Ґрунтознавство в системі природничих наук

 

 

 

«Ґрунт складається з трьох фаз – твердої, рідкої і газоподібної, а також біологічної частини – ґрунтової біоти (ґрунтової флори, фауни, бактерій, грибів тощо).

Тверда фаза – це основа ґрунту, яка складається з мінеральної та органічної частин.

Мінеральна речовина більшості ґрунтів складає 80-90% твердої фази, яка входила до складу материнської породи. За величиною мінеральні частинки ґрунту, або так звані механічні елементи, ділять на фракції.

Органічна частина ґрунту складається із залишків рослин і тварин, які не розклалися та гумусу.

Гумус – це складний динамічний комплекс різних специфічних ґрунтових органічних сполук. Гумус складає 60-90% органічної частини ґрунту, крім торфових.

У складі гумусу виділяють три основні групи сполук: гумінові кислоти, фульвокислоти та гумусове вугілля, або гуміни.

Гумінові кислоти мають молекулярну масу 1000 – 1200 і більше, колір від темно бурого до коричнево-чорного. Не розчиняються у воді й розчинні в лугах. Коагулюючи з частинками ґрунту утворюють структурні агрегати. Основними представниками цієї групи є: гумінова, ульмінова та гіматомеланова кислоти.

Фульвокислоти – це сполуки з меншою молекулярною масою, ніж гумінові. Колір від світло жовтого до оранжевого. Розчиняються у воді і лугах. Основними фульвокислотами є: кренові та апокренові кислоти.

Гуміни – це сполуки, нерозчинні навіть у лугах, які є, очевидно, продуктами руйнування гумінових кислот. Гуміни утворюють комплекси з мінеральними частинками ґрунту. Відомі представниками цієї групи є: гумін, ульмін. Також до гумінів відносять ґрунтові бітуми.

Агрономічна цінність гумусу значною мірою визначається співвідношенням вмісту гумінових і фульвокислот. Переважне утворення гумінових кислот супроводжується формуванням у ґрунті чітко виявленого високородючого структурного гумусового горизонту, який характеризується високою поглинальною і водозатримною здатністю, багатий на елементи живлення (властивий чорноземним і іншим ґрунтам). За інтенсивного утворення фульватного гумусу ґрунти легко збіднюються на лужні катіони та інші поживні елементи, набувають кислої реакції і втрачають структурність.

Якість гумусу вважається високою, якщо відношення гумінових кислот до фульвокислот більше одиниці, а такий тип гумусових речовин називається фульватно-гуматний (співвідношення від 1 до 2) і гуматний (співвідношення більше 2). Зазначені типи гумусових речовин найсприятливіші та містять найменшу кількість вільних фульвокислот.

Всі гумусові кислоти володіють високою адсорбційною здатністю, завдяки чому саме вони обумовлюють поглинальну, або вбирну здатність ґрунтів.

Утворення і нагромадження гумусу в ґрунті є одночасно результатом розкладання та синтезу органічних продуктів, які утворюються із рослинних і тваринних залишків. Процеси розпаду органічних решток і формування гумусу ґрунту мають складний ферментативний характер і відбуваються за безпосередньої участі мікроорганізмів (в основному – бактерій і грибів).

Одна частина проміжних продуктів розкладання органічних залишків повністю розщеплюється мікроорганізмами до мінеральних елементів, тобто мінералізується, а утворені мінеральні речовини використовуються зеленими рослинами.

Частина йде на живлення самих мікроорганізмів, в результаті чого утворюються нові органічні речовини.

А ще одна частина продуктів розпаду органічних речовин проходить тривалий шлях перетворень (окислення, поліконденсації, полімеризації), які відбуваються поза мікроорганізмами за участі виділених ними ферментів. У результаті цих процесів утворюються гумусові, або перегнійні, речовини, а сам процес їх утворення називається гуміфікацією.

У середньому 80-90% органічних решток мінералізується до кінцевих продуктів і лише 10-20%, а інколи і менше, бере участь в утворенні гумусу або нагромаджується в ґрунтах у формі стійких до розпаду сполук.

Наприклад, з 1 т внесеного підстилкового гною у ґрунтах Полісся утворюється 42 кг, Лісостепу – 54 і Степу – 56 кг гумусу. Тобто, коефіцієнт перетворення гною в гумус становить близько 5%.

Отже, в наслідок зазначених перетворень органічних сполук у ґрунті утворюється складна суміш органічних речовин, таких як малорозкладені рослинні рештки, проміжні продукти їх розкладу, колоїдні комплекси власне гумусових речовин і розчинні (що швидко мінералізуються) органічні сполуки.

Важливість накопичення гумусу в ґрунті зумовлено тим, що: 1) гумус – це джерело мінеральних елементів живлення для рослин; 2) компоненти гумусу з частинками ґрунту утворюють комплекси, які покращують структуру і зумовлюють поглинальну здатність ґрунту; 3) гумусові кислоти прискорюють процеси вивітрювання мінералів тощо.

У сільському господарстві накопичення та збереження наявного рівня гумусу досягається: 1) внесенням органічних добрив; 2) внесенням мінеральних добрив, особливо азотних, які, засвоюючись рослинами, не «дозволяють» забирати мінеральні елементи з гумусу, тим самим запобігається його руйнування; 3) певним обробітком ґрунту, який повинен бути мінімально неглибоким, так як глибоке приорювання верхнього горизонту руйнує його активну мікрофлору і, відповідно, гальмує процеси розкладання органічних речовин; 4) оптимізацією водного, повітряного і теплового режимів ґрунту; 5) науково обґрунтованим чергуванням культур, яке б передбачало розміщення в сівозміні бобових культур, використання парових полів, ущільнюючих та проміжних посівів тощо.

Рідка фаза ґрунту – це ґрунтовий розчин, який являє собою суміш розчинених мінеральних солей, деяких органічних речовин і газів у воді. У ньому в найдоступнішій для рослин формі знаходяться поживні речовини. Ґрунтовий розчин активно впливає на водозабезпечення рослин за рахунок осмотичного тиску, який визначається концентрацією іонів (від кількох мг/л до 100 і більше г/л), рН тощо, які, в свою чергу, залежать від вмісту води в ґрунті.