

Таблиця 2.

Дата добавления: 2014-01-07