§ 19. ҐРУНТИ

Ґрунт – «дзеркало» ландшафту. Тривалий час ґрунти ототожнювали з поняттям «земля» як ділянка поверхні, на якій проживає людина й займається її обробітком. Пояснив природу ґрунтів, тобто як вони утворилися, як поповнюються поживними речовинами, російський учений Василь Докучаєв. Науковий підхід до вивчення ґрунтів започаткував науку ґрунтознавство.

Ґрунт є результатом тривалого розвитку екосистеми під дією комплексу чинників ґрунтоутворення. Через те ґрунт – не лише один із компонентів ландшафту, а й його «дзеркало» або «пам’ять». У процесі свого утворення ґрунт формує чотири типи продуктів: органічну речовину, гази, розчини та тверді сполуки. Перші три дуже швидко оновлюються. Лише тверді продукти можуть упродовж тривалого часу накопичуватися в ґрунтовому профілі.

Функціонування наземних екосистем, які є складниками біосфери, неможливе без ґрунту. Він сформувався на межі літосфери, атмосфери, гідросфери та біосфери внаслідок взаємодії неживої й живої природи. Це зумовлює специфічний склад ґрунтів і їхню роль у складній системі земних геосфер. Так, складниками ґрунту є мінеральні та органічні речовини (мал. 87).

Мал. 87. Склад ґрунту

Мінеральні речовини надходять у ґрунт з неживої природи. Це вода, повітря, мінеральні солі, пісок та глина. Вони разом становлять 90-95 % ґрунтової маси. Саме вони визначають хімічний, мінералогічний та механічний склад ґрунтів, а також швидкість ґрунтоутворення. Органічними речовинами поповнюють ґрунт живі істоти. Це гумус (перегній), який являє собою відмерлі рештки живих організмів. Саме гумус забезпечує головну властивість ґрунту – його родючість, тобто здатність забезпечувати рослини мінеральними речовинами. Ґрунт є наслідком життя й одночасно умовою його існування. Отже, ґрунт – це поверхневе пухке й родюче мінерально-органічне утворення, що сформувалося внаслідок дії ґрунтотвірних чинників.

• Поміркуйте, до живої чи неживої природи слід віднести ґрунти. Поясніть свою думку.

Ґрунтотвірні чинники. Ґрунтоутворення є процесом, внаслідок якого ґрунт набуває специфічних рис, невластивих гірській породі. Головна з них – наявність специфічної речовини – гумусу. З його накопиченням пов’язана наявність у ґрунті азоту, якого немає в гірських породах.

Ґрунт є результатом сукупної дії п’яти чинників: материнської гірської породи, живих і мертвих організмів, клімату, рельєфу місцевості, часу. Крім того, виокремлюють шостий чинник – діяльність людини, що чинить як прямий, так і опосередкований вплив на ґрунтоутворення й ґрунтовий покрив. Завдяки процесу ґрунтоутворення гірська порода набуває якісно нової властивості – родючості.

Ґрунтоутворення складається з кількох послідовних етапів. Спершу в процесі вивітрювання тверда скельна порода перетворилася на шар пухких порід – кору вивітрювання. Вона є материнською гірською породою, на якій сформується майбутній ґрунт. У неї можуть проникати повітря й вода. Після цього до ґрунтоутворення приєднуються живі організми. Завдяки спільній дії вищих рослин, грибів та бактерій ґрунту формується гумус, частина якого після розкладу (мінералізації) стає доступною для мінерального живлення рослин (мал. 88).

Мал. 88. Чинники ґрунтоутворення

Важливим чинником ґрунтоутворення є клімат. Надмірне зволоження ґрунтів сприяє вимиванню з них поживних речовин, а також робить їх кислими. Недостатнє зволоження сприяє накопиченню поживних речовин у достатній кількості в шарі гумусу. Бідне зволоження робить ґрунти лужними. Рельєф впливає на ґрунтоутворення як безпосередньо, зумовлюючи переміщення ґрунтових мас по схилу внаслідок ерозійних процесів, так і опосередковано через вплив на клімат, оскільки є головним чинником перерозподілу температури повітря та кількості опадів.

Процес ґрунтоутворення дуже тривалий: 1 см ґрунту залежно від природних умов формується протягом 50-200 років. Докучаєв називав це чинником часу.

Унаслідок ґрунтотворення ґрунт набуває специфічної будови – формується ґрунтовий профіль – система горизонтів, які послідовно змінюють один одного (мал. 89).

Мал. 89. Будова ґрунтового профілю (за системою В. Докучаєва)

• За мал. 89 назвіть горизонти, з яких складається ґрунтовий профіль. Поясніть, як чинники ґрунтоутворення впливають на будову ґрунтового профілю. Як наявність або відсутність певних ґрунтових горизонтів та їхня потужність впливають на рівень родючості ґрунт?

Типи ґрунтів. Типи ґрунтів класифікують за будовою профілю та вмістом гумусу. Ґрунти одержали свої назви за забарвленням гумусового горизонту. Наприклад: бурі лісові, сірі лісові, чорноземи, червоно-бурі та інші. Типи ґрунтів поділяють на підтипи залежно від ступеня вираженості в їхній будові тих чи інших горизонтів. За механічним складом ґрунти поділяють на різновиди: піщані, супіщані (70 % піску, 30 % глини), суглинисті (50 % піску, 50 % глини), глинисті.

Розміщення ґрунтів на рівнинах підкоряється закону широтної зональності. Типи ґрунтів, які змінюються в такому напрямку, називають зональними. Також трапляються азональні типи ґрунтів, які формуються вздовж річкових долин, на заболочених або засолених ділянках і т. п. У горах ґрунти змінюються згідно з вертикальною (висотною) поясністю, тобто від підніжжя до вершин.

Вплив ґрунтів на спеціалізацію господарства регіону, країни. Частину земної поверхні, що вкрита ґрунтами, вважають земельним фондом. Без урахування Антарктиди та Гренландії його площу оцінюють у 134 млн км 2 . Найбільшим показником земельного фонду серед материків вирізняються Євразія та Африка.

Ґрунтові ресурси – це частина земельного фонду, що вбирає всі ґрунти, які використовуються або можуть бути використані в господарській діяльності. Вони є вичерпними, але відновлюваними за умови раціонального використання.

Залежно від використання ґрунтові ресурси поділяють на групи (мал. 90): сільськогосподарські угіддя, лісовий фонд, інші землі (забудова, заповідники, болота, піски, яри тощо). У різних виробництвах використання ґрунтів є неоднаковим, тому не завжди висуваються вимоги до їхньої якості. Так, у добувній та обробній промисловості, на транспорті, будівництві земля важлива лише як територія, просторова база. Інше значення мають ґрунти в сільському та лісовому господарстві, де вони є головним засобом та предметом праці. Серед сільськогосподарських угідь виділяють орні землі, або ріллю, природні луки й пасовища, сади й виноградники. Ґрунтові ресурси для сільського та лісового господарства мають певні особливості. По-перше, їх не можна замінити іншими ресурсами. По-друге, вони розміщені на планеті зонально, що разом з кліматичними особливостями території впливає на спеціалізацію господарства.

• 1. За картою ґрунтів світу назвіть їхні типи в напрямку від екватора до полюсів. 2. За картою ґрунтів України назвіть їхні зональні типи та підтипи з півночі на південь країни. 3. Поясніть причини широтної зональності та вертикальної (висотної) поясності ґрунтів на Землі й на території України.

Мал. 90. Структура ґрунтових ресурсів України та світу

Серед регіонів світу найвищим рівнем розораності вирізняється Європа (29 %), найменшим – Океанія (5,8%). Максимально розорано землі в Бангладеш (понад 3 /₄), а також в Індії, Україні, Данії, Молдові, Угорщині (понад 1 /₂). За забезпеченістю рілля на 1 особу світовими лідерами є Австралія (3 га/особу), Казахстан (2 га/особу), Канада (1,8 га/особу) та Україна (1 га/особу). Природні луки й пасовища в усіх регіонах світу, крім Європи, значно домінують над орними землями. Найбільші їх площі мають Австралія, Китай, США, Казахстан, Бразилія.

• 1. За діаграмами на мал. 90 порівняйте структуру ґрунтових ресурсів України та світу. 2. Поясніть на конкретних прикладах, як впливає якість ґрунтів на спеціалізацію рослинництва країн і різних територій в Україні. 3. Поміркуйте, які проблеми виникають у світі та в нашій державі внаслідок використання ґрунтів.

На ефективність використання ґрунтів впливають рівень розвитку продуктивних сил, ступінь розораності земель, структура посівних площ, частка меліорованих земель. Ґрунти потребують дбайливого використання й охорони.

Для поліпшення якості ґрунтів застосовують різноманітні заходи меліорації (лат. поліпшення) – усі види робіт з охорони та підвищення родючості ґрунтів. В районах розробки корисних копалин відкритим способом, у місцях сміттєзвалищ ґрунтовий покрив знищено. Такі позбавлені ґрунтів території називають «місяцевими ландшафтами». Вони потребують рекультивації (лат. повертаю) – комплексу заходів з повного або часткового відновлення ґрунтів.

Природні зони. Природна зона – велика зональна геосистема географічної оболонки, що вирізняється подібністю клімату, режиму водойм, ґрунтово-рослинного покриву, тваринного світу. На рівнинах природні зони мають близьке до широтного простягання, тобто змінюються за законом широтної зональності. Вони чітко виражені на суходолі, а в Океані їхній прояв помітний менше. Основною ознакою природних зон є переважання в їх межах певного типу ландшафтів, а свої назви зони одержали від властивого для них типу рослинності. Так, виділяють лісові (наприклад, тайга, мішані ліси, вологі екваторіальні ліси) та безлісі (тундра, степи, савани, тропічні пустелі) природні зони.

Порівняння карт ґрунтів і природних зон світу та України. Зіставивши карти ґрунтів і природних зон, можна переконатися, що кожній природній зоні відповідають певні зональні типи ґрунтів.

• 1. За картою географічних поясів і природних зон світу назвіть у напрямку від екватора до полюсів природні зони в межах кожного з географічних поясів. 2. З’ясуйте, в яких географічних поясах сформувалася найбільша й найменша кількість природних зон. 3. Поясніть закономірності зміни природних зон у межах одного з материків (на вибір).

Так, у зоні вологих екваторіальних лісів (гілей) за умов значної кількості тепла та надмірного зволоження під багатоярусними вічнозеленими лісами сформувалися малородючі з низьким вмістом гумусу червоно-жовті фералітні ґрунти (мал. 91, 1). Сполуки Феруму надають їм червоного кольору. В жаркому й вологому екваторіальному кліматі відмерлі рештки рослин дуже швидко перегнивають. Густі корені рослин стрімко поглинають поживні речовини. Залишки поживних речовин щоденними зливами вимиваються в глиб землі. Через те ці ґрунти малородючі.

З поступовим віддаленням від екватора в субекваторіальному поясі під трав’янистою рослинністю саван та рідколісся в умовах нерівномірного протягом року розподілу зволоження, скорочення тривалості сезону дощів і подовження сезону засухи поступово змінюють одні одних червоні фералітні (мал. 91, 2), червоно-бурі та червонувато-бурі ґрунти. У ґрунтах саван вміст гумусу більший, оскільки в сухий період рослинні рештки розкладаються повільно.

Мал. 91. Ґрунтовий профіль: 1 – червоно-жовтих фералітних ґрунтів зони вологих екваторіальних лісів; 2 – червоних фералітних ґрунтів високотравних саван; 3 – сірих ґрунтів зони пустель; 4 – коричневих ґрунтів зони твердолистих лісів і чагарників; 5 – тундрово-глеєвих ґрунтів зони тундри; 6 – дерново-підзолистих ґрунтів зони мішаних лісів; 7 – сірих лісових ґрунтів зони широколистих лісів; 8 – каштанових ґрунтів сухих степів; 9 – чорноземів типових лісостепової зони; 10 – чорноземів звичайних зони степів; 11 – чорноземів південних зони степів

Ближче до зони пустель ґрунти поступово стають менш родючими. Залежно від географічного положення виділяють тропічні, субтропічні пустелі, а також пустелі помірних широт. Клімат тропічних пустель вирізняється винятковою посушливістю, тому там дуже мало утворюється органічних решток рослин. Пустельні тропічні ґрунти дуже бідні на гумус або взагалі не утворюються. Сірі та бурі пустельні ґрунти формуються тонким шаром унаслідок бідного зволоження та надлишку тепла в пустелях субтропіків та помірного поясу (мал. 91, 3). Вони часто засолені. Через низький вміст гумусу в ґрунтах землеробство можливе лише в оазисах за умови штучного зволоження або вздовж річок, де формуються особливі інтразональні ґрунти алювіальні річкових долин. Лише в глинистих пустелях у ґрунті затримується більше води та є мінеральні солі, що необхідні рослинам.

У субтропічному поясі опадів випадає достатньо (близько 500 мм) для розвитку зони твердолистих вічнозелених лісів і чагарників і водночас недостатньо, щоб вимити поживні речовини з ґрунту. Через те коричневі ґрунти (мал. 91, 4), що сформувалися у цій зоні, досить родючі, оскільки містять багато гумусу. У зоні перемінно-вологих лісів, в умовах мусонного клімату, де зима прохолодна й суха, а літо тепле й вологе, під багатою лісовою рослинністю сформувалися родючі червоноземи та жовтоземи.

Північніше, у помірному поясі під лісовою рослинністю природних зон широколистих, мішаних і хвойних лісів (тайги) внаслідок різного співвідношення тепла й вологи змінюють одні одних родючі бурі лісові та сірі лісові ґрунти на малородючі з невеликою кількістю гумусу та значним горизонтом вимивання дерново-підзолисті та підзолисті ґрунти. Найродючіші в світі ґрунти чорноземи сформувалися в зоні степів і лісостепів за недостатнього зволоження під пишною трав’янистою рослинністю, яка щорічно відмирає й утворює багато органічних решток.

В субарктичному поясі через брак тепла та надмірне зволоження в зоні тундри сформувалися малородючі тундрово-глеєві ґрунти (мал. 91, 5). Через сильний вітер там ростуть лише карликові дерева, поширені болотні чагарники, мохи та лишайники, тому ґрунти бідні на гумус. За коротке літо ґрунти не встигають відтанути на великі глибини. Під тонким шаром гумусу лежить зеленкувата або синювата глина з іржавими вкрапленнями (глей), яка разом з багаторічною мерзлотою перешкоджає просочуванню поверхневих вод й сприяє заболочуванню та окисненню ґрунтів. У зонах арктичних та антарктичних пустель через майже повну відсутність рослинності ґрунти не формуються.

На території України за різними джерелами виділяють від 750 до 1200 різновидів ґрунтів. На рівнинній частині з півночі на південь виокремлюють чотири основні зональні типи ґрунтів, що сформувалися в різних природних зонах. У зоні мішаних лісів виникли малородючі кислі дерново-підзолисті ґрунти (мал. 91, 6), під широколистими лісами – родючі слабокислі сірі лісові (мал. 91, 7), під лісостепами та лучними й типчаково-ковиловими степами – найкращі в світі чорноземи, під сухими полиново-злаковими степами – слаболужні, часто засолені каштанові ґрунти (мал. 91, 8). З півночі та південь розрізняють такі підтипи чорноземів: опідзолені, вилугувані, типові (мал. 91, 9), звичайні (мал. 91, 10) та південні (мал. 91, 11).

1. Що таке ґрунт? Які чинники його формування? 2. За що ґрунт називають «дзеркалом» ландшафту? 3. За якими ознаками розрізняють типи ґрунтів? 4. Обґрунтуйте на конкретних прикладах вплив ґрунтів на спеціалізацію рослинництва. 5. Поясніть, чому кожній природній зоні відповідають певні зональні типи ґрунтів. 6 * . У чому полягає загроза людству внаслідок виснаження та забруднення ґрунтів? 7 * . Запропонуйте власні способи збереження родючості ґрунтів вашої місцевості.

§ 67. Ґрунти й умови їхнього утворення

До XIX століття вивченням ґрунтів займалися виключно геологічна й агрономічна спільноти. У геології ґрунт розглядали як гірську породу та поділяли його на пісок, глину, суглинок тощо. В агрономії за ґрунт вважали верхній 30-40-сантиметровий шар землі, а глибше «не заглядали». Сьогодні ґрунтознавство посідає важливе місце в системі наук про біосферу, адже ґрунт — необхідна умова існування життя на Землі й водночас її наслідок. Він сформувався в результаті тривалої взаємодії клімату, рельєфу, гірських порід і живих організмів. Ґрунт — це верхній пухкий родючий шар Землі, у якому ростуть рослини, мешкають тварини й інші організми (мал. 67.1).

Мал. 67.1. За багато сотень років верхній шар гірських порід перетворився на ґрунт

У складі ґрунту є тверда, рідка і газоподібна частини, а також жива й органічна частини.

Найважливішою складовою ґрунту є гумус.

Гумус (перегній) — це органічна частина ґрунту, яка утворюється та накопичується в результаті розкладу рослинних і тваринних решток і продуктів життєдіяльності організмів. Від кількості гумусу залежить здатність ґрунту забезпечувати рослини поживними речовинами та вологою, тобто його родючість.

Умови утворення ґрунтів

Основою для формування ґрунту є гірські породи. Утворення ґрунту потребує надзвичайно багато часу: шар завтовшки 1 см формується від 100 до 200 років (мал. 67.2).

Мал. 67.2. Ґрунтові горизонти — шари ґрунтів, що виникають у процесі ґрунтоутворення

Ґрунти утворюються внаслідок зміни гірських порід під впливом живих і мертвих організмів (рослин, тварин, мікроорганізмів), сонячного тепла, атмосферних опадів (клімату), рельєфу місцевості з урахуванням чинника часу. Також до чинників ґрунтоутворення додають дію ґрунтових вод і діяльність людини.

Які бувають ґрунти?

Якщо змінюються властивості хоча б однієї складової ґрунту, змінюється вся його структура, наприклад родючість. У результаті формуються різні типи ґрунтів із різними властивостями: родючістю, пористістю, здатністю утримувати вологу та повітря.

Зміни природних властивостей ґрунтів, зокрема родючості, певною мірою залежать від людини: тривале розорювання ґрунтів призводить до зменшення їхньої родючості та ерозії.

Кожен тип ґрунту має свої різновиди залежно від підґрунтя, клімату, рослинного покриву й інших чинників ґрунтоутворення. В Україні виявлено 650 видів ґрунтів. Також Україна володіє третиною світового запасу найродючіших земель — чорноземів (мал. 67.3).

Мал. 67.3. Верхні шари чорнозему мають темний колір, якого надає перегній

Чорноземи формуються у степах під трав’янистою рослинністю за достатньої кількості тепла й вологи, а за нестачі вологи там утворюються каштанові ґрунти.

Підзолисті ґрунти формуються під хвойними лісами за умов великої кількості опадів. Опади промивають ґрунт, унаслідок чого під тонким шаром гумусу утворюється білий горизонт вимивання, який за кольором нагадує золу (мал. 67.4).

Мал. 67.4. Підзолисті ґрунти

Бурі лісові ґрунти формуються під широколистими лісами з розвиненим трав’яним покривом. Під вологими екваторіальними лісами, де впродовж усього року високі температури повітря та велика кількість опадів, формуються червоні та жовті фералітні ґрунти (від лат. ferrum — залізо, aluminium — алюміній та грец. lithos — камінь) (мал. 67.5).

Мал. 67.5. Фералітні ґрунти містять багато заліза й алюмінію

Тундрово-глейові ґрунти формуються за умов майже повної відсутності рослинного покриву та надлишку вологи.

У пустелях і напівпустелях майже без опадів і рослинності розвиваються бурі пустельні ґрунти та сіроземи.

Дослідження ґрунту

Вам знадобляться: дві коробочки для зразків, дві скляні банки, вода, лінійка.

1. Наберіть у дві коробочки ґрунт із різних ділянок (щоб він візуально відрізнявся).

2. Для більшої точності відокремте від нього великі частинки, як-от каміння та гравій.

3. Налийте трохи води до зразків ґрунту, щоб він став вологим, але не мокрим.

4. Зробіть кульки з ґрунту, підкиньте їх приблизно на пів метра вгору та зловіть. Якщо кулька розсипалася — ґрунт занадто піщаний, а якщо вона залишилася ціла — ґрунт містить багато глини.

5. Насипте по жмені ґрунту в скляні банки та залийте водою. Подивіться, чи буде виходити з ґрунту повітря.

6. Добре струсіть банки. Залиште відстоюватися (глина може осідати кілька днів).

7. За певний час утворяться шари різних видів ґрунтів відповідно до їхньої маси. Виміряйте їхню товщину та обчисліть співвідношення. Послідовність шарів залежить від їхньої маси. Найважчий — пісок, він перебуватиме на дні, мул — посередині, а найлегша глина буде зверху.

8. Зробіть висновок щодо властивостей зразків ґрунту.

Запитання і завдання

• 1. Як утворюється ґрунт?
• 2. Схарактеризуйте схему утворення гумусу.
• 3. Поясніть вираз «Ґрунт — екологічна система, у якій усі елементи взаємопов’язані».
• 4. Яка діяльність людини може вплинути на ґрунт? Чи може деградація ґрунтів через негативний вплив призвести до голоду на планеті?
• 5. За допомогою карти ґрунтів з’ясуйте, на якому материку ґрунти розподіляються чітко в широтному напрямку.
• 6. Як властивості ґрунту залежать від кожного з чинників ґрунтоутворення?

Ключова ідея

Ґрунт — верхній пухкий родючий шар Землі. Його родючість залежить від кількості в ньому гумусу. Розвиток ґрунту з гірських порід забезпечується мікроорганізмами та ґрунтовими тваринами під впливом клімату, рельєфу місцевості, ґрунтових вод і діяльності людини з урахування чинника часу.

Дізнайтеся більше

Микола Омелянович Бекаревич (1906-1996) — видатний український ґрунтознавець. Створив наукову школу ґрунтознавців-екологів, які займалися проблемами земельних ресурсів України. Особливу увагу приділяв питанням рекультивації земель, їхнього раціонального використання та збереженню гумусового шару українських чорноземів.