1.3. Короткий огляд історії вивчення грунту
У кожної науки є своя особлива історія. А хіба можна пізнати науку, не знаючи її історії? Офіційною датою народження грунтознавства вважається 10 грудня 1883 p., коли вперше сформульовані теоретичні концепції цієї науки В.В.Докучаєвим у праці "Російський чорнозем".
Згідно з "Історією грунтознавства" І.А.Крупеннікова (1981), у довгому історичному процесі накопичення й систематизації законів про грунти виділяють декілька періодів, пов'язаних із загальним розвитком природознавства в історії людства:
1) первинного накопичення розрізнених фактів про властивості грунтів, їх родючість та способи обробітку, переважно емпіричних. Цей період охоплює 10-11 тисяч років до н.е., тобто з того часу, коли людина перейшла від збирання дикоростучих рослин до вирощування їх на полях;
2) відокремлення знань про грунти та введення первинного земельного кадастру – за декілька тисяч літ до н.е. з'являється перше відоме земельно-водне законодавство вавілонського царя Хаммурапі, яке регламентує земле- та водокористування;
3) первинної систематики знань про грунти (із VIII ст. до н.е. до III ст. н.е.), зв'язаний з греко-римською імперією. Особливе значення мають трактати Катона, Варрона, Вергілія і Колумелли. Колумелла прославився широтою знань про землеробство й грунти, зібраних у трактаті "Про сільське господарство". Давньогрецькі філософи Аристотель і Теофраст розділяли грунти на прекрасні, добрі, родючі, допустимі, виснажені, бідні, безплідні;
4) інтенсивних земельно-кадастрових робіт епохи феодалізму. Охоплює 15-17 ст. н.е., пов'язаний з розвитком грунтово-оціночних робіт з метою феодального оподаткування;
5) інтенсивного експериментального й географічного вивчення грунтів та їх родючості (XVIII ст.). З'являються водна й гумусна (Теєра) теорії живлення рослин. У 1725 р. відкрита в Росії Академія Наук, почались перші дослідження грунтів. М.В.Ломоносов уперше висловив правильну думку про те, що розвиток грунтів протікає в часі в результаті взаємодії рослин і гірських порід. У 1765 р. було створене Вільне Економічне Товариство, що розширило вивчення грунтів на території Росії;
6) розвитку агрогеології та агрокультурхімії у Європі (XIX ст.), де значну роль відіграли праці Вольні, Лібіха (теорія мінерального живлення рослин), Павлова. У другій половині століття активного розвитку набули праці з оцінки земель в європейській частині Росії, були складені перші оглядові грунтові карти;
7) створення сучасного генетичного грунтознавства (кінець XIX – початок XX ст.), головна роль у цьому належить російському вченому, геологу за освітою В.В.Докучаєву (1846-1903). За дорученням Вільного Економічного Товариства він приступив до вивчення чорноземів європейської частини Росії. У програмі досліджень, прийнятій у березні 1877 р., В.В.Докучаєв накреслив нові принципи вивчення грунтів як самостійного природного тіла. У праці "Російський чорнозем" (1883) він обгрунтовує рослинно-наземне походження чорноземів під степовою рослинністю, вперше описує їх профілі й географічне розповсюдження. В.В.Докучаєв уперше встановив, що грунт – самостійне природне тіло, а його формування – складний процес взаємодії 5 природних факторів: клімату, рельєфу, організмів, породи й віку країни. Участь ученого в експедиціях у Нижегородську й Полтавську губернії, де він вивчав чорноземи, сірі лісові, дерново-підзолисті грунти, сприяли розробці порівняльно-географічного методу вивчення грунтів, створенню першої їх наукової класифікації. У праці "Наши степи прежде и теперь" (1889) В.В.Докучаєв накреслив заходи з перетворення степів, поліпшення водного режиму грунтів, створення стійкого до засух степового землеробства. У праці "До вчення про зони природи" (1892) ним висунуто принципове положення про необхідність вивчення не тільки окремих факторів і явищ природи, але й закономірних зв'язків між ними, із якого виникло вчення про зони природи. Воно справило значний вплив на подальший розвиток грунтознавства, геоботаніки, фізичної географії тощо. В.В.Докучаєв розробив схему класифікації грунтів північної півкулі, методи дослідження грунтів, установив багато закономірностей грунтоутворення і запропонував ряд практичних заходів із підвищення родючості грунтів. Значний вклад у становлення докучаєвського вчення про грунт внесли його перші учні та сподвижники. М.М.Сибірцев (1860-1900) написав перший підручник грунтознавства, систематизував і розвинув учення про грунти, конкретизував визначення грунту, розділив фактори грунтоутворення на біотичні й абіотичні, вніс уточнення до класифікації грунтів, розділив грунти на зональні, інтразональні й азональні, ввів поняття "грунтовий рід", продовжив роботи по боротьбі із засухою. П.А.Костичев (1845-1895) заклав наукові основи агрономічного грунтознавства. Вивчав розкладення рослинних залишків у грунті, роль мікроорганізмів і водостійкої структури в родючості грунтів, роль гумусу в утворенні структури. П.С.Коссович (1862-1915) – один з основоположників вивчення фізичних, хімічних і агрохімічних властивостей грунтів, систематизував дані про грунти;
8) розвитку докучаєвського грунтознавства й становлення науки (1916-1941 pp.). У цей час важливий вклад у розвиток цієї науки внесли російські, а потім і радянські вчені: В.І.Вернадський (1863-1945), засновник біогеохімії та сучасного вчення про біосферу; К.Д.Глінка (1867-1927), що написав фундаментальний підручник із грунтознавства, завідував кафедрою грунтознавства в Ново-Олександрійському, Воронезькому й Ленінградському сільськогосподарських інститутах; Г.М.Висоцький, який розробив основи вчення про водні властивості, водний режим грунтів, глеєутворення; К.К.Гедройц (1872-1932) дав глибокий аналіз колоїдних властивостей грунтів, розробив теоретичні основи їх хімічної меліорації; В.Р.Вільямс (1863-1939) об'єднав генетичні концепції В.В.Докучаєва з агрономічними поглядами П.А.Костичева, створив біологічний напрямок у грунтознавстві, вивчав гумус грунту, розвинув теорію грунтотворного процесу, родючості грунтів; та ціла плеяда дослідників-природознавців. У цей період створені науково-дослідні організації з грунтознавства, Грунтовий інститут імені В.В.Докучаєва (1925), розширюються грунтові дослідження, розвиваються всі галузі грунтознавства;
9) інтенсивної інвентаризації грунтового покриву (1941-1974 pp.), коли вперше було проведено великомасштабне картування грунтового покриву на території колишнього СРСР, складені різноманітні грунтові карти, на їх основі давались рекомендації до раціонального використання земельних ресурсів, розміщення виробничих сил. Найбільш важливі досягнення цього періоду: розробка загального грунтово-географічного вчення про грунтово-біокліматичні пояси світу, про грунтові зони (Л.І.Прасолов, І.П.Герасимов, О.М.Іванова, М.М.Розов та ін.); розробка вчення про кори вивітрювання і про геохімію ландшафтів на основі ідей В.І.Вернадського (Б.Б.Полинов, В.А.Ковда, М.А.Глазовська); розвиток вивчення органічної речовини (І.В.Тюрін, М.М.Кононова, Л.М.Александрова, В.В.Пономарьова, Д.С.Орлов та ін.); вивчення грунтових процесів та режимів (А.А.Роде, І.М.Скринні-кова, І.С.Кауричев); розробка шляхів підвищення родючості та меліорації грунтів (О.Н.Соколовський, О.М.Можейко, О.М.Грінченко, М.К.Крупськиії) та багато інших питань фундаментального й прикладного грунтознавства;
10) інтенсифікації робіт з охорони й раціонального використання грунтового покриву.
1.4. Розвиток грунтознавства в Україні
Перші відомості про грунтовий покрив України відносяться до початку XIX ст., коли на основі кадастрових даних були складені грунтові карти Європейської Росії. Розвиток географії й картографії грунтів України пов'язаний з дослідженнями В.В.Докучаєва в Полтавській губернії в 1888-1894 pp. Вони дали можливість установити географічні й топографічні закономірності грунтового покриву лівобережного Лісостепу. Знання про грунти України значно розширились у результаті польових обстежень у Чернігівській області (Б.Б.Полинов, К.Г.Білоусов), Таврійської (М.К.Клєпінін, М.С.Федоровський), Київської (М.І.Фролов), Волинської (Ф.І.Левченко), Катеринославської (В.В.Курилов), Подільської, Херсонської та Харківської (А.І.Набоких, М.Ф.Колоколов) губерніях. У 1926-1928 pp. у республіці обстежені грунти на значній території лісостепової й степо-
вої зон (В.І.Крокос, Д.К.Біленко, Н.Б.Вернандер та ін.). Отримані дані послужили основою для складання в 1928 р. Науковим комітетом Наркомзему УРСР першої оглядової грунтової карти республіки в масштабі 1:1000000. Необхідність детальних знань про грунтовий покрив і агровиробничу характеристику грунтів кожного господарства зумовила в 1931-1932 pp. проведення агроінвентаризації грунтів, а в 1934-1935 pp. – обстеження орних угідь буряківничих господарств республіки, в результаті чого були складені великомасштабні грунтові карти господарств, а також грунтово-агрохімічна карта буряківничих районів України в масштабі 1:420000 (П.А.Власюк, І.І.Ка-нівець та ін.). У 1935 р. була складена нова оглядова карта України (О.М.Грінченко, Г.С.Гринь, М.К.Крупський тощо). На Україні, починаючи з 1957 p., були розгорнуті великі грунтово-картографічні роботи з дослідження грунтів і складання грунтових карт у кожному господарстві. Ці роботи, в яких брало участь близько 1900 спеціалістів, проведені на площі 30 млн. га в 7000 господарств. У "Методиці крупномасштабного обстеження грунтів колгоспів і радгоспів Української РСР" (1958) на високому науковому рівні подані організаційна структура грунтових вишукувань, номенклатура й діагностика, агровиробниче групування грунтів. Кожне господарство країни отримало грунтову карту в масштабі 1:10000 або 1:25000 із комплектом картограм і пояснювальний текст до них. У результаті узагальнення матеріалів великомасштабних грунтових досліджень складені карти районів, областей і республіки в цілому.
Великомасштабні грунтові дослідження землекористувань колгоспів і радгоспів на території УРСР у той час вважалися практично закінченими. Але все ж таки і в наступні роки продовжились з метою уточнення та коректування великомасштабних грунтових карт, на основі яких створюють зведені середньомасштабні районні грунтові карти. Ці карти необхідні при складанні генеральних схем використання земельних ресурсів районів і області, при розробці і здійсненні заходів по охороні грунтів від ерозії, при проектуванні меліорації, розміщенні сільськогосподарських культур, для диференціації системи землеволодінь. В Україні складено грунтову карту, також складені й передані сільськогосподарським підприємствам грунтові плани господарств, що вплинуло на підвищення врожайності сільськогосподарських культур. Складені й передані господарствам картограми: а)вмісту гумусу; б)кислотності й лужності; в)умісту доступного рослинам калію; г) умісту доступного рослинам фосфору.
На базі грунтових і агрохімічних досліджень розроблені заходи з підвищення родючості грунтів, переглянуті й нарізані сівозміни з урахуванням грунтового покриву та розвитку ерозійних процесів, проведені меліоративні роботи: зрошення, осушення, вапнування, гіпсування; розроблені системи удобрення сільськогосподарських культур.
Поряд з успішними картографічними роботами в Україні проводились дослідження грунтів у різноманітних теоретичних і прикладних аспектах. Грунти ряду районів республіки і всієї її території описав Г.Г.Махов ("Грунти України", 1930). Глава українських грунтознавців О.Н.Соколовський (1884-1959) відомий як автор оригінальної системи індексації генетичних горизонтів, досліджень колоїдних властивостей грунту, його структури, засолених грунтів; він запропонував метод штучного осолонцювання дна і стінок каналів для зменшення фільтрації води. В 1934 р. О.Н.Соколовський випускає першим виданням "Курс сільськогосподарського грунтознавства". Уже в 30-х роках XX ст. значну діяльність розгорнула науково-дослідницька лабораторія грунтознавства АН УРСР, якою керував О.Н. Соколовський. 1935 р. розпочинаються дослідження галогенних грунтів України (О.Н.Соколовський, Г.С.Гринь, О.М.Грінченко, О.М.Можейко, О.Ф.Яровенко, М.С.Литовченко та інші). У 1951 р. опублікована монографія "Грунти України" (Н.Б.Вернандер, М.М.Годлін, Г.Н.Самбур, С.А.Скорина), де підведені підсумки основних даних про грунти республіки. В 1956 р. лабораторія грунтознавства трансформована в Український науково-дослідний інститут грунтознавства (УНДІГ).
У 1960-1970 pp. при вивченні грунтового покриву значну увагу було приділено вивченню генезису і властивостей солонцюватих (Б.С.Носко), бурих лісових (І.М.Гоголєв, Г.О.Андрущенко, В.І.Канівець та ін.), галоморфних грунтів (М.І.Полупан), солодей (Д.І.Ковалишин), дерново-карбонатних грунтів (М.В.Лісовий), грунтів Перед-карпаття (П.А.Кучинський, 1.1.Назаренко), легких (Д.Г.Тихоненко) й органогенних грунтів (С.Т.Вознюк, Р.С.Трускавецький та ін.). Поглиблено вивчались проблеми антропогенезу при зрошенні (Г.С.Гринь, О.М.Можейко, Г.В.Новикова, М.І.Полупан, В.В.Медведев та ін.), при різних рівнях інтенсифікації землеробства (В.Д.Кисіль, М.І.Полупан, Г.Я.Чесняк та ін.). Колоїдно-хімічною характеристикою гумусу займався М.І.Лактіонов, колоїдно-хімічними методами боротьби з фільтрацією – О.Я.Демидієнко, ерозійними процесами – М.К.Шикула, екологією грунту – А.П.Травлєєв. В останні роки все більше уваги надається вивченню еволюції грунтового покриву, класифікації грунтів, направленій зміні грунтотворних процесів під впливом окультурення, розробці і створенню математичних моделей родючості грунтів тощо (М.І.Полупан, Н.М.Бреус, Д.Г.Тихоненко, В.Д.Муха, 1.1.Назаренко, Т.О.Грінченко, М.В.Лісовий, С.А.Балюк та ряд інших дослідників).
Дані про грунти країни підсумовані в таких виданнях: "Атлас почв Украинской ССР" (1979), "Черноземы СССР" (1981), "Полевой определитель почв" (1981 ), "Почвы Украины и повышение их плодородия" (1988) тощо.
Наприкінці минулого століття в аграрному секторі економіки виникли проблеми, які необхідно було нагально розв'язувати:
1) посилення антропогенної ерозії грунтів і втрата грунтової родючості у зв'язку з інтенсифікацією сільського господарства: а)пересушка заболочених земель, втрата поживних речовин і гумусу; б)вторинне засолення грунтів і руйнування грунтової структури: в)переущільнення грунтів у зв'язку із застосуванням на полях важкої техніки.
2) неправильна структура посівних площ і негативна роль обробітку грунту.
3) негативна дія мінеральних добрив, пестицидів.
Вирішенням цих та інших питань, що постали перед сучасним грунтознавством, займається цілий ряд дослідників, прізвища яких навіть перелічити досить проблематично. Крім загальновідомих центрів розвитку грунтознавчої науки в Україні (Київ, Харків), все більшої ваги набувають регіональні школи: Дніпропетровська (А.П.Травлєєв), Рівненська (С.Т.Вознюк), Чернівецька (І.І.Назаренко) тощо.
Перспектива розвитку сучасного грунтознавства зводиться до: а) підвищення ефективності використання меліорації; б) раціонального використання добрив; в) мінімалізації обробітку грунту; г)раціональної структури посівних площ сільськогосподарських угідь, екосистем.
1.5. Методологія і методи дослідження грунту
Методологічною основою науки є діалектичний метод пізнання, що розглядає процеси і системи у постійній динаміці, розвитку та взаємозв'язку.
Грунтознавство як наука використовує два основні методичні принципи:
1. Історико-геоморфологічний, який зобов'язує враховувати умови, шляхи утворення і вік тих елементів рельєфу, на яких розвинуті ті чи інші види грунтів. Різним елементам геоморфології відповідають відмінні за віком і властивостями типи грунтів. Подібні геоморфологічні поверхні мають близькі чи однотипові грунти.
2. Грунтово-геохімічний методичний підхід вивчає хімічні процеси грунтоутворення в часі і просторі, відтворюючи картину руху, диференціації й акумуляції продуктів грунтоутворення в ландшафтах.
Ці два підходи до вивчення грунтового покриву здійснюються шляхом використання ряду конкретних методів дослідження грунтів.
Профільний метод лежить в основі всіх грунтових досліджень. Він потребує вивчення грунту з поверхні на всю глибину його товщі, послідовно, по генетичних горизонтах до материнської породи.
Морфологічний метод – ефективний спосіб пізнання властивостей грунту за зовнішніми ознаками: забарвленням, структурою, складенням, новоутвореннями, глибиною й послідовністю залягання горизонтів тощо. Він є базисним при проведенні польових грунтових досліджень і складає основу польової діагностики грунтів. Містить три види морфологічного аналізу: макро- — неозброєним оком; мезо- — із застосуванням лупи й бінокуляра, мікро- — із допомогою мікроскопа.
Порівняльно-географічний метод грунтується на зіставленні грунтів і відповідних факторів грунтоутворення в їх історичному розвитку й просторовому поширенні в різних ландшафтах.
Порівняльно-історичний метод дає можливість дослідити минуле грунтів і грунтових горизонтів у порівнянні із сучасними процесами. В основі лежить палеогрунтознавство – наука про минуле грунтів.
Метод грунтових ключів грунтується на детальному генетико-географічному аналізі невеликих репрезентативних ділянок та інтерполяції одержаних таким шляхом висновків на великі території.
Метод грунтових монолітів базується на принципі фізичного моделювання грунтових процесів (переміщення вологи, солей, обміну іонів) на грунтових колонках (монолітах) непорушеної будови.
Метод грунтових лізиметрів використовується для вивчення процесів вертикальної міграції речовин у природних грунтах із використанням великих посудин.
Метод грунтово-режимних спостережень застосовується для вивчення кінетики сучасного грунтоутворення на основі замірів тих чи інших параметрів (умісту солей, гумусу, азоту, інших елементів живлення) протягом вегетаційного періоду, року, декількох років через задані проміжки часу.
Балансовий метод використовується при вивченні надходження й витрат речовин в одиниці об'єму грунту за визначений проміжок часу.
Метод грунтових витяжок базується на тому, що розчинник (вода, розчини різних кислот, лугів або солей різної концентрації, органічні розчинники – спирт, ацетон, бензол) екстрагує з грунту визначену групу сполук, елементів. Метод застосовується для вивчення доступних рослинам елементів живлення, фракційного складу грунтового гумусу, рухомих сполук у грунтах, процесів міграції та акумуляції різних сполук, елементів.
Аерокосмічний метод охоплює візуальне вивчення фотографій земної поверхні, одержаних у різних діапазонах спектра з різної висоти, а також пряме дослідження з літаків і космічних апаратів спектрального відбиття або поглинання грунтом в різних областях спектра.
Радіоізотопні методи застосовуються для вивчення міграції елементів на основі мічених атомів (радіоактивних ізотопів); співвідношення різних ізотопів у грунтах, використовується для визначення віку грунту.
Лабораторно-експериментальні методи (фізичні, фізико-хімічні, хімічні й біологічні аналізи) використовуються для аналізу речовинного складу грунтів (гранулометричного, мінералогічного, хімічного тощо).
При дослідженні грунтів сучасна наука виходить із концепції ієрархії структурних рівнів організації грунту. В грунті як системі, що володіє структурною організацією, виділяють такі ієрархічні рівні:
- атомарний – із ним має справу дослідник при вивченні природної та штучної радіоактивності грунтів (матеріальними елементами цього рівня будуть радіоактивні ізотопи);
- молекулярний – об'єктами дослідження виступають молекули та іони грунтового розчину й повітря, а також ті, що знаходяться на поверхні твердих грунтових частинок;
- елементарних грунтових частинок (ЕҐЧ), які виділяються з грунту в процесі гранулометричного аналізу у вигляді фракцій різного розміру;
- грунтових агрегатів – містять конкреції, плівки, ортштейни, новоутворення солей гіпсу та вапна;
- грунтових горизонтів – усі властивості й параметри грунту зв'язані визначеним генетичним горизонтом у границі грунтового профілю;
- грунтовий профіль (грунтовий індивідуум або педон) – або власне грунт як особливе тіло природи;
- грунтовий покрив (поліпедон) – комбінації різних грунтів у природі складають мозаїку грунтів.
1.6. Місце та роль грунту в природі й діяльності людини
Грунтовий покрив являє собою самостійну складну специфічну біологічну оболонку земної кулі, що огортає сушу материків і мілководдя морів та озер. Педосфера (грунтовий покрив) знаходиться в безперервній взаємодії з іншими оболонками планети, бере участь у складних процесах обміну й перетворення енергії й речовини на земній кулі та відіграє велику загально-планетарну (глобальну) роль. Грунт виконує глобальні та соціально-економічні функції. Ось найголовніші глобальні функції грунту:
1) забезпечення життя на Землі. Грунт – це наслідок життя й одночасно умова його існування. Грунт – середовище й умова існування рослинності, тварин і мікроорганізмів. Він забезпечує потреби вищих рослин у живленні, створює таким чином ту біомасу, яка використовується тваринами, мікроорганізмами, людиною;
2) забезпечення постійної взаємодії великого геологічного та малого біологічного кругообігу (циклів) речовин на земній поверхні. Життя й грунтотворні процеси на Землі продовжуються мільярди років. За цей час у земній корі сформувались потужні товщі осадових відкладів морського й континентального походження. Потрапляючи на поверхню землі, первинні гірські породи вивітрюються, у верхній частині кори вивітрювання формуються грунти, акумулюючи елементи живлення живих організмів. Вони захоплюються з грунту рослинами і через ряд трофічних циклів повертаються назад у грунт, що і є малим біологічним кругообігом речовин. З грунту елементи частково виносяться опадами в гідрографічну сітку, у Світовий океан, де дають початок утворення нових осадових порід, які можуть або вийти знову на поверхню, або метаморфізуватись. Це і є великий геологічний кругообіг;
3) регулювання хімічного складу атмосфери й гідросфери. О, С, N, Н у різній формі беруть участь у синтезі органічної речовини рослинами, складно перетворюючись у грунті, особливо під впливом грунтової фауни й мікроорганізмів. Газова фаза грунтів знаходиться в стані постійної взаємодії з атмосферним повітрям, віддаючи в нього СО2, NH3, NO, N2, H2S, метан, водяні пари, поглинаючи гази й особливо – Ог Кругообіг води на земній кулі охоплює як важливу ланку і грунтову вологу. Грунтовий покрив отримує атмосферну вологу й через випаровування та транспірацію віддає її в атмосферу. Водні властивості грунту визначають у великій мірі процеси руху води, її стік і випаровування. Поверхневий стік і грунтові води є основними джерелами живлення рік, морів, океанів. З водою в них надходять мінеральні та гумусові речовини. Отже, хімізм рік пов'язаний з хімізмом грунтового покриву;
4) регулювання біосферних процесів, зокрема щільності життя на Землі, шляхом динамічного відновлення грунтової родючості;
5) акумуляція активної органічної речовини й пов'язаної з нею хімічної енергії на земній поверхні. Грунтовий покрив є важливою умовою фотосинтетичної діяльності рослин, які акумулюють колосальну кількість сонячної енергії, зв'язаної у масі рослинної органічної речовини. Рослинність наземних грунтів акумулює в рік
0,5*1015 кВт год енергії шляхом фотосинтезу (В.А.Ковда, 1973). Система грунт – рослина – тварина в житті людства є, і ще тривалий час буде головним постачальником трансформованої енергії Сонця.
Виконуючи соціально-економічну функцію, визначне місце і роль займає грунт у житті й діяльності людини. Грунт (земля) в сільському господарстві виступає як основний засіб виробництва. Даний засіб відрізняється від промислових (трактори, машини, комбайни, плуги, споруди, будівлі тощо), по-перше, своєю обмеженістю. Це зобов'язує селянина зберігати і постійно поліпшувати його як засіб сільськогосподарського виробництва, що досягається завдяки другій особливості грунту (землі) – його незношуваності. Всі промислові засоби виробництва в міру їх використання зношуються і замінюються новими, на відміну від грунту, який за умов правильного використання поліпшується, тобто систематично відтворює та підвищує родючість.
Грунт – основний засіб і об'єкт праці в сільськогосподарському виробництві, а його розподіл є причиною гострих соціальних конфліктів. Землеробство та інші галузі сільського господарства прямо чи опосередковано базуються на використанні потенційних можливостей грунтової родючості і впливають на суть сучасних грунтових процесів. Розвиток сільського господарства потребує правильного обліку особливостей грунтового покриву при розміщенні й плануванні його галузей, при виборі й розміщенні культурних рослин, агротехніки, використання добрив тощо. Наприклад, багато культур не виносять високої кислотності грунтів (пшениця, кукурудза, конюшина), надлишку СаСО3 (чай, цитрусові), віддають перевагу слабкому засоленню (буряк) тощо. Тому важливе раціональне використання та охорона грунтів. Крім того, це питання земельної власності, земельного законодавства, земельного права, економічної оцінки землі. Важливе значення має грунтовий покрив у геологічній службі, оскільки виникнувши з появою життя, грунт відіграв важливу роль в історії земної кори, особливо у формуванні осадових гірських порід і тих корисних копалин, які з ними пов'язані. Так, райони утворення ряду родовищ залізо- й марганцевих руд пов'язані зі стародавніми болотними процесами, бокситів – із тропічним грунтоутворенням тощо. Знаючи закони грунтоутворення й роль тих чи інших елементів у грунтових процесах, можливо передбачити райони їх концентрації. Грунти володіють різноманітними інженерно-геологічними властивостями. Довговічність різних конструкцій, фундаментів, стін залежить від хімічного складу грунтових вод, реакції грунту зі спорудами, дорогами, аеродромами. З грунтовими умовами й фізико-географічною обстановкою пов'язаний ряд захворювань (ендемічних). Надлишок або нестача деяких хімічних сполук у грунтах позначаються через грунтові води, продукти живлення, корм тварин і продукти харчування людини. Наприклад, райони вилугуваних кислих грунтів бідні кальцієм, кобальтом, нікелем, йодом, тому тут створюються передумови для уровської хвороби (ненормальне формування скелету, потворність), рахіт виникає при відсутності кальцію, зоб – йоду і т.п. Мікроорганізми з грунту використовуються для виготовлення цінних лікарських препаратів, у т.ч. й антибіотиків (стрептоміцин, пеніцилін тощо).
1.7. Значення грунтознавства для фізичної географії, екології та охорони навколишнього середовища
Один з основних висновків генетичного грунтознавства – положення про закономірний розподіл грунтів по земній поверхні у зв'язку зі змінами клімату, рельєфу, порід, рослинності, мав і має важливе значення для розвитку фізичної географії. Проблема закономірного розміщення на поверхні землі окремих тіл або показників цікавила вчених-природодослідників давно, особливо значні успіхи в її розв'язанні були досягнуті в XVIII – XIX ст. У минулому столітті вивчення взаємозв'язків складових частин природи стало головним завданням фізичної географії. Вивчення проводились і в планетарному масштабі, і в континентальному, і в ландшафтному. Ці дослідження базуються на фізико-географічному методі, який логічно витікає з генетичного вчення про грунти В.В.Докучаєва.
Грунтознавство й географія грунтів мають важливе значення в розвитку економічної географії. Економічна оцінка окремих країн, регіонів неможлива без знання грунтового покриву й рівня його родючості.
Значне досягнення сучасної географії – вчення про ландшафти, одним із джерел якого є генетичне грунтознавство. Засновник учення про ландшафти Л.С.Берг писав: "основоположником сучасної географії був великий грунтознавець Докучаєв". Важливе методологічне значення має розроблена В.В.Докучаєвим концепція грунту як дзеркала ландшафту. Вона основана на уявленні про те, що грунт є результатом розвитку материнської породи під дією комплексу визначеного сполучення факторів грунтоутворення.
У наших грунтах поєднуються реліктові та сучасні ознаки і властивості. У будь-якому з сучасних едафотопів ми легко знайдемо ознаки і властивості, успадковані як від материнських порід, так і від минулих періодів і стадій грунтоутворення. Поряд з цим, більшість з них – результат дії сучасного грунтоутворення. Грунтознавство сприяло виникненню в географії ландшафтно-геохімічного напрямку, основоположником якого був Б.Б.Полинов – учень Докучаєва, який писав: "Грунт – не тільки один із компонентів ландшафту, але і його показник: грунт – дзеркало ландшафту".
Чому ж грунт вважають серцевиною та пам'яттю ландшафту? Це пов'язано з тим, що будь-яка біокосна система (а грунт – не виняток) в результаті свого функціонування формує чотири типи продуктів. Це біомаса, гази, розчини і твердофазні сполуки.
У всіх біокосних системах гази і розчини порівняно швидко виводяться назовні за рахунок активного обміну з величезними резервуарами атмосфери та гідросфери. Жива речовина системи постійно відмирає та відроджується у різношвидкісних циклах діяльності. Тобто, перші три типи функціонування біокосних систем оновлюється постійно або періодично з досить високою інтенсивністю. І тільки тверді продукти функціонування (ТПФ) здатні до тривалої акумуляції.
У грунті в якості ТПФ виступають органічні, мінеральні та органо-мінеральні сполуки. В атмосферних біокосних системах (екосистемах атмосфери) газовокомпонентарна фаза не здатна протягом тривалого часу утримувати і накопичувати ТПФ усередині системи. Ці продукти, утворюючись у процесі функціонування, виводяться з системи вниз або вбік. Водні біокосні екосистеми не здатні довго утримувати всередині ТПФ, які теж, рухаючись у вертикальному та боковому напрямках, врешті-решт осідають на дні водойм.
Отже, повітряні і водні екосистеми досить швидко оновлюють усі свої елементи і не здатні тривало накопичувати в собі жоден з продуктів функціонування. Якщо розглядати накопичення ТПФ у системі як її здатність "запам'ятовувати та записувати" в своєму складі і структурі інформацію про зовнішнє середовище свого формування й історію її функціонування, то варто визнати, що у повітряних і водних систем така "пам'ять" короткочасна або взагалі відсутня. Внаслідок високої лабільності та циркуляційного характеру переносу й атмосфера, і гідросфера мають "газову і рідку" пам'ять про історію свого формування в розсіяному по всій оболонці вигляді (газовий склад атмосфери, сольовий склад океану). "Твердофазна пам'ять" цих оболонок "зберігається" в осадовій оболонці літосфери. А це вже інша сфера.
Принципово інакше складається доля ТПФ у наземних біокосних системах, де підземний або біолітосферний ярус функціонує та розвивається у відносно малорухомій слабкооновлюваній товщі грунтотворної породи – літоматриці підземного ярусу системи. Така літоматриця являє собою субстрат, один із взаємодіючих елементів системи і одночасно її жорсткий нерухомий каркас, що здатен утримувати в собі свої ТПФ. Саме тільки в таких біокосних системах, в яких літоматриця нерухома і неоновлювана, створюються не тільки умови для утворення ТПФ, але і для утримання, відбору, накопичення і диференціації новоутворених ТПФ на місці в товщі і просторі літоматриці.
Отже, грунтові системи – це такі відкриті екзогенні біокосні поверхнево-планетарні системи, в яких "свої" ТПФ, переважно залишаючись, концентруючись і диференціюючись у літоматриці, перетворюють її на твердофазну педоматрицю багатофазної грунтової системи. Саме така інсітна (тобто на місці) фіксація процесів та історії функціонування системи, а через них і зовнішнього середовища, в кожному грунтовому профілі, в кожній однорідній ділянці грунтового покриву і дозволяє говорити про грунт (едафотоп) як про дзеркало, чи точніше, як про пам'ять ландшафту.
Без знання грунтознавства неможливо осягнути взаємозв'язки, що встановлюються між компонентами екосистеми. Зокрема, неможливе розуміння мінерального живлення рослин як етапу формування первинної органічної речовини, що відрізнила нашу планету від усіх інших "неживих" космічних тіл.
Контрольні питання
1. Визначте поняття "грунт ", охарактеризуйте етапи його становлення.
2. Визначте місце грунту в наземних екосистемах.
3. Охарактеризуйте грунтознавство як науку, його основні положення.
4. Обгрунтуйте зв'язок грунтознавства з іншими науками і назвіть основні розділи грунтознавства.
5. Дайте коротку характеристику основних етапів розвитку грунтознавства.
6. Дайте порівняльну характеристику основних методів вивчення грунту.
7. Назвіть головні методологічні принципи генетичного грунтознавства.
8. Назвіть основні методи досліджень, які використовуються в грунтознавчій науці.
9. Визначте місце та роль грунту в природі та діяльності людини. Яке значення має грунтознавство для біології, сільського господарства та фізичної й економічної географії?
10. Обгрунтуйте поняття "грунт – дзеркало ландшафту".
11. Чому грунт є основним засобом виробництва у сільському господарстві?
|
Скачать 3.44 Mb.