Грунтознавство
 Скачать 3.44 Mb.
|
2. МОРФОЛОГІЯ ГРУНТУ2.1. Фазовий склад грунту Як ми вже зазначали, грунт – багатофазне полідисперсне природне тіло. Але що ж таке фаза? Дисперсна природа грунтів зумовлює наявність між "каркасними" частинками пустот або пор, що заповненні водою чи повітрям, чи одночасно тим і іншим. У грунтознавстві ці компоненти прийнято називати фазами. Система, що складається з однієї речовини, може бути одночасно і фазою, якщо її фізичні властивості повсюди будуть однорідними (водне тіло, що повністю замерзло). Така система – гомогенна (однорідна). Але система, що складається з однієї хімічної речовини, може бути і гетерогенною (неоднорідною), якщо її фізичні властивості в різних частинах будуть різними (суміш води та льоду: хімічно – однорідна, але фізично – гетерогенна). Однофазною може бути і система, що складається з декількох речовин (розчини солей у воді: фізично – гомогенна, але хімічно – неоднорідна). Тому можна стверджувати, що грунтова вода з розчиненими у ній речовинами є рідкою фазою. Грунтове повітря буде називатись газовою фазою. Тверді частинки об'єднуються за своїми подібними властивостями щодо густини та твердості у тверду фазу. Тверда фаза грунту – це його основа (матриця), яка формується в процесі грунтоутворення з материнської гірської породи, у значній мірі зберігає її склад та властивості. Це полідисперсна й полі-компонентна система, що утворює твердий каркас грунту. Вона складається з первинних і вторинних мінералів, органічних залишків, частково розкладених і перетворених у гумус. Показниками, які характеризують тверду фазу, а як наслідок, і грунт, є гранулометричний (механічний), хімічний і мінералогічний склад, складення, структура й пористість. Рідка фаза грунту (грунтовий розчин) – це вода в грунті з розчиненими мінеральними й органічними сполуками. Це динамічна фаза, яка має дуже важливе значення для грунтоутворення. Під її впливом відбуваються майже всі елементарні грунтові процеси. Г.М.Висоцький назвав грунтовий розчин "кров'ю землі". Вона заповнює весь поровий простір. Уміст і властивості грунтового розчину залежать від водно-фізичних властивостей грунту та його стану в даний момент згідно з умовами грунтового та атмосферного зволоження при даній погоді. Рідка фаза є основним фактором диференціації грунтового профілю, оскільки саме з вертикальними та горизонтальними водними потоками відбувається пересування по грунтовій товщі продуктів локального педогенезу (у вигляді суспензій та істинних чи колоїдних розчинів). Газова фаза грунту – це грунтове повітря, яке заповнює вільні від води пори. У зв'язку з біологічними процесами склад грунтового повітря відрізняється від атмосферного. Рідка й газова фази грунту є антагоністами, тому перебувають у динамічній рівновазі. Чим вологіший грунт, тим він менш аерований, і навпаки. Жива фаза грунту – це сукупність організмів, які населяють грунт і беруть безпосередню участь у грунтоутворенні. До складу грунтової біоти входять бактерії, актиноміцети, гриби, водорості, тварини геобіонти (найпростіші, комахи, черви та інші представники фауни, що постійно живуть у грунті), а також кореневі системи живих рослин. Проте об'єднання всіх цих організмів у "живу" фазу умовне, оскільки всі ці організми теж складаються з твердої, рідкої та газової фази. Завдяки тісному взаємозв'язку між фазами грунт функціонує як єдина система. Співвідношення між об'ємами та масами твердої, рідкої та газоподібної фаз визначає умови прояву грунтової родючості, залежить від грунтових і кліматичних умов, а також від характеру рослинного покриву. Досить впливовий і антропогенний фактор. Ідеальні екологічні умови створюються, коли об'єм твердої фази грунту складає 50%, а рідкої й газової – по 25% відповідно. 2.2. Морфологічна будова грунту Грунт являє собою ієрархічно побудовану природну систему, яка складається з морфологічних елементів різного рівня. Це природні тіла всередині грунту, які мають чіткі або дифузні границі, а також свої специфічні форму та властивості. Морфологічними елементами грунту є генетичні горизонти, структурні агрегати, новоутворення, включення і пори. Різняться вони між собою за формою і зовнішніми властивостями – морфологічними ознаками. Як ми здатні відрізняти своїх друзів з натовпу за певними морфологічними ознаками, так і грунти різняться між собою за зовнішнім виглядом, що дає унікальну можливість діагностувати напрямок грунтоутворення на рівні типу чи підтипу та класифікувати грунти без проведення лабораторних досліджень. Морфологічними ознаками грунтів є форма елементів, характер їх меж, забарвлення, гранулометричний склад, взаємне розташування й співвідношення в просторі твердих часток і зв'язаних із ними пор, характер поверхні, щільність, твердість, деякі фізичні властивості (липкість, пластичність) тощо. Головною рисою, що їх об'єднує, є легкість у візуальному визначенні. Розділ грунтознавства, який вивчає морфологічні ознаки грунту, називається морфологією грунтів. Морфологія грунтів – це сконцентроване відображення генезису, історії розвитку грунту. Оскільки грунт постійно знаходиться в процесі розвитку, в ньому постійно проходять зміни, в тому числі й у морфологічних ознаках. Зауважимо, що морфологічні ознаки консервативні і повільно змінюються в часі. Морфологічна організація грунту як природного тіла складається з п'яти рівнів. І рівень – грунтовий профіль, тобто вертикальна послідовність горизонтів. II рівень – грунтові горизонти – шари, на які диференціюється вихідна материнська гірська порода (грунтоутворююча порода) у процесі педогенезу. Грунтовий горизонт також не є однорідним. Він складається з морфологічних елементів III рівня – морфонів. Це внутрішньогоризонтні морфологічні елементи, відокремлені тріщинами або натічними потоками верхнього матеріалу, який складається зі структурних відокремлень. Крім того, у ролі морфонів виступають включення й новоутворення. Однорідний грунтовий горизонт може являти собою єдиний морфон, який не поділяється на структурні відокремлення. Наприклад, суцільний глейовий горизонт (G1) не поділяється на морфони, оскільки він виступає фактично одним морфоном. Отже, виділення морфонів у межах генетичного горизонту можливе не в усіх грунтах і не в усіх горизонтах. На IV рівні морфологічної організації виділяються грунтові агрегати (педи, структурні відокремлення), на які грунт розпадається в межах генетичних горизонтів або їх морфонів. Грунтові агрегати можуть бути різних порядків (наприклад, брили, які складаються з крупних призм, що поділяються на горіхуваті відокремлення), проте всі вони складають один морфологічний рівень. Будова педів теж дуже складна. Вони сформовані з мікроагре-гатів (мінеральних, органічних та органо-мінеральних), первинних "механічних елементів", включаючи мінеральні зерна, мікроконкреції, та з інших мікроскопічних новоутворень. V рівень морфологічної організації грунтів – їх мікробудова, яку можна виявити та дослідити лише за допомогою мікроскопа на надтонких зрізах, шліфах. Його вивченням займається мікроморфологія грунтів. Основна особливість мікроморфології в тому, що дослідник у роботі завжди має справу з грунтом у непорушеному стані, тобто едафотоп розглядається як єдине ціле, в якому в деталях проглядаються всі складові в їх характерних формах і взаємному розташуванні. У мікроморфологічній будові немає нічого випадкового, тому мікроморфолог має змогу діагностувати початкові стадії будь-яких процесів, прояв яких на макроморфологічному рівні ще не спостерігається. За мікроморфологією майбутнє у питаннях діагностики Грунтоутворення. Розглядаючи грунт як природне тіло, необхідно розмежовувати такі поняття: Будова грунту – специфічне для кожного грунтового типу сполучення генетичних горизонтів, яке складає грунтовий профіль. Складення грунту – фізичний стан грунтового матеріалу, який обумовлює взаємне розміщення та співвідношення в просторі твердих частинок. Структурність грунту – здатність його розпадатись в природному стані при механічній дії на агрегати визначеного розміру й форми. Структура грунту – взаємне розміщення в грунтовому тілі структурних відокремлень (агрегатів) визначеної форми та розмірів. Склад грунту – співвідношення (масове або об'ємне) компонентів грунтового матеріалу, яке виражається у відсотках від його загальної маси чи об'єму. Розрізняють фазовий, агрегатний, мікроагрегатний, гранулометричний, мінералогічний та хімічний склад грунту. 2.3. Основні морфологічні ознаки генетичних горизонтів 2.3.1 .Забарвлення грунту Забарвлення грунту – це найбільш доступна і, перш за все, помітна морфологічна ознака, суттєвий показник належності грунту до того чи іншого типу, що визначається кольором тих речовин, з яких він складається, а також гранулометричним складом, фізичним станом і ступенем зволоження. Багато грунтів одержали назву відповідно до свого забарвлення – підзол, чорнозем, бурозем, сірозем, червонозем, каштановий, коричневий тощо. Ці назви відомі науковцям усього світу. Вони увійшли у термінологічний апарат світового грунтознавства і ми особливо горді з того, що дослідники всіх країн постійно вживають наші, слов'янські терміни. Не кожен український науковець з інших галузей науки похвалиться подібним. Забарвлення грунту та його окремих горизонтів може дати багато для розуміння суті процесів, що проходять у грунті, його генезису (походження), оскільки воно відображає хімічний склад твердої фази. Ця морфологічна ознака має велике агрономічне значення. Практики-землероби знають, що родючість грунту залежить від багатства його на гумус, а значить – від наявності та інтенсивності чорного або темно-сірого кольору. За С.О.Захаровим, найбільш важливими для забарвлення грунту є такі три групи сполук: 1) гумус; 2) сполуки заліза; 3) кремнієва кислота, СаСО3 та каолін. Гумусові речовини в більшості випадків зумовлюють чорне, темно-сіре, сіре забарвлення грунту. Часом чорне забарвлення може бути зумовлене й іншими причинами: невеликими плямами (пунктуаціями) оксидів і гідроксидів марганцю (підзолисті грунти), сірчистого заліза (болотні грунти), материнської породи (юрські глини, вуглисті сланці). Окисне залізо надає грунтові червоного, брудно-помаранчевого та жовтого кольору. Зі сполук Fe3+ найбільшу роль у забарвленні відіграють його безводні та водні оксиди. Сполуки закисного заліза надають грунтові сизуватих, зеленуватих, голубуватих тонів (вівіаніт Fe3(PО4)2·H2О в болотних грунтах). Кремнезем (SiO2), вуглекислий кальцій (СаСО3), каолініт (H2Al2Si2O4·H20) зумовлюють білий та білястий колір. У деяких випадках помітну роль у білястих відтінках відіграють гіпс (CaSО4·2H2О), легкорозчинні солі (NaCl, Na2SО4 та інші). Різне співвідношення вказаних груп речовин визначає велику різноманітність грунтових кольорів, відтінків, зведених С.О.Захаровим в одну схему (рис.2).  Рис. 2. Типи забарвлення грунтів (трикутник Захарова) На забарвлення впливає структурний стан грунту. Агрегати, що знаходяться в грудкуватому, зернистому або глинистому стані, здаються темнішими, ніж безструктурні. Великий вплив на забарвлення має вологість грунту, вологі грунти здаються темнішими. Забарвлення грунтів важко охарактеризувати одним кольором, тому треба вказувати ступінь та інтенсивність кольору (наприклад, світло-бурий, темно-бурий), відмічати відтінки (білястий з жовтуватим відтінком), називати проміжні тони (коричнево-сірий, сіро-бурий). У грунтознавстві прийнято домінуючу ознаку вказувати останньою. При неоднорідному забарвленні горизонтів їх характеризують як пістряві або плямисті. При цьому визначають основний тон забарвлення й колір плям. 2.3.2. Структура грунту Структура – це відмінності (агрегати), на які може розпадатися грунт. Агрегати складаються зі з'єднаних між собою механічних елементів. Форми, розміри і якісний склад структурних відмінностей у різних грунтах і горизонтах неоднаковий. Розрізняють, за С.О.Захаровим, три основні типи структури, кожен з яких ділиться на дрібніші одиниці (табл. 1, рис. 3). Грунт може бути структурним і безструктурним. При структурному стані маса грунту розділена на відмінності тієї чи іншої форми та величини. При безструктурному стані окремі механічні елементи, що складають грунт, не з'єднані між собою, а існують окремо або залягають суцільною зцементованою масою. Таблиця 1. Класифікація структурних агрегатів (за С.О.Захаровим)
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||