2.1 Процес грунтоутворення та його фактори

Утворення грунтів - складний процес, основою якого є біологічний круговорот речовин. На розвиток грунтоутворювального процесу величезний вплив мають такі чинники, виділені В. В. Докучаєвим, як: клімат, рослинність і тваринний світ, материнські породи, рельєф, вік грунтів. Згодом В. Р. Вільямс виділив ще два фактори: відносний вік грунтів і господарську діяльність людини.

Кліматичні фактори - тепло, світло, опади чинять істотний вплив на зростання і поширення рослин. Клімат в різних частинах земної кулі різний. Виділяють арктичний, субарктичний, помірний, субтропічний і тропічний клімат. Відповідно до кліматичних умов виникли тундрова, лісова, лісостепова, лучно-степова, сухостепова, пустельна і тропічна рослинні зони. Кількість органічної речовини, що утворюється різними рослинними угрупуваннями, неоднакова, і залежить від умов клімату і зростає з півночі на південь; одночасно змінюється характер, швидкість і тривалість біологічного кругообігу і тип процесу грунтоутворення.

Найважливішим фактором грунтоутворення є рослинність. В залежності від кліматичних умов формуються різні рослинні формації. В. Р. Вільямс виділив кілька рослинних формацій: дерев'янисту, лугову, степову і пустельну; в даний час виділяють ще лишайниково-мохову. Зелені рослини, використовуючи енергію сонячних променів, вуглекислоту, воду і мінеральні солі, здатні утворювати органічну речовину, залучаючи в біологічний круговорот величезну кількість елементів живлення. Щорічно в процесі життєдіяльності рослин на землі створюється 232,5 млрд. т органічної речовини. При цьому вони використовують 90,1 млрд. т вуглецю, 5,3 млрд. т азоту, близько 20 млрд. т. мінеральних речовин (К, Са, Р тощо).

Роль мікроорганізмів у грунтоутворенні не менш значна, ніж роль рослин. Мікроорганізми виділяють різноманітні ферменти, що сприяють протіканню в грунтах численних реакцій. Розкладаючи органічну речовину і мінерали, мікроорганізми беруть участь в утворенні органо-мінеральних колоїдних сполук. Роль ссавців у грунтоутворенні порівняно невелика. Тільки невелика частина їх живе в грунті - це ховрахи, миші-землерийки і полівки, кріт та інші дрібні тварини.

Материнські, або грунтоутворюючі породи мають істотний вплив на процес грунтоутворення, оскільки грунти довгий час зберігають їх хімічні та водно-фізичні властивості, а також мінералогічний та механічний склад. На гірських породах, що містять велику кількість хімічних елементів, необхідних для живлення рослин, формуються більш родючі грунти. Найбільш багаті грунти розвиваються, наприклад, на карбонатних суглинках, тоді як на пісках вони бідніші, але часто виявляються краще аерованими, теплішими. В залежності від материнських порід змінюється склад рослинності. Так, на піщаних грунтах формуються сосняки, а на суглинистих - трав'яниста лучно-степова рослинність; змінюється і тип грунтоутворення.

Рельєф має суттєвий вплив на кліматичні умови, життя рослин, тварин, мікроорганізмів, характер освіти і розкладання органічних речовин, на грунтоутворюючий процес в цілому. Гірський рельєф обумовлює формування вертикальних кліматичних і рослинних зон. Мезорельеф впливає на перерозподіл вологи, перетворення поверхневого стоку в грунтовий, формування водного режиму та пов'язаного з ним рослинного покриву. В залежності від експозиції схилів змінюється кількість тепла, що надходить у грунт. Північні схили отримують його менше, південні більше. Перерозподіл тепла і вологи впливає на склад і кількісні характеристики рослинного покриву. Мікрорельєф змінює кількість вологи, помітно впливаючи на глибину промочування грунтів, сольовий режим і видовий склад трав'янистої рослинності.

Абсолютний вік грунтів обчислюється з початку розвитку грунтоутворюючого процесу, який викликає поступове формування грунтового профілю. Для більшої частини території Східно-Європейської рівнини вік грунтів визначається часом відступу льодовиків. Отже, вік грунтів чорноземної зони, що уникнула зледеніння, вищий за вік тундрових і лісових грунтів, а вік піднесених ділянок, дещо раніше звільнених від льодовикового покриву, трохи вищий віку грунтів знижених ділянок в тому ж районі. Дослідження свідчать про те, що 1см гумусового горизонту утворюється приблизно за 100 років.

Термін "відносний вік грунтів" введений В. Р. Вільямсом, який зазначав, що при однаковому абсолютному віці території грунти можуть бути еволюційно різними, тобто можуть перебувати на різних стадіях розвитку: одні - в початкових стадіях, а інші - значно розвинені. Відмінності в еволюції грунтів взаємопов'язані з відмінностями рослинного покриву материнських порід, рельєфу та інших місцевих умов, що впливають на грунтоутворення. [1]

Морфологія грунтів. Грунтові горизонти

Морфологія грунтів - це вчення про зовнішні ознаки грунтів, що визначаються найчастіше за допомогою зору і дотику. До основних морфологічних ознак належать: будова і потужність грунтового профілю і окремих горизонтів, колір або забарвлення, механічний склад, структура, домішки, включення і новоутворення.

Зовнішні (морфологічні) ознаки грунтів відображають характер пересування і перетворення органічних і мінеральних речовин під впливом біологічних і фізико-хімічних процесів, що становлять у сукупності процес грунтоутворення. Якщо в декількох грунтах, розташованих на деякій відстані один від одного, процеси грунтоутворення протікають однаково, то однаковий і їх зовнішній вигляд, в той же час грунти з однаковими морфологічними ознаками становлять групу грунтів, об'єднаних загальним грунтоутворюючим процесом. Тому для вивчення грунтоутворюючих процесів з грунтових розрізів беруть зразки, керуючись саме зовнішніми, морфологічними ознаками.

Розглядаючи будь-який грунт в розрізі, можна переконатися, що грунт неоднорідний і складається з декількох відмінних між собою шарів. Це відбувається тому, що в різних шарах грунту швидкість і напрямок процесів різні, хоча і взаємопов'язані. Діючи протягом тривалого часу, вони обумовлюють розчленування однорідної до цього гірської породи на шари, що відрізняються морфологічними ознаками і властивостями. Шари грунтів з більш-менш однаковими морфологічними ознаками називаються генетичними горизонтами.

Грунтовим профілем називається сукупність грунтових горизонтів, об'єднаних єдиним процесом грунтоутворення. Будова грунтового профілю визначається морфологічними ознаками окремих грунтових горизонтів, які закономірно переходять один в інший.

Характер переходу одного горизонту в інший розрізняють за зміною інтенсивності забарвлення двох суміжних горизонтів і потужності перехідного шару грунту. Можна розрізнити перехід різкий - перехідний шар має товщину 1-2 см, ясний - 2-5 см, поступовий - до 10 см, і неясний - понад 10 см.

Будова профілю більшості грунтів, якщо їх розглядати в розрізі зверху вниз, порівняно однотипна: зверху лежить невеликий шар рослинних залишків, що утворюють лісову підстилку, трав'яну повсть, або дернину; глибше розташований горизонт, різною мірою забарвлений гумусом, або перегноєм, а під ним утворюється горизонт, перехідний до материнської породи. Потужність, або глибина, грунтового профілю залежить від типу і тривалості протікання грунтоутворюючого процесу і може змінюватися в дуже широких межах. Будова і потужність грунтового профілю дозволяють судити про характер і напрямок грунтоутворюючих процесів, застосуванні систем обробки грунтів, необхідності внесення добрив, видах вирощуваних культур, про стійкість і продуктивності лісів. Тому опис грунтового профілю займає важливе місце при картуванні грунтів, розробці агротехніки вирощування культур і практичних прийомів ведення господарства. Для характеристики грунтового профілю в цілому здійснюють опис окремих його горизонтів. [2]

Механічний склад грунтів та їх структура

Механічним складом називають співвідношення часток різного розміру, виражене у відсотках від маси грунту. При морфологічному описі застосовують польовий метод, заснований на зміні пластичності вологого грунту в залежності від кількості частинок фізичної глини при скочуванні в шнур або кулю.

При описі вказують на однорідність або строкатість горизонту грунту за механічним складом, відзначають наявність лінз, язиків та затіків, прошарків, каміння, глибину і товщину залягання відкладів іншого механічного складу. При визначенні механічного складу сильнокарбонатних грунтів застосовують 5-10%-ний розчин соляної кислоти для руйнування мікроагрегатів.

Механічне розділення грунту на агрегати відбувається при процесах зволоження та висихання, замерзання і нагрівання, під впливом розвитку кореневих систем рослин, діяльності комах та їх личинок в грунтах. Ступінь роздробленості грунтів на грудочки зменшується зверху вниз - це пояснюється тим, що найбільший вплив перерахованих факторів спостерігається саме у верхніх горизонтах грунту. Зі збільшенням глибини кількість коренів і вплив усіх чинників поділу грунту на агрегати зменшується, грудочки поступово збільшуються в розмірах і, нарешті, в грунті утворюються вертикальні тріщини, що зумовлюють появу призматичної структури. Тільки в перезволожених грунтах під впливом замерзаючих шарів води переважає горизонтальна, або плитчаста, структура.

В залежності від форми і співвідношення розмірів структурних агрегатів розрізняють три типи структури: кубовидну - це структурні агрегати, що мають однакові розміри по висоті, довжині і ширині; характерна для верхніх горизонтів грунтів, а також для грунтів легкого механічного складу; призмовидну - висота агрегатів більша ширини і довжини, утворюється на деякій глибині від поверхні в суглинистих і глинистих грунтах; плитовидную - ширина і довжина агрегатів значно більша висоти і представлена плитками, лусочками тощо, утворюється у відносно неродючих грунтових горизонтах, що володіють поганими водно-фізичними і хімічними властивостями, формується в підзолистих, глейових і осолоділих горизонтах. У межах кожного типу грунтової структури в залежності від розмірів розрізняють роди і види.

За щільністю виділяють наступні види грунтів грунту: розсипчастий - грунт сиплеться з лопати; пухкий - грунт розсипається на дрібні грудочки, грунтовий ніж входить в горизонт без зусиль, щільнуватий - грунт розсипається або легко розламується на великі грудки, пластинки, ніж входить з деяким зусиллям; щільний - грудки грунту розламуються із зусиллям, грунт з лопати падає грудочками і розпадається на дуже великі грудки, ніж входить з великими зусиллями на глибину 5-6 см; дуже щільний або злитий - грунт майже не розламується, лопата з великим зусиллям входить на глибину 1 -2 см, а ніж - на 2-3 см. Грунти розрізняють також за зв'язністю: дуже зв'язний - прилипає до лопати і насилу відстає від неї; середньосвязний - легко струшується з лопати; малозв'язний - до лопати не пристає.