Журнал "Історія української географії" Всі публікації журналу
Зміст номера
Довідка про автора публікації
Номери часопису: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
УДК 631.48 (477.83)
Мар’яна Салюк
Фізичні властивості дерново-підзолистих грунтів, підстелених щільними карбонатними породами, у межах Малого Полісся
У статті подано показники фізичних властивостей дерново-підзолистих ґрунтів, підстелених щільними карбонатними породами. Проаналізовано їх структурно-агрегатний склад. Обґрунтовано їх залежності та зміни відповідно до географічного поширення та антропогенного фактору.
Maryana Salyuk. Physical properties of sod-podzol soils with underlying compact carbonates within the limits of Small Polіssya. The results of physical properties of sod-podzol soils with underlying compact carbonates have been given in the article. Their structurally-aggregate composition is analysed. Grounded them dependences and changes in accordance with geographical distribution and human factor.
Вступ. Дерново-підзолисті ґрунти, підстелені щільними карбонатними породами, мають порівняно значні площі у межах Малого Полісся і поряд з цим вони є маловідомими, як для ґрунтознавчої, так і для агрономічної науки. Визначальне місце при дослідженні дерново-підзолистих ґрунтів, підстелених щільними карбонатними породами, займає вивчення їх фізичних властивостей. Серед комплексу показників агрофізичних властивостей ґрунтів провідне місце належить загальним фізичним властивостям та структурно-агреатному стану ґрунтів.
Якісний стан ґрунтового покриву визначається, перш за все, фізичними властивостями ґрунту. Вони мають значний вплив на фізико-хімічні, генетичні, морфологічні та агрономічні властивості ґрунту. Фізичні властивості характеризують ступінь окультурення та екологічний стан ґрунтового покриву.
Антропогенне навантаження в певній мірі погіршує фізичні властивості ґрунтів і лише при дотриманні правильних технологій вирощування сільськогосподарських культур не змінює або навіть частково покращує їх.
Зазначимо, зміна фізичних властивостей, що супроводжується землеробським освоєнням упродовж століть, ерозією, активізацією надмірної розораності, що підсилилася останніми десятиліттями, й безгосподарністю (зневага до сучасних технологій, притаманна землеробству колишнього СРСР і особливо сучасному стану пострадянської України), створює умови для інтенсифікації процесів агрофізичної деградації.
Упродовж сільськогосподарського освоєння ґрунтів відбувається зміна водостійкості структурних агрегатів, щільності будови і щільності твердої фази, водопроникності та загальної шпаруватості.
Розглядаючи фізичні властивості досліджуваних ґрунтів перед, нами стояли завдання вивчення залежності агрофізичних властивостей, їх відношення до антропогенних або природних впливів.
Актуальність цієї проблеми пов’язана з тим, що негативні фізичні властивості навіть на фоні оптимізації параметрів родючості (таких як фізико-хімічні і агрохімічні) нерідко є лімітуючими факторами продуктивності агробіоценозів.
Стан проблеми. Складаючи інформаційну базу стосовно наявних у сучасній літературі з ґрунтознавства і географії ґрунтів відомостей про дані ґрунти, і їх властивості, слід відмітити повну відсутність наукових публікацій з їх вивчення не лише в даному столітті (2001-2005 р.р.), а і починаючи з кінця 80-их років минулого століття. Остання коротка характеристика цих ґрунтів проведена в 1986 р. [8, 6, 11]. Лише у окремих працях Полупана М.І., згадуються ці ґрунти. Проте і у них, дерново-підзолисті ґрунти, підстелені щільними карбонатними породами, відносяться у одну групу з дерново-підзолистими ґрунтами, незважаючи на їх значне поширення.
Мета та методика дослідження. Метою наших досліджень було проведення аналізу і узагальнення отриманих результатів фізичних властивостей та структурно-агрегатного стану досліджуваних ґрунтів, встановити їх закономірності у залежності від географічного поширення, виявити вплив природного та антропогенного фактору у їх зміні. Для цього було проведено польові дослідження, узагальнено власні експериментальні дані.
Визначення показників фізичних властивостей ґрунту здійснювались за загальноприйнятими методами [Вадюніна А.Ф., Корчагіна З.А.]. Дослідження виконувались методом ключових ділянок, закладених у репрезентативних ділянках на території Малого Полісся.
Об’єкт дослідження – параметри фізичних властивостей ґрунтів, передусім їх структурно-агрегатного стану.
Предмет дослідження – динаміка фізичних властивостей дерново-підзолистих ґрунтів, підстелених щільними карбонатними породами, у межах Малого Полісся.
Результати і обговорення. Структура, як фізична будова речовини ґрунту, зумовлена розміром, формою, кількісним співвідношенням, характером взаємозв’язку і розміщенням елементарних ґрунтових частинок і складених з них агрегатів [2]. Агрономічно цінною є така структура, яка забезпечує родючість ґрунту.
Оптимальні умови повітряного і водного режимів створюються в ґрунтах з дрібно-грудкуватою і зернистою структурою. Встановлено, що структурними є ґрунти, в яких переважають агрегати розміром 0,25-10 мм, вони вважаються агрономічно цінними. Позитивною структурою є лише дрібно-грудкувата (10-0,5 мм) і зерниста (5-0,5 мм) структура, за якістю – шпарувата та водостійка. Переважання агрегатів менше 0,25 мм зумовлює розпиленість структури, а понад 10 мм – її брилуватість [7].
Структурні агрегати ґрунту формуються під впливом періодичного намокання і висихання, коагуляції, надходження гумусу. Проте основною умовою цього процесу є наявність тонкодисперсних частинок і двовалентних катіонів як коагуляторів. Коагуляція ґрунтових колоїдів зумовлює укрупнення частинок ґрунту [3].
Результати структурно-агрегатного аналізу ґрунтів подано у таблиці 1.
Фракціонуванням ґрунту на ситах у повітряно-сухому стані (сухе просіювання) та за шкалою оцінки структурного стану ґрунтів, розробленою С.І. Долговим і П.У. Бахтіним [1], досліджувані ґрунти мають незадовільну структуру. І лише дерново-слабопідзолистий ґрунт на перелозі, згідно розрахунків, оцінюється, як задовільний. Відповідно до оцінки структурного стану ґрунту за В.Р.Вільямсом – структура даного ґрунту значиться, як грудкувата (табл. 1) і, є найоптимальнішою для вирощування культур. Серед мезоагрегатів переважають зерниста і дрібно-грудкувата фракції. Даний ґрунт має досить хороші показники структурності, який випливає з того, що вміст агрономічно цінних і брилуватих агрегатів співвідноситься 57,18 % до 42,82 %.
У дерново-слабопідзолистому ґрунті на закинутій ріллі суттєво переважає брилувата фракція. Серед агрономічно цінних переважають агрегати розміром 7-3 мм. За шкалою оцінки структурного стану, як орний так і підорний шар даних ґрунтів характеризується, як незадовільний (вміст повітряно-сухих агрегатів розміром від 0,25 до 10 мм становить близько 30%).
Дерново-слабопідзолисті ґрунти на пасовищі характеризується незадовільною структурою, у досліджуваному горизонті значно переважає брилувата фракція, незадовільна для росту і розвитку рослин – 66,84 %. Основними факторами руйнування структури ґрунту є частий обробіток ґрунту сільськогосподарською технікою до залуження у минулому та випасання ВРХ у наш час. Серед мезоагрегатів переважає грудкувата (8,29%) та дрібно-грудкувата (5,56%) фракції.
Дерново-слабопідзолисті ґрунти під лісом мають задовільний структурний стан. Вміст брилуватої фракції у них незначний, лише 38,79 %, проте у цих ґрунтах відбулося розпилення структури, про що свідчить вміст фракції більше 0,25 мм – 17,71 %, серед мезоагрегатів переважає зерниста фракція.
Таблиця 1
Структурно-агрегатний стан грунтів Малого Полісся (чисельник - сухе просіювання, %; знаменник - мокре просіювання, %)
Структурний стан дерново-слабопідзолистого ґрунту на полі після посіву пшениці відзначається, як незадовільний. Орний гумусово-елювіальний шар на 2/3 складається з брилуватої фракції.
Розріз дерново-карбонатного неглибокого ґрунту закладений на ріллі, яка щорічно зазнає технологічної трансформації. Вміст агрегатів більше 10 мм займає більше 60 % структурних фракцій ґрунту. Коефіцієнт структурності становить 0,56. Спостерігається значне переважання фракцій розміром 7-5 мм.
Найістотніших змін при окультуренні ґрунтів зазнає вміст водостійких агрегатів [10]. Крім того, водостійкість є важливою агрономічною властивістю ґрунтової структури, яка проявляється через здатність структурних агрегатів тривалий час протистояти руйнівному впливу води. Стійкість ґрунтових агрегатів в першу чергу, залежить від якості гумусових речовин, які є основним “клейким” матеріалом. Чільне місце має також наявність у ґрунті незворотньо скоагульованих і мінеральних колоїдів, що зумовлює цементування гранулометричних елементів [1]. Лише водостійка структура з високою шпаруватістю, пухкою упаковкою агрегатів є агрономічно цінною.
Найвищим показником водостійкості серед досліджуваних ґрунтів характеризується Неор. горизонт дерново-слабопідзолистого ґрунту, підстеленого глибше 120 см елювієм щільних карбонатних порід, на полі після посіву пшениці, який становить 228,4% (табл.1). Незначним переважанням мезоагрегатів, виділених при мокрому просіюванні, над мезоагрегатами, виділених при сухому просіюванні, відзначається гумусово-елювіальний орний горизонт дерново-слабопідзолистого глеюватого ґрунту, на перелозі – 126,1%, а також гумусово-елювіальний-ілювіальний орний горизонт дерново-слабопідзолистого ґрунту на закинутій ріллі. Показники водостійкості цього горизонту наведено у таблиці 2. Дерново-карбонатний неглибокий ґрунт, що досліджувався на полі після цукрових буряків, має коефіцієнт водостійкості 102,9%. Водостійких агрегатів розміром менше 0,25 мм у 30 разів більша, ніж при сухому просіюванні. (табл.1). Проте, наявність у повітряно-сухому ґрунті більшої кількості фракцій розміром більше 1 мм, ніж після мокрого фракціонування, вказує на те, що ці ґрунти, висихаючи, мають порівняно високу здатність агрегуватися і відновлювати свою структуру. М.А. Качинський [3] відзначає, що роль цементу у процесі утворення істинних агрегатів таких ґрунтів, у багатьох випадках відіграє СаСО3.
Агрономічне значення структури полягає в тому, що вона позитивно впливає на щільність будови, шпаруватість ґрунту, повітряний, тепловий і поживний режими.
Діагностичним критерієм морфології ґрунтів є щільність твердої фази, щільність будови ґрунту, загальна шпаруватість та шпаруватість аерації.
Зауважимо, що щільність твердої фази ґрунту залежить від його хімічного і мінералогічного складу та вмісту гумусу. У дерново-підзолистих ґрунтах, підстелених щільними карбонатними породами, серед первинних мінералів переважає кварц (80%) і польові шпати (10%), з-поміж вторинних – гідрослюди (60-80%), каолініт (10-20%) [6]. У межах ґрунтового профілю цей показник коливається у вузькому діапазоні, що зумовлено однорідністю мінералогічного складу продуктів вивітрювання із поступовим зменшенням гумусу. У малогумусних дерново-підзолистих ґрунтах, згідно з даними Вадюніної А.Ф і Корчагіної З.А., щільність твердої фази коливається приблизно в межах 2,6-2,8 г/см3.
Проаналізувавши наші експериментальні дані, бачимо що досліджувані ґрунти частково відповідають згаданим вище показникам. Проте є і деякі відмінності. Так, дерново-слабопідзолистий супіщаний глеюватий ґрунт, підстелений глибше 1 м елювієм щільних карбонатних порід, на закинутій ріллі має значно менші показники щільності твердої фази (2,38-2,47 г/см3, табл.2), що зумовлено, перш за все, більшою гумусованістю горизонтів. У дерново-слабопідзолитих глейових ґрунтах, на пасовищі цей показник майже не змінюється по профілю і коливається в межах 2,52-2,68 г/см3, що є закономірним, оскільки у верхніх горизонтах наявна більша кількість гумусових речовин. У ґрунтах, що знаходяться під лісом, щільність твердої фази дещо вища (2,56-2,61), що зумовлено меншим вмістом гумусу і мулистої фракції. Відзначимо збільшення величини цього показника у верхніх горизонтах розораних ґрунтів, що можливо спричинено інтенсивнішим розвитком вивітрювання у верхніх шарах орних горизонтів. Дерново-карбонатні ґрунти території дослідження мають відносно стабільні, притаманні їм, показники. Вони становлять в основному 2,50 г/см3 і вниз по профілю змінюються на 0,03-0,05 г/см3, вони можуть бути дещо нижчими у верхньому десятисантиметровому шарі (табл.2).
Щільність будови. Ця величина є важливою ознакою фізичних параметрів ґрунту і водночас – одна з найдинамічніших величин. Вона змінюється в часі та просторі, що пов’язано з динамікою вологи, з ущільненням ґрунту внаслідок просадки, особливо у верхніх горизонтах, які найчастіше зазнають впливу зовнішнього середовища і антропогенного фактора. У процесі ущільнення ґрунтів зменшується не лише загальний об’єм шпар, але і їхній розмір, що впливає на ризосферу ґрунту. Ущільнений ґрунт погано вбирає та фільтрує вологу, а це за наявності зливових опадів сприяє збільшенню поверхневого стоку та ерозії, зниженню вологозабезпеченості рослин [1].
За класифікацією М.А. Качинського [3], щільність будови орного горизонту (0-20 см) ґрунтів характеризується такими величинами, г/см3: менше 1,00 – дуже пухкий; 1,00-1,20 – пухкий; 1,20-1,40 – середньо ущільнений; 1,40-1,50 щільний; понад 1,50 – дуже щільний.
Згідно з результатами наших досліджень, дерново-підзолисті ґрунти, підстелені щільними карбонатними породами, на перелозі характеризуються за шкалою М.А Качинського як середньоущільнені. На ріллі цей показник становить 1-39-1,41 г/см3 (табл.2). З глибиною показники щільності будови зростають. Під орними горизонтами на глибині 30-60 см у досліджуваних ґрунтах сформувались різко виражені щільні опресійні горизонти, щільність будови у них коливається в межах 1,60-1,80г/см3. Ґрунти під лісом мають щільність будови 1,32 г/см3 у НЕ горизонті дерново-слабопідзолистих ґрунтів на елювії щільних карбонатних порід та 1,03-1,24 г/см3 у дерново-приховано-підзолистих ґрунтах на водно-льодовикових відкладах (табл.2). В обох випадках простежується значне збільшення щільності будови у ілювіальному горизонті. Це відбувається за рахунок процесів акумулювання мулистих частинок і півтораокислів у цих горизонтах.
Сільськогосподарське використання ґрунтів призводить до ущільнення орного шару, але найбільшого ущільнення зазнає підорний горизонт. За даними В.В Медведєва і В.Г. Цибулька, деформація й ущільнення під впливом знарядь обробітку поширюється на глибину 40-50 см [5, 6]. Це підтверджується і нашими дослідженнями, а також вказує на те , що у малопотужних ґрунтах спостерігається переущільнення практично у всіх генетичних горизонтах (табл.2).
Таблиця 2
Загальні фізичні властивості грунтів Малого Полісся
Шпаруватість ґрунту має не лише агрономічно цінне значення, але водночас є своєрідною “біосферою” ґрунту. Саме у шпарах розміщується газоподібна і рідка фаза, а також “жива” фаза ґрунту. Від загальної кількості шпар, їхніх розмірів і форми залежить, як кількісне співвідношення фаз, так і умови переміщення ґрунтових розчинів, повітря, тепла, живих організмів та коренів рослин.
Растворова О.Г. встановила, що для забезпечення оптимальних фізичних умов піщаних ґрунтів, загальна шпаруватість орного шару повинна становити 45-50%, а шпаруватість аерації понад 30% [9].
За даними Ковди В.А. [4] у середньому величина шпаруватості повинна становити 40-60% від об’єму ґрунту, а в орних горизонтах загальна шпаруватість, нижча від 30-40%, вважається агрономічно несприятливою.
Величина загальної шпаруватості досліджуваних ґрунтів функціонально залежна від щільності будови ґрунту. Так, із збільшенням щільності будови у даних ґрунтах закономірно зменшується загальна шпаруватість.
Результати визначення величин загальної шпаруватості подано в таблиці 2. Досліджувані нами ґрунти характеризуються в основному незадовільною шпаруватістю, але і є ґрунти, у яких загальна шпаруватість орного горизонту близька до задовільної. Як видно з таблиці 2, загальна шпаруватість в орному горизонті дерново-підзолистих ґрунтів, підстелених щільними карбонатними породами, становить 40-50%. Дещо кращі повітряні умови мають ґрунти під лісом (понад 50%). Зменшення кількості шпар, на що вказує зниження показників загальної шпаруватості, очевидно, як великих, так і малих розмірів, викликає зменшення показників шпаруватості аерації. Найбільше агрономічне значення мають активні пори, зайняті капілярною водою і пори аерації, які повинні становити не менше 20-25% від загальної шпаруватості [1].
Шпаруватість аерації дерново-слабопідзолистих ґрунтів, підстелених щільними карбонатними породами, становить 20-25%, що відповідно складає 50-60% від загальної шпаруватості. У горизонтах ключових ділянок аерованість різко знижується у підорних та ілювіальних горизонтах (табл. 2). Шпаруватість аерації знаходиться у прямій залежності від величини польової вологи ґрунту. З одержаних даних встановлено, що із збільшенням польової вологи відбувається зменшення шпаруватості аерації (табл. 2).
Грудкувата структура дерново-карбонатних ґрунтів з переважанням брил, відносно висока водостійкість агрегатів, та значне ущільнення ґрунтової маси зумовили невисокі величини їх загальної шпаруватості (30-35% при оптимумі 55-65%) [9] і, як наслідок, занижені значення шпаруватості аерації (18-22%). Дерново-карбонатні неглибокі ґрунти, на ріллі після збору буряків характеризуються зменшенням загальної шпаруватості вниз по профілю, що пояснюється зменшенням вмісту гумусу та дисперсності. У даних ґрунтах відмічено низькі показники загальної шпаруватості та шпаруватості аерації, що зумовлено щільною упаковкою ґрунтової маси (табл. 2).
Висновки. Проаналізувавши вивчені фізичні параметри досліджуваних ґрунтів та результати даних їх структурно-агрегатного стану, можна обґрунтувати такі висновки:
– дерново-слабопідзолисті ґрунти, підстелені щільними карбонатними породами, мають щільність будови ґрунту в основному 1,40-1,50 г/см3, інколи збільшуючись до 1,6 і навіть до 1,80 г/см3, що згідно із градацією М.А. Качинського оцінюються як щільні і дуже щільні;
– відповідно до величин щільності будови загальна шпаруватість даних ґрунтів оцінюється як незадовільна для орного шару (менше 50%);
– збільшення щільності будови і зменшення загальної шпаруватості зумовлене надмірним використанням сільськогосподарської техніки, випасанням ВРХ; невисокою культурою землеробства;
– інтенсивний обробіток ґрунтів у минулому і у теперішній час приводить до фізичної деградації агрегатів. Структурно-агрегатний стан ґрунтів погіршується внаслідок руйнування та зменшення агрономічно цінних фракцій, їх водостійкості, зростання брилистих агрегатів. Відбувається глибока перебудова порового простору. Іншим наслідком розорювання є утворення плужної підошви, що виступає бар’єром зміни усіх фізичних і фізико-хімічних властивостей грунту. Вона затримує потоки вологи та ріст корінців, а переущільнення у досліджуваних ґрунтах вийшло за межі орного шару. Зміни параметрів фізичного стану досліджуваних ґрунтів незаперечно мають вплив на водно-повітряний і газовий режими, динаміку розвитку елементарних ґрунтових процесів та на ґрунтово-екологічні умови загалом.
Література
Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. – Москва: Агропромиздат, 1986. – 416 с.
2. Воронин А.Д. Структурно-функциональная гидрофизика почв. – Москва: Изд-во МГУ, 1984. – 204 с.
3. Качинский Н.А. Физика почвы. – Москва, 1965. – Ч.1. – 322 с.
4. Ковда В.А. Основы учения по почвах. Общая теория почвообразовательного процесса. – Москва: Наука, 1973. - Кн.1. – 432 с.
5. Медведєв В.В., Цибулько В.Г. Зміни фізичних властивостей орного шару грунту залежно від питомого тиску сільськогосподарських машин (за даними модельного досліду) // Агрохімія і грунтознавство. - 1978. - Вип. 35 – С.48-53.
6. Почвы Украины и повышение их плодородия / Под ред. Н.И. Полупана. –К.: Урожай. - Т.1. - 1988.
7. Пшевлоцький М., Гаськевич В. Ґрунти Сокальського пасма і їх агротехногенна трансформація. – Львів: Видавничий центр ЛНУ ім. І.Франка. – 2002. – 180 с.
8. Природа Украинской ССР. Почвы /Под ред. Н.Б. Вернандер, Д.А. Тютюнника. – К. Наукова думка, 1986. - 214с.
9. Растворова О.Г. Физика почв (Практическое руководство). – Ленинград: Изд-во Ленингр. ун-та, 1983. – 196 с.
10. Рыжов С.Н., Мухамеджанов М.В. Агрономическое значение структуры и сложения почвы // Теоретические вопросы обработки почв. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1963. – С.44-57.
11. Технические указания по корректировке материалов крупномасштабного обследования почв колхозов и совхозов УССР. – К.: 1977. – 126 с.
Опубліковано:
Салюк М. Фізичні властивості дерново-підзолистих грунтів, підстелених щільними карбонатними породами, у межах Малого Полісся // Історія української географії. Всеукраїнський науково-теоретичний
часопис.- Тернопіль: Підручники і посібники, 2007. - Випуск 1 (15).
 |
|
 |
|
 |
 |
 |
