Грунтознавство
 Скачать 3.44 Mb.
|
 ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім. ЮРІЯ ФЕДЬКОВИЧА І.І.Назаренко, С.М.Польчина, В.А.Нікорич ГРУНТОЗНАВСТВО Затверджено Міністерством освіти і науки України як підручник для студентів природничих спеціальностей вищих навчальних закладів (лист №1/12-3641 від 05.11.2002 р.) Книги – XXI 2004 Назаренко І.І., Польчина С.М. Нікорич В.А. Грунтознавство: Підручник. – Чернівці: Книги – XXI, 2004. – 400 с. Викладені наукові основи грунтознавства, питання генезису, еволюції грунтів, їх ролі та функції в біосфері, основних фізичних, хімічних, біологічних властивостей та режимів, родючості та її підвищення, показана роль кругообігу речовин у грунтоутворенні. Розкриті основи вчення про фактори грунтоутворення, природні зони, класифікацію грунтів, охарактеризовані головні типи грунтів світу, їх географія, екологія, особливості сільськогосподарського використання та охорони. Підручник призначений для студентів біологічних, географічних, екологічних спеціальностей вищих навчальних закладів, викладачів, спеціалістів відповідних профілів. ЗМІСТ Вступ 1. Предмет і завдання грунтознавства 1.1. Поняття про грунт 1.2. Грунтознавство як наука, його основні положення 1.3. Короткий огляд історії вивчення грунту 1.4. Розвиток грунтознавства в Україні 1.5. Методологія і методи дослідження грунту 1.6. Місце та роль грунту в природі й діяльності людини 1.7. Значення грунтознавства для фізичної географії, екології та охорони навколишнього середовища 2. Морфологія грунту 2.1. Фазовий склад грунту 2.2. Морфологічна будова грунту 2.3. Основні морфологічні ознаки генетичних горизонтів 2.3.1 .Забарвлення грунту 2.3.2. Структура грунту 2.3.3. Гранулометричний склад грунту 2.3.4. Складення грунту 2.3.5. Новоутворення і включення 2.4. Грунтовий профіль, грунтові горизонти та їх індексація 2.5. Переходи між горизонтами в профілі 3. Вивітрювання, грунтоутворюючі породи і мінеральна частина грунту 3.1. Вивітрювання гірських порід 3.2. Грунтоутворюючі породи та їх категорії 3.3. Первинні мінерали 3.4. Вторинні мінерали 3.5. Фізичні властивості грунтів і порід 4. Хімічний склад мінеральної частини грунту 4.1. Загальний хімічний склад грунтів 4.2. Хімічні елементи та їх сполуки у грантах 5. Органічна речовина грунту 5.1. Джерела гумусу у грунті 5.2. Перетворення органічних речовин у грунті та процес гумусоутворення 5.3. Гумус: склад, властивості 5.4. Органо-мінеральні сполуки в грунті 5.5. Груповий та фракційний склад гумусу 5.6. Екологічне значення гумусу та регулювання його вмісту 5.7. Географічні та екологічні закономірності розповсюдження гумусових речовин 6. Грунтові колоїди та поглинальна здатність грунту 6.1. Склад грунтових колоїдів та їх головні ознаки 6.2. Фізичний стан грунтових колоїдів 6.3. Природа та види поглинальної здатності грунтів 6.4. Грунтовий поглинальний комплекс та його характеристики 6.5. Екологічне значення поглинальної здатності 7. Рідка та газова фази грунту 7.1. Стан і форми води в грунтах 7.2. Водно-фізичні властивості грунту 7.3. Грунтовий розчин 7.4. Кислотність грунтів, її форми 7.5. Лужність грунтів та її форми 7.6. Окисно-відновний режим грунтів 7.7. Грунтове повітря 8. Родючість грунту 8.1. Фактори і закономірності природної родючості грунтів 8.2. Категорії грунтової родючості, їх суть і коротка характеристика 8.3. Підвищення родючості та окультурювання грунтів 8.4. Закон "спадаючої родючості грунтів", його критика 9. Фактори грунтоутворення 9.1. Поняття про фактори грунтоутворення 9.2. Роль живих організмів у грунтоутворенні 9.2.1. Роль первинних продуцентів у процесах грунтоутворення 9.2.2. Водорості та лишайники – "піонери" грунтоутворення 9.2.3. Грунтова фауна та грунтоутворення 9.2.4. Роль мікроорганізмів у грунтоутворенні 9.2.5. Біогенне структуроутворення 9.3. Клімат як фактор грунтоутворення, його характерні особливості 9.3.1. Водний режим грунтів 9.3.2. Теплові властивості й тепловий режим грунтів 9.4. Роль у грунтоутворенні материнської породи, рельєфу місцевості 9.5. Значення віку і господарської діяльності людини у ґрунтоутворенні 10. Біогеохімія грунтоутворення та грунтотворний процес 10.1. Біосфера Землі, її характерні особливості 10.2. Поняття про природну систему, її будову, властивості та структурну організацію 10.3. Великий геологічний кругообіг речовин 10.4. Кора вивітрювання, типи кори вивітрювання 10.5. Малий біологічний кругообіг речовин 10.6. Міграційні потоки елементів 10.7. Геохімічні бар'єри та ареали акумуляції 10.8. Баланс грунтоутворення 10.9. Загальна схема грунтоутворення 10.10. Концепція елементарних грунтотворних процесів та їх характеристика 10.11. Тип ґрунтоутворення 11. Систематика, класифікація та загальні закономірності географії грунтів 11.1. Поняття про класифікацію грунтів 11.2. Закономірності розміщення грунтів на земній поверхні 11.3. Основи грунтово-географічного районування. Грунтово-біокліматичні пояси, області, зони, провінції, округи, райони 11.4. Грунтово-географічне районування та загальна схема грунтового покриву України 12. Грунти арктичних і тундрових областей 12.1. Арктичні грунти 12.2. Тундрові глейові грунти 13. Грунти бореальних областей 13.1. Підзолисті грунти тайгово-лісової зони 13.2. Дерново-підзолисті грунти 13.3. Мерзлотно-тайгові грунти 13.4. Болотні грунти 13.5. Дернові грунти 13.6. Болотно-підзолисті грунти 14. Грунти суббореальних областей 14.1. Грунтовий покрив суббореальних лісових областей. Бурі лісові грунти 14.2. Грунти суббореальних степових областей 14.2.1. Грунти зони Лісостепу 14.2.1.1. Сірі лісові грунти 14.2.1.2. Чорноземи Лісостепу 14.2.2. Чорноземи степу 14.2.3. Грунти сухого степу 14.2.4. Засолені грунти 14.2.4.1. Засолені грунти, солончаки 14.2.4.2. Солонці 14.2.4.3. Солоді 14.3. Грунти суббореальних напівпустель. Бурі напівпустельні грунти 14.4. Грунти суббореальних пустель 14.4.1. Сіро-бурі пустельні грунти 14.4.2. Пустельні примітивні грунти 14.4.3.Такири 15. Грунтовий покрив субтропіків 15.1. Грунти вологих субтропічних лісів 15.2. Грунти сухих (ксерофітних) субтропічних лісів і чагарникових степів 15.2.1. Коричневі грунти 15.2.2. Сіро-коричневі грунти 15.3. Грунти субтропічних напівпустель і пустель 16. Грунтовий покрив тропіків 16.1. Грунти постійно вологих тропічних лісів 16.2. Грунти сезонно-вологих лісів і високотравних саван 16.3. Грунти тропічцих ксерофітних лісів 16.4. Грунти тропічних сухих саван 16.5. Грунти тропічних напівпустель і пустель 17. Алювіальні грунти 17.1. Заплавне грунтоутворення 17.2. Класифікація та властивості алювіальних грунтів 17.3. Сільськогосподарське використання алювіальних грунтів 18. Гірські грунти 18.1. Загальні особливості грунтоутворення на гірських схилах 18.2. Особливості будови, складу і властивостей гірських грунтів 18.3. Грунти Українських Карпат 18.4 Сільськогосподарське використання гірських грунтів 19. Охорона грунтів 19.1. Завдання охорони грунтів 19.2. Патологія грунтового профілю та генетичних горизонтів 19.2.1. Охорона фунтів від ерозії та дефляції 19.2.2. Охорона грунтів від переущільнення 19.2.3. Виведення грунтів з діючих екосистем та рекультивація порушених ландшафтів 19.3. Порушення біоенергетичного режиму едафотопів та екосистем 19.3.1. Захист грунтів від девегетації та дегуміфікації 19.3.2. Грунтовтома, токсикоз та виснаження едафотопів 19 4. Порушення водного і хімічного режиму едафотопів 19.4.1. Опустелювання грунтів 19.4.2. Селі та зсуви 19.4.3. Захист грунтів від процесів вторинного засолення, осолонцювання і злитизації 19.4.4. Вторинна кислотність грунтів 19.4.5. Охорона грунтів від переосушення 19.5. Забруднення та хімічне отруєння грунтів 19.5.1. Захист грунтів від забруднення агрохімікатами 19.5.2. Захист грунтів від впливу продуктів техногенезу 19.6. Патологія грунтів і здоров'я людини 19.7. Моніторинг грунтів Термінологічний словник Авторський покажчик Список рекомендованої літератури ВСТУП З давніх-давен людина поклонялася землі, а точніше – грунту. Йому присвячувала легенди і билини, його оспівувала у поемах і піснях. Вона наділяла його генетичною властивістю живого – родючістю. Виходить що грунт – живе тіло? І так, і ні. В одному грамі грунту живе і "працює" до півтора мільйонів клітин мікроорганізмів, сотні тисяч дрібних безхребетних. Однак майже на 90% він складається з мінеральної маси, води, гумусу й інших неживих утворень. Так що ж таке грунт? Грунт – це особливе природно-історичне тіло Природи, "шкіра" планети, пам'ять життя або, висловлюючись мовою кібернетики, керуюча система біосфери. Це тіло природи, що мовчить, але це може бути мовчання і вірного друга, і грізного ворога. Недбале поводження з грунтом коштувало життя цілим народам. Археологія й історія наводять цьому багато прикладів. Ерозія грунтів, засолення, опустелювання і заболочування – мабуть, основні причини хвороб і загибелі грунтів, падіння біопродуктивності ландшафтів і врешті-решт відкочовування народів у небуття. Грунти мовчать, але грунти мстять. Інакше чим пояснити, що за останні два століття вкладення капіталу в сільське господарство збільшилися в тисячі разів, а врожаї – усього в 2-3 рази? Виходить, справа не в грошах, а в чомусь іншому: можливо, у дефіциті розуму при спілкуванні з грунтом? Або в занадто слабкому акценті на понятті "грунт – пам'ять, грунт – друг"? Технічне і хімічне насильство повинно поступитися місцем розумному біосферно-біогеоценотичному ставленню до нього, основаному на системному підході. Адже системний підхід – це не що інше, як добра стара мудрість: перед тим, як щось зробити, треба подумати. Докучаєвське генетичне грунтознавство – гордість російської, а в цьому випадку і нашої, української, науки. Слов'янські слова "чорнозем", "підзол", "солонець", "солодь" знають професіонали усього світу і ними називають свої грунти. Ми якось звикли, говорячи про грунт, мати на увазі тільки сільське господарство, забуваючи, що на грунтах розташовуються сотні мільйонів гектарів лісів, величезні масиви лугів, степів, боліт і т.д. Забуваємо, що без грунтознавства неможливо обійтися в біогеоценології (екології), географії, лісівництві, луківництві, болотознавстві, тундрознавстві, гігієні і санітарії, у геології, землевпорядкуванні, при рекультивації земель і в багатьох інших сферах життя. Як не хлібом єдиним жива людина, так і не єдиному хлібу служить грунт. Таке багатопланове "служіння" зумовлено його походженням і урізноманітненим функціонуванням. Саме ця багатоплановість відображає цілісність, велику єдність природи, таємницю, яку відкрив В.В.Докучаєв у вченні про грунт. Коли і як виникають грунти? З чого вони починаються? Скільки часу потрібно на створення грунту? Які родинні генетичні зв'язки існують між грунтами? Чи можна керувати грунтотворними процесами? Куди і якими темпами йде еволюція грунтів? І, нарешті, – яка доля людства очима наших грунтів? На всі ці питання Ви зможете знайти відповідь у нашій книзі. 1. ПРЕДМЕТ І ЗАВДАННЯ ГРУНТОЗНАВСТВА 1.1. Поняття про грунт Поняття про грунт нерозривно пов'язане із землеробством. Спочатку грунт ототожнювали з поняттям "земля" – ділянкою поверхні, на якій проживає людина. В XIX ст. його переважно розглядали як орний шар, на якому вкорінюються рослини (так звана агрономічна точка зору), а також як геологічне утворення. Перше наукове визначення грунту дав В.В.Докучаєв(на фото) у праці "Лекції з грунтознавства" (1901): "грунтом треба називати "денні" або зовнішні горизонти гірських порід (усе одно яких), природно змінених сумісною дією води, повітря і різного роду організмів, живих і мертвих". Учений ставив грунт у ряд самостійних природних тіл, які якісно відрізняються від інших. Це тіло історичне, має свій вік, історію утворення. Воно пов'язане з іншими явищами й природними тілами. Будучи дуже прогресивним, докучаєвське визначення грунту все ж не було достатньо повним для уяви про грунт як про самостійне природне тіло. Зокрема, згідно з визначенням В.В.Докучаєва, встановити різницю між грунтом і корою вивітрювання неможливо.  Одночасно з докучаєвським напрямком, у якому грунт розглядався перш за все як самостійне природно-історичне тіло, в російській науці розвивався й інший, пов'язаний з іменами П.А.Костичева та В.Р.Вільямса. Ці вчені звертали свою увагу, в першу чергу, на функції грунту, пов'язані з рослинами, що ростуть на ньому. У своєму підручнику П.А.Костичев писав: "... ми перш за все виділяємо верхній шар землі до тієї глибини, до якої доходить головна маса рослинних коренів, і називаємо цей шар грунтом". Це визначення обмежене, оскільки в ньому не йдеться про інші функціональні властивості грунту. В.Р.Вільямс, будучи за своїми поглядами грунтознавцем-докучаєвцем, бачив обмеженість визначення П.А.Костичева й шукав ту головну властивість грунту, що відрізняє його від усіх інших природних тіл. Він вважав, що ця властивість – родючість, тобто здатність грунту безперервно постачати рослини необхідним запасом води та їжі. За В.Р.Вільямсом,"грунт – це пухкий поверхневий горизонт суші земної кулі, здатний продукувати врожай рослин". Проте і це визначення явно однобічне. Підходи і В.В.Докучаєва, і В.Р.Вільямса, будучи неповними, взаємно доповнюють один одного, характеризуючи в цілому російську школу грунтознавства. Одну з перших спроб об'єднати ці визначення зробив Д.Г.Віленський (1945): "Грунт являє собою самостійне тіло природи, утворене шляхом сполучення та взаємодії геологічних процесів із біологічними і яке володіє ... родючістю". У сучасних підручниках мало уваги приділяється визначенню грунту. Найчастіше автори наводять або докучаєвське, або вільямсівське. У тлумачному словнику з агрогрунтознавства М.І.Лактіонова (1998) дане близьке до докучаєвського визначення: "Грунт – самостійне природно-історичне органо-мінеральне тіло природи, що виникло в результаті дії живих і мертвих організмів та природних вод на поверхневі горизонти гірських порід у різних умовах клімату й рельєфу в гравітаційному полі Землі". Отже, у вітчизняній грунтово-генетичній школі існують у наш час три визначення грунту: функціональне (В.В.Докучаєва), атрибутивне (В.Р.Вільямса) та комплексні варіанти Д.Г.Віденського, В.М.Фрідланда, Г.В.Добровольського тощо. У світі, особливо в Європі, більшість дослідників приймають визначення російських шкіл. Грунт – це складна поліфункціональна, полідисперсна, гетерогенна, відкрита чотирифазна структурна система в поверхневій частині кори вивітрювання гірських порід, що володіє родючістю і є комплексною функцією гірської породи, організмів, клімату, рельєфу та часу. На наш погляд, саме це визначення найбільш узагальнене та сучасне. Термін "відкрита система" використаний у термодинамічному розумінні й показує, що грунт знаходиться в стані постійного обміну речовиною й енергією з навколишнім середовищем. Чому ж грунт є "структурною системою"? Тому що він володіє певною будовою – ієрархічною організацією, в якій можна розрізнити декілька структурних рівнів. Під організмами ми розуміємо всю біоту та продукти її функціонування органічного походження, і зокрема людину, яка на сьогодні є потужною геологічною силою. Грунт, поряд з рослинами (фітоценоз), тваринними організмами (зооценоз), мікроорганізмами (мікробоценоз), а також грунтовими водами та атмосферним повітрям (кліматоп), є компонентом екосистеми (рис. 1).  Рис. 1. Місце грунту в біогеоценозі Грунт розміщується між літосферою, атмосферою й гідросферою, він формує особливу геосферу – педосферу, або грунтовий покрив Землі, а також є компонентом біосфери – області поширення життя на Землі. Грунт є особливим біокосним тілом природи, тобто таким, що складається як із живої частини (організми), так і з неживої (породи, мінерали, іони тощо). 1.2. Грунтознавство як наука, його основні положення Будь-який фактичний матеріал експериментального характеру, що накопичується людством протягом сотень років, приречений перерости в науку, якщо знайдеться людина, здатна узагальнити його і звести в структуроване вчення. Не виняток і вчення про грунт, автором якого став В.В.Докучаєв (1846-1903). У його основу російський геній поклав генезис, тобто походження, розвиток і еволюцію грунту як самостійного природного історичного тіла. Отже, грунтознавство – наука про грунти та їх генезис, будову, склад, властивості й географічне поширення; закономірності походження, розвитку, ролі в природі, шляхи й методи їх охорони, родючість, раціональне використання в господарській діяльності людини. При пізнанні грунтів і грунтового покриву планети грунтознавство тісно зв'язане з іншими природничими науками, широко використовує їх методичні підходи й досягнення. Серед наук, із якими стикається грунтознавство, з одного боку – науки фундаментальні (фізика, хімія, математика), методами яких грунтознавство повсякденно користується, з іншого боку – природничі, сільськогосподарські й економічні науки. З останніми грунтознавство знаходиться в стані постійного теоретичного обміну. До таких відносять науки геолого-географічного циклу (геологія, мінералогія, петрографія, гідрогеологія, фізична географія, геоботаніка); науки агробіологічного циклу (біологія, екологія, мікробіологія, біохімія, агрохімія, фізіологія рослин, рослинництво, землеробство, луківництво, лісівництво) і науки аграрно-економічного циклу (економіка, землевпорядкування тощо). Найбільш важливими розділами грунтознавства є: 1) учення про формування й розвиток (генезис) грунтів; 2) учення про грунтовий покрив як цілісне просторове утворення, взаємопов'язане із зовнішнім середовищем (екологія та географія грунтів); 3) учення про родючість грунтів і про принципи його регулювання агротехнічними й меліоративними заходами; 4) учення про охорону грунтового покриву. Поряд із головними – у складі грунтознавства виділяються його фундаментальні розділи за властивостями грунтової маси (фізика, хімія, біологія, мінералогія, картографія, систематика, екологія, оцінка, інформатика, родючість, меліорація, ерозія, охорона грунтів тощо) і прикладні розділи за формами використання грунтів (агрономічне, лісове, меліоративне, санітарне, інженерне, екологічне грунтознавство), які мають важливий вплив на розвиток теорії грунтознавства. Особливий розділ – класифікація грунтів, яка базується на використанні матеріалів усіх розділів грунтознавства. Основними положеннями грунтознавства є: 1. Поняття про грунт як самостійне природно-історичне тіло, яке формується в часі й просторі під впливом факторів грунтоутворення. 2. Учення про фактори та умови грунтоутворення (клімат, рельєф, грунтоутворюючі породи, живі організми, час). 3. Учення про грунтоутворюючий процес як складний комплекс елементарних грунтових процесів. 4. Учення про родючість грунту – його основну генетичну властивість. 5. Принципи систематики й класифікації грунтів. 6. Учення про зональність грунтів. |