Ґрунти заплав малих та середніх річок Північно-Західного Причорномор’я

встановленні якісних відмінностей між заплавними грунтами, розробці нових принципів класифікації заплавних грунтів, розробці таксономічного списку грунтів;

удосконаленні діагностики грунтів і морфолого-аналітичній характеристиці основних типів грунтів у відповідності до нових принципів їхньої класифікації;

встановленні географічних закономірностей прояву і особливостей функціонування елементарних ґрунтових і ландшафтно-геохімічних процесів, що визначають диференціацію ґрунтового покриву, розвиток і еволюцію заплавних грунтів.

У практичному аспекті поставлено завдання організувати моніторинг агроекологічного стану осушених і зрошуваних грунтів та розробити критерії доцільності використання заплавних земель.

Об'єктом дослідження є грунтовий покрив і грунти заплав малих та середніх річок північно-західного Причорномор'я, а предметом - географічні закономірності прояву і особливості функціонування елементарних грунтових і ландшафтно-геохімічних процесів, географія, екологія, систематика, діагностика, оцінка, моніторинг і використання грунтів. ґрунтоутворення заплава покрив річка

Дослідження проводилися в межах двох геоморфологічних районів - Західно-Причорноморської плоскохвилястої і Дністерсько-Бузької лесової рівнин - в заплавах річок Когильник (базовий об'єкт у першому районі), Барабой (базовий об'єкт малої річки), Великий Куяльник (базовий об'єкт у другому районі), а також річок-балок системи Сухого лиману, Тилігул, Сосик та інших.

Методи дослідження. Робота виконана на основі системного методичного підходу і поєднання концепцій еволюції грунтів і елементарних грунтових процесів з ландшафтно-геохімічним аналізом грунтоутворення. Основним є порівняльно-географічний метод, який включав в себе вивчення грунтових катен та окремих опорних розрізів у тісному зв'язку з факторами грунтоутворення. У роботі використані методи грунтових ключів, морфологічний, що включав мікро- і субмікроморфологічний аналіз, порівняльно-аналітичний, грунтових монолітів для моделювання грунтових процесів у польових і лабораторних умовах. Дослідження кінетики сучасного грунтоутворення в заплавах річок реалізувалися методом грунтово-режимних спостережень, що проводилися з 1979 по 1999 роки на окремих ключ-ділянках і ключ-профілі стаціонару “Когильник”. Для аналізу речовинного складу грунтів використаний комплекс традиційних фізичних, хімічних та фізико-хімічних аналітичних методів, зокрема - рентгенометричний, іонометричний, грунтових витяжок. Аналітичні дані і картографічні матеріали були піддані математичній обробці та аналізу в програмах Excel та ArcView GIS.

Наукова новизна отриманих результатів. Розроблена концепція грунтоутворення і формування структури грунтового покриву в заплавах малих і середніх річок північно-західного Причорномор'я, яка відображає взаємопов'язаність функціонування основних елементарних грунтових і ландшафтно-геохімічних процесів в умовах просторово-часової неоднорідності природних та антропогенних факторів. На основі концепції реалізований підхід до заплавних грунтів як до складних полігенетичних і поліхронних утворень, що відображають давні етапи літо- і педогенези та геоморфолого-геологічну будову річкових долин, зонально-фаціальні та локальні умови, природну трансформацію чинників грунтоутворення і різнобічний антропогенний вплив. На підставі розробленої факторно-еволю-ційної моделі заплавного грунтоутворення у грунтознавстві запроваджуються поняття “грунтові часові катени”, як елементарні грунтово-географічні одиниці (пропонуються їх класифікація та моделі), і “потенціал грунтоутворення”.

Вперше проведена систематика грунтів заплав малих і середніх річок північно-західного Причорномор'я з використанням не загальноприйнятого факторно-екологічного принципу, а розробленої профільно-генетичної класифікації заплавних грунтів.

Для заплав малих і середніх річок північно-західного Причорномор'я вперше проаналізовані географічні закономірності галогенези як ландшафтно-геохімічного процесу і запропоновані математичні моделі соленакопичення у грунтах і підгрунтових водах.

Запропонована теорія злитогенези як ландшафтно-механогеохімічного процесу, що розвивається у псевдоавтоморфних умовах заплавних ландшафтів, а також дістала подальший розвиток авторська фізико-механічна концепція злити-зації як елементарного грунтового процесу, з вичлененням стадій його розвитку.

Вперше для грунтів заплав малих і середніх річок північно-західного Причорномор'я встановлений комплект основних елементарних грунтових процесів із характеристикою особливостей їх прояву і запровадженням поняття “географія функціонування елементарних грунтових процесів”. Встановлені особливості гумусоутворення, гумусонакопичення і вуглефікації рослинних решток у грунтах за виділеними трьома типами умов гуміфікації в заплавах. Встановлені основні типи глеєутворення і запропонована оцінка інтенсивності розвитку глейового процесу на основі співвідношення окисно-відновної буферності у зональних (чорноземах) і досліджуваних грунтах. Встановлений механізм осолонцювання глейоземів, який полягає у зниженні натрій-кальцієвого потенціалу за рахунок мобілізації натрієвих сполук і виводу активного кальцію із грунтового розчину у сульфідно-глейовому середовищі.

На підставі запропонованого поняття “механогеохімічний генератор” поясню-ється генетична природа грунтів із елювіально-ілювіально-диференційованим профілем - солончаків і стратоземів, що вперше описані у досліджуваному регіоні.

На підставі започаткованих грунтово-режимних досліджень у заплавах малих і середніх річок північно-західного Причорномор'я виявлені основні тенденції функціонування елементарних грунтових процесів - засолення, осолонцювання, гумусонакопичення - при осушенні та зрошенні грунтів.

Практичне значення отриманих результатів. Існуючий факторно-екологічний принцип систематики грунтів вимагає корекції. Запропонована класифікація заплавних грунтів може бути частиною профільно-генетичної класифікації грунтів України.

Запропоновані принципи класифікації і діагностики грунтів, систематика грунтів заплав малих та середніх річок північно-західного Причорномор'я, результати морфолого-аналітичних досліджень грунтів можуть бути використані при повторному обстеженні грунтового покриву України.

Запропоновані принципи ступеневої еколого-агромеліоративної класифікації заплавних земель та грунтів і отримані показники властивостей грунтів, що обумовлюють доцільність використання заплавних земель, призначені для використання при веденні земельного кадастру, обгрунтування напрямків цільового використання і охорони земель, консервації і трансформації угідь.

20-річні спостереження сезонної динаміки, аналіз еволюції і прогноз агроекологічного стану осушених і зрошуваних грунтів можуть стати базою для опрацювання прийомів їх раціонального використання і охорони.

Результати досліджень використані у “Регіональній комплексній програмі розвитку меліорації земель та поліпшення екологічного стану зрошуваних та осушених угідь Одеської області у 2001-2005 роках і прогнозі до 2010 року” і використовуються у навчальному процесі Одеського державного аграрного університету.

Особистий внесок здобувача. Автору належать розробка програми досліджень та її виконання, польові дослідження, значна частина аналітичної роботи, аналіз та узагальнення вихідної інформації, теоретичні розробки, висновки і рекомендації.

Географічні закономірності факторів диференціації грунтового покриву і класифікація заплав на їх підставі. Методичною основою досліджень став поєднаний аналіз складу грунтового покриву заплав малих та середніх річок у північно- середньо- і сухостеповій підзонах (проаналізовано 12500 га на грунтових картах), характеристик грунтів ключ-ділянок і особливостей будови долин річок. У формуванні структури грунтового покриву заплав північно-західного Причорно-мор'я досліджена роль чинників, що визначають літологічний профіль грунтів, процеси гумусонакопичення, оглеювання, засолення. Найбільш суттєвою і загальною рисою є залежність направленості грунтоутворення в заплавах від ступеня дренування їх руслом річки, який визначається, у першу чергу, формою поперечного профілю річкових долин. Найбільш потужним фактором диференціації грунтового покриву заплав є галогенез, що проявляється в різних типах соленакопичення і ступенях засолення грунтів у залежності від зонально-кліматичних і геоморфолого-геологічних умов заплав. Від лісостепової зони до сухого степу закономірно змінюються основний тип засолення заплавних грунтів (із сульфатно-содового на хлоридно-сульфатний і сульфатно-хлоридний у гирлах річок) та форми сольових профілів. Іншим потужним чинником диференціації грунтового покриву і визначення його структури в різних областях і типах річкових долин є болотний процес, що також має чіткі особливості прояву в залежності від зонально-кліматичних і геоморфолого-літологічних характеристик окремих територій.

Із урахуванням основних факторів диференціації грунтового покриву, пропонується схема типізації заплав, або прируслових областей у долинах без вираженої заплави. За гідролітологічними умовами грунтоутворення і проявом процесу оглеювання виділяються типи заплав: 1) делювіально-лучні; 2) делювіально-алювіально-лучні; 3) алювіально-лучні; 4) алювіально-болотно-лучні; 5) алювіально-лучно-болотні; 6) мулувато-болотні. Підтипи за гранулометричною диференціацією заплав: 1) суглинисто-недиференційовані; 2) суглинисто-диференційовані; 3) глинисто-суглинисті слабодиференційовані; 4) глинисто-суглинисті сильнодиференційовані; 5) суглинисто-глинисті, а також галоморфні підтипи за особливостями прояву процесу засолення: 1) незасолені; 2) диференційовано-засолені; 3) солончакові.

Профільно-генетична класифікація грунтів заплав малих і середніх річок північно-західного Причорномор'я. Існуюча факторно-екологічна класифікація заплавних (алювіальних) грунтів, у якій грунти частково підміняються ландшафтними поняттями (болотні грунти, лучні грунти), а таксономічні одиниці виділяються не на основі твердо встановлених однозначних критеріїв, є не повною і нераціональною для діагностики грунтів. Її схема піддана суттєвому перегляду у Росії (Класифікація грунтів Росії, 1997), Молдові (Урсу, 1999).

З різних причин у долинах малих і середніх річок та річок-балок Причорномор'я майже не відбуваються заплавно-алювіальні процеси, і грунтоутворення на їх заплавних терасах має багато спільних рис із гідроморфним позазаплавним. Запропонована схема профільно-генетичної класифікації (сімейства грунтів - літогенні групи грунтів - типи грунтів) дозволяє об'єднати синлітогенні (алювіальні, делювіальні) і постлітогенні (позазаплавні) типи гідроморфних грунтів з однаковими будовою і властивостями (табл. 1).

Основою виділення типів заплавних грунтів у запропонованій класифікації послужили наступні основні діагностичні горизонти, що в поєднанні з іншими генетичними горизонтами та ознаками формують відповідні типи будови грунтових профілів: зернистий (HU) - темноколірний гумусово-акумулятивний горизонт із зернистою або грудкуватою структурою; ясногумусовий (HY) - гумусово-акумулятивний, що характеризується світлим забарвленням через низький вміст гумусу (переважно менше 2%) у пі-щано-середньосуглинистому профілі, а також слабооформленою структу-рою; шаруватий (ясногумусовий - HY:P, зернистий - HU:P); злитий (V); глейовий (типовий - Gl, криптоглейовий - Q, гідротроілитовий - GB, рудяковий - GF); солончаковий (S); агрогенний (зернистий - HU:A, ясногумусовий - HY:A). Розроблені критерії виділення підтипів, родів і видів, а також пропонуються додаткові символи генетичних горизонтів. У запропонованій схемі не виділяється підтип “засолені”, що обумовлено фоновим характером засолення грунтів долин річок Причорномор'я.

Таблиця 1

Класифікація грунтів заплав малих і середніх річок Причорноморської низовини

Факторно-еволюційна модель заплавного грунтоутворення. У грунтознавстві розроблялися концепції просторово-часової організації грунтового покриву (Корсунов, Красеха, 1990). Запропонована концепція грунтоутворюючих потенціалів природних факторів - ГППФ (Шоба, Герасимова, Таргулян, 1999). Модель заплавного грунтоутворення синтезує ці уявлення і є упорядкованою сукупністю парагенетичних грунтових індивідуумів (об'єднаних у парагенетичні ряди долинно-заплавного грунтоутворення), розвиток яких зумовлений динамічним комплексом елементарних грунтових процесів, що діють при певному сполученні ГППФ, змінних у просторі і часі. Виділені літогенний, гідрогенний та галогенний ряди.

Вичерпний опис моделей “динамічна структура ГППФ - грунтові процеси - грунти” неможливий на основі існуючих понять структури грунтового покриву. Зручним інструментом є поняття “грунтова часова катена - ГЧК”, яке дозволяє проводити діагностику лабільних грунтових тіл і аналізувати еволюцію грунтів. ГЧК являє собою певний грунтовий ареал, де циклічно або поступально грунти змінюються таким чином, що виникає необхідність зміни їх класифікаційної належності. Доцільно виділяти “циклічні ГЧК”, коли через певні відрізки часу від-творюються декілька грунтів (класифікаційних одиниць), і “поступальні ГЧК”, в яких при певних циклічних процесах формуються грунти з новими стійкими властивостями і відтворення початкових ознак неможливе при збереженні даного комплекту факторів грунтоутворення. Прикладом поступальної ГЧК може бути “злитоморфна ГЧК”, яка складається із стадій: глейоземів алювіальних мулуватих потужних, глейоземів мулуватих субзлитих (осушені глейоземи, що періодично пересихають і ущільнюються, але не мають основних рис будови типових злитоземів), глейоземів злито-криптоглейових глинистих і злитоземів:

Окремими ареалами доцільно виділяти лучно-солончакові і глейово-солончакові циклічні ГЧК, в яких періодично утворюються солончаки.

Подальший аналіз факторно-еволюційної моделі заплавного грунтоутворення в її теоретично-прикладному значенні дозволяє сформулювати поняття “потенціалу грунтоутворення” і “географії потенціалів грунтоутворення”. Потенціал грунтоутворення - це прогнозний квазірівноважний стан грунтів, який відтворює припустиму зміну факторів грунтоутворення. Наприклад, в заплавах річок Причорномор'я можливі такі прогнозні моделі грунтів: грунти потенційно злиті в умовах контрастного гідротермічного режиму; грунти потенційно засолені (солончакуваті, солончакові) при каналізації річищ в умовах недостатнього природного промивання; грунти потенційно солонцюваті в умовах зрошення мінералізованими водами; грунти потенційно розсолені в умовах зниження рівня підгрунтових вод. Дослідженнями встановлено, що при зміні певного фактора, наприклад при зниженні рівня підгрунтових вод, швидкість і напрямок трансформації грунтів визначаються еволюційними потенціалами їх окремих ознак та властивостей - осібними еволюційними потенціалами. У свою чергу, осібні еволюційні потенціали залежать від генетичних особливостей, характеристик складу і властивостей грунтів, стадій їх розвитку.

На підставі запропонованих понять уявляється можливим розроблення прогнозних картограм, які б могли включати контури імовірних грунтових тіл у випадку реалізації тих або інших проектів зміни чинників грунтоутворення.

Галогенез у долинах малих і середніх річок північно-західного Причорномор'я

Питанням галогенези грунтів і підгрунтя України, у тому числі південно-західної її частини, присвячено ряд змістовних праць (Гринь, 1969, Баєр, 1984). Проте регіональні особливості соленакопичення у гідроморфних ландшафтах у науковій літературі практично не висвітлені. Методичною основою досліджень послужив поєднаний ландшафтно-геохімічний аналіз вмісту і закономірностей накопичення солей у підгрунтових водах і грунтах заплав різних геоморфологічних районів, а в межах останніх - різних областей долин середніх річок і, окремо, малих річок.

Закономірності географії та динаміки мінералізації і складу солей у підгрунтових водах. Типи соленакопичення у грунтах. Долини середньої і нижньої частини середніх річок Західно-Причорноморської і Дністерсько-Бузької лесової рівнин, і окремо малих річок, характеризуються індивідуальними типами соленакопичення у підгрунтових водах, залежністю вмісту провідних іонів від мінералізації, варіюванням вмісту іонів. Грунти заплав певних районів і областей також характеризуються відповідними комплектами типів соленакопичення (табл. 2).

Основним типом соленакопичення для найбільш поширеного діапазону мінералізації підгрунтових вод (3-22 г/л) і звичайних для заплав засолених грунтів є хлоридно-сульфатний. При цьому для підгрунтових вод характерний магнієво-натрієвий склад, а для грунтів - кальцієво-натрієвий. Мінералізація підгрунтових вод і відносний вміст хлор- і натрій-іона збільшується вниз за течією рік. У грунтах відносна кількість цих іонів збільшується в зворотному напрямку - вверх за течією. При цьому ступінь засолення грунтів теж більший у заплавах пониззя рік. Західно-Причорноморська і Дністерсько-Бузька рівнини мають менш виразні відмінності, але все ж підгрунтові води на схід від Дністра характеризуються підвищеним вмістом кальцію та магнію і, особливо, Cl-іона, що стає домінуючим уже на початку діапазону середньомінералізованих вод. У складі солей заплавних грунтів Дністерсько-Бузької рівнини також виявляється більша, у порівнянні із середніми значеннями, питома вага хлоридів. Окремою стороною результатів досліджень є можливість одержання за математичними моделями розрахункового іонного складу підгрунтових вод і легкорозчинних солей грунтів певних районів і областей.

Таблиця 2

Комплекти типів соленакопичення у грунтах заплав малих і середніх річок північно-західного Причорномор'я

Фактори соленакопичення у заплавних грунтах і підгрунтових водах. Визначені корелятивні зв'язки між факторами соленакопичення, складом солей, мінералізацією підгрунтових вод та ступенем засолення грунтів. Сольова гетерогенність грунтового покриву заплав визначається комплексом чинників з різним ступенем впливу - гранулометричним складом алювіальних відкладів, геоморфологічними характеристиками заплав, рівнем, складом і мінералізацією підгрунтових вод. Виявлені основні особливості динаміки формування сольових профілів у грунтах пониззя річок - соленакопичення має пульсуючий характер із закономірним формуванням сольового профілю та розподілом окремих солей.

Природа і морфологія новоутворень солей та особливості формування сольових профілів у грунтах заплав малих і середніх річок північно-західного Причорномор'я. Дослідження морфології легко- і важкорозчинних солей і мікробудови засолених грунтів виконані з використанням комплексного методу, запропонованого Т.В.Турсіною (1982), що полягає у поетапному макро-, мезо-, мікро- і субмікроморфологічному аналізі із паралельними хімічними і фізико-хімічними методами визначення кількісних і якісних характеристик новоутворень солей та системи “грунт - солі” в цілому.

У грунтах заплав малих і середніх річок північно-західного Причорномор'я виявлені наступні мінерали-солі, що накопичуються у значних кількостях: мірабіліт, тенардит, галіт, гіпс, кальцит. За формами виділення у грунтовій масі сольові новоутворення заплавних грунтів об'єднуються і характеризуються за такими видами: 1) сольові новоутворення в порах; 2) сольові псевдоморфози по рослинних рештках; 3) сольові покриття; 4) грунтово-сольова гомогенна суміш; 5) сольові вкраплення.

Грунти заплав характеризуються індивідуальними мінералогічною природою солей, комплектом сольових новоутворень і будовою грунтово-сольової маси. Найхарактерніші їх ознаки - локальний характер розподілу солей у грунтовій масі і взаємодії солей з органікою, сезонно-пульсуюче соленакопичення із зміною співвідношення між окремими солями - мають свої особливості в залежності від генетичної природи грунтів.

Елементарні грунтові процеси і географія їх функціонування.

Генетичний аналіз грунтоутворення і дослідження просторової організації грунтового покриву заплав річок доцільно виконувати на основі вивчення особливостей прояву і географії функціонування елементарних грунтових процесів (ЕГП). Запроваджуване поняття географії функціонування ЕГП базується на тому, що відповідний елементарний грунтовий процес має різну інтенсивність і певну структуру прояву в просторі, яка визначає утворення певних ареалів інтенсивності прояву ЕГП. Розчленування окремого ЕГП за інтенсивністю прояву дозволяє складати картосхеми його функціонування, наприклад, картосхеми просторової структури окисно-відновної буферності грунтів, просторової структури інтенсивності оглеювання грунтів тощо (рис. 1).

Гумусоутворення і гумусонакопичення. У засолених гідроморфних грунтах відзначаються звужене співвідношення Сгк/Сфк, значна рухливість, більш слабка конденсованість, підвищена дисперсність і гідрофільність гумусу (Ахтирцев, 1995; Самойлова, 1981; Reddy, Patrik, 1975).

Дані регресійного аналізу свідчать, що в заплавах малих і середніх річок північно-західного Причорномор'я гумусоутворення відбувається при значному впливі легкорозчинних солей, солонцюватості й оглеювання. Найбільш істотно на процес гуміфікації і якісний склад гумусу впливає оглеювання і вміст солей натрію. Гідро- і галоморфізм степових заплавних грунтів яскраво відображаються у мікробудові органічної речовини, що акумулюється в трьох основних формах: а) накопиченні детриту; б) накопиченні власне гумусової речовини; в) вуглефікації рослинних решток. Торфонокопичення не відбувається у грунтах заплав малих і середніх річок північно-західного Причорномор'я. За мікроморфологічними особливостями виявлені наступні форми гумусу: дифузний гумус; згустковий; натічний. Усі три мікроформи гумусу зустрічаються в різноманітних грунтах, проте їхнє співвідношення, барвні характеристики, співвідношення з органічними речовинами індивідуальної природи в різних підтипах і родах грунтів неоднакові. Це, у свою чергу, зумовлює “зональність” морфології гумусу в заплавах у зв'язку з неоднорідністю умов грунтоутворення і комплексністю грунтового покриву.

Гумусоутворення і гумусонакопичення проаналізовані за трьома типами умов накопичення гумусу, що виділені у заплавах: 1) накопичення гумусу в умовах впливу анаеробіозису при перезволоженні грунтів; 2) накопичення гумусу в умовах пониженої біологічної активності через наявність токсичних солей; 3) накопичення гумусу в умовах, близьких до зональних. Гуміфікація в умовах впливу анаеробіозису, який, природно, супроводжується засоленням і солонцюватістю, відбувається шляхом утворення рухомого колоїдно-дисперсного гумусу гуматно-фульватного складу і вуглефікації органічної речовини. У неглейових засолених грунтах (горизонтах) при значній частці зернистого інертного гумусу відзначена вуглефікація рослинних решток і локальна рухомість гумусу, що визначається характером розподілу сольових мас у грунтовій масі - їхньою локальною концентрацією в порах і, отже, слабким впливом на процеси у внутрішньоагрегатних зонах. Гумус зстеповілих лучноземів подібний до чорноземного, але має свою специфіку, яка характеризує їх проміжний стан між зональними і глейовими заплавними грунтами.

Глеєутворення. У грунтах заплав малих і середніх річок північно-західного Причорномор'я виявлені і досліджені наступні типи глею: 1) типовий, що проявляється при перерозподілі та акумуляції сполук заліза в помірно-відновних умовах; 2) сульфідний, що проявляється при закріпленні заліза у формі сульфідів, і має значне поширення в засолених з інтенсивно-відновними умовами глейоземах і солончаках; 3) прихований, що проявляється у так званих “криптоглейових” грунтах із механізмом гальмування типового оглеювання. Виділено також п'ять типів окисно-відновного режиму у грунтах заплав північно-західного Причорномор'я.

При моделюванні оглеювання визначено характер стійкості грунтів до розвитку відновних умов, що для південного степу з контрастним режимом зволоження напівгідроморфних і гідроморфних грунтів має вагоме практичне значення. Беручи до уваги численність ОВ-систем у грунті, а також індивідуальну природу розвитку глейового процесу, запропоновано оцінку інтенсивності розвитку глейового процесу через співвідношення ОВ-буферності (сталості ОВ-потенціалу при затопленні) у зональних і заплавних грунтах:

К = Тз _200мВ / Тд _200мВ ·100,

де Тз _200мВ і Тд _200мВ є час (у годинах), необхідний для зниження Eh до 200 мВ відповідно у зональних і досліджуваних (заплавних) грунтах при їх затопленні.

Виконана типізація грунтів за інтенсивністю розвитку глейового процесу і ОВ-станом. Виділені грунти, стійкі до розвитку відновних процесів (стратоземи і лучноземи заплавних узвиш і схилів долин і лучноземи ясногумусові солонча-кові); грунти, слабостійкі до розвитку відновних процесів (стратоземи і лучноземи глеюваті без значного соленакопичення, злитоземи із значним ступенем засолення, глейові солончаки); грунти з мобільними реакціями відновлення і сповільненими реакціями оксидації (глейоземи і злитоземи без значного соленакопичення, в яких відновні процеси розвиваються за 18-48 год. і можливе підтримання Eh на рівні -100 ч -200 мВ при відсутності води на поверхні грунту).

Специфіка умов досліджуваних об'єктів - контрастний гідротермічний режим, комплексні літологічні і геоморфологічні умови, сульфатне засолення вод і грунтів - визначає не тільки специфічність прояву глейових процесів, але й індивідуальність географії глеєутворення. Відзначається висока комплексність ОВ-режимів, що найбільш характерна для дельт малих і середніх річок.

Рис. 1. Структура типів окисно-відновних режимів грунтів з оцінкою інтенсив-ності розвитку глейового процесу (на прикладі заплави пониззя р. Когильник)

Осолонцювання і солонцево-ілювіальний процес. Аналітичні дані і морфологічний аналіз свідчать, що солонцюватість грунтів у вигляді підвищеного вмісту обмінних натрію і магнію, а також солонцево-ілювіальний процес, який проявляється у фронтальному відмиванні тонкодисперсної маси або в утворенні шарувато-лінзовидної будови поверхневих горизонтів, чітко поєднані з генетичними особливостями грунтів. Визначена залежність ступеня солонцюватості від солевмісту (рис. 2). У грунтах, що у верхній частині профілю характеризуються окиснювальним середовищем, динаміка складу грунтового вбирного комплексу (ГВК) та особливості лесиважу визначаються їх сольовим режимом. Сезонна пульсація солевмісту і зміна якісного складу солей обумовлюють циклічність осолонцювання, самомеліорації та періодичність прояву лесиважу за умови виникнення критичної величини від'ємного заряду грунтових колоїдів, яку експериментально визначали за показником ?рН = рН_сол- рН_вод.

Солонцево-ілювіальний процес в найбільшій мірі проявляється в областях із сульфатно-хлоридним типом засолення - солончакових заплавах дельт малих і середніх річок.

Рис. 2. Оцінка зв'язку властивостей грунтів: 1) тренд вмісту обмінного натрію у поверхневих (0-30см) горизонтах грунтів, N=91; 2) вплив ОВП на активність Na⁺ - моделювання з окиснення субаквальних грунтів у польових умовах; 3) сполученість рН і ОВП при моделюванні глейового процесу в глейоземах мулуватих (1) і злито-криптоглейових (2)

Специфічним є склад вбирних основ глейоземів мулуватих та інших, що проходили у своєму розвитку мулову стадію. Вони, не маючи навіть зачатків елювіально-ілювіальних горизонтів, характеризуються надвисокою часткою обмінного натрію - до 40-60% - і підвищеним вмістом обмінного магнію. Відсутність содопрояву в глейових грунтах у їхньому природному стані та при моделюванні грунтових процесів дозволяє зробити висновок про несуттєвість чинника біохімічного утворення соди в осолонцюванні досліджуваних “болотних” грунтів. Осолонцювання глейоземів зумовлене підвищенням активності натрію при зниженні ОВП і відновленням в анаеробних умовах сірчанокислих солей кальцію і магнію, через що із грунтового розчину виводиться активний кальцій і, в такий спосіб, зменшується натрієво-кальцієвий потенціал грунтів. Зменшення натрієвого потенціалу грунтів за наведеною схемою діє подібно до содового осолонцювання, коли з рідинної фази також усувається кальцій шляхом переведення його в СаСО₃. Енергійне впровадження натрію у ГВК додатково забезпечується супердисперсним станом органічних і мінеральних сполук у глейоземах.

Злитогенез як ландшафтно-механогеохімічний процес і злитизація як елементарний грунтовий процес. З моменту перших досліджень злитоземів виникло декілька концепцій злитогенезу і злитизації (Корнблюм, Козловский, 1965; Подимов, 1968; Хітров, 1995; Wilding, Tessier, 1988), які не можуть пояснити регіональні особливості формування злитоморфних грунтів.

Злитогенез і процес злитизації - механізм незворотного ущільнення грунтової маси і формування злитого горизонту - розглядаються як поліфазні явища (рис.3). Злитогенез є ландшафтно-утворюючим процесом, що зумовлює формування злитоземів, в яких процес злитизації і вертисолізація - педотурбаційні процеси розтріскування, поверхневого самомульчування грунту і переміщення одних грунтових мас відносно інших з утворенням горбкуватого мікрорельєфу - задіяні в результаті сполучення певних факторів і процесів, що виникають при еволюції відповідних (злитоморфних) ландшафтів. На цій підставі злитогенез варто розглядати як механогенний процес і, одночасно, як ландшафтно-геохімічний.

Рис. 3. Модель злитогенези як ландшафтно-механогеохімічного процесу в заплавах річок північно-західного Причорномор'я

Алювіальні злитоземи формуються за умови пересихання заплавних знижень з потужними (більше 1,5 м) відкладами болотно-старичної фації, виникнення “літогенного” водного режиму - самоекранування грунтів від підгрунтових вод і циклічного поверхневого перезволоження-пересихання в створених псевдоавтоморфних умовах - і дії певного комплекту елементарних грунтових процесів (монтморилонізації, оглеювання, злитизації) і мікропроцесів. Злитизація є процесом спрямованої зміни вихідної мікробудови грунтів - збільшення щільності енергії когезії при мікрооструктуренні за рахунок масового формування пакетів орієнтованих глин. Мікрооструктурення глинистих часток пояснюється деформацією грунтової маси при її набуханні і розклинюючим тиском водних плівок. Значні розбіжності в мікробудові грунтів злитоморфних часових катен дозволяють диференціювати злитизацію з виділенням стадій субзлитості (зворотне ущільнення ізотропної грунтової маси) і типової злитості (незворотне ущільнення при формуванні анізотропної грунтової маси з орієнтованими глинистими мінералами). Особливості генези і морфолого-аналітична характеристика грунтів.

Основним компонентом грунтового покриву заплав малих та середніх річок Причорномор'я є лучноземи, що виділяються серед інших грунтів ізогумусовоподібним профілем і слабкими ознаками оглеювання або відсутністю їх у гумусованих горизонтах.

Лучноземи ясногумусові - типові, глеюваті та ілювіально-солонцеві -- формуються переважно на горбкуватих формах рельєфу заплав середніх річок і їх діагностичними ознаками є відносно легкий гранулометричний (до середньосуглинистого) склад, мікрогумусність і світле забарвлення гумусового горизонту, слабка структурність, висока щільність, поступова гранулометрична диференціація, масивна будова з компактним мікроскладенням, слабка стійкість тонкодисперсної маси при малій частці вбирного натрію. Переважають середньопотужні види грунтів із фульватно-гуматним гумусом при відносно вузькому відношенні Сгк/Сфк через несприятливі умови гумусоутворення та гумусонакопичення (легкий гранулометричний склад, засолення, солонцюватість). Поширені солончакуваті і глибокозасолені роди із хлоридно-сульфатним типом засолення. Характерними ознаками є слабка буферність, періодична поява соди в зоні капілярного насичення і висока потенційна здатність формування елювіально-ілювіальної будови в солончаково-солонцюватих родах.

Лучноземи зернисті - типові, глеюваті та злиті - є основним компонентом делювіально-лучних і алювіально-лучних заплав. Характерною особливістю лучноземів зернистих є наявність у них темногумусового профілю з вираженою структурою - потужного (у середньому 60-80 см), з поступовим переходом гумусових горизонтів до незайманих грунтоутворенням порід, з відсутністю видимої шаруватості, - що в макро- і мікробудові може відображати процеси засолення, злитизації і оглеювання. Переважають мало- і середньогумусні види; гумус фульватно-гуматний (відносно найбільш скоагульований, подібний до чорноземного) з широким відношенням Сгк/Сфк і посиленням рухомості та дисперсності в засолених і глеюватих горизонтах. Умови дренування заплав забезпечують достатньо широкий спектр засолення лучноземів зернистих і, у зв'язку з цим, багатозначність інших властивостей, що визначають їх продуктивність.

Стратоземи шарувато-примітивні, шарувато-ясногумусові і шарувато-зернисті є менш поширеними компонентами грунтового покриву через слабкий прояв алювіально-заплавних процесів; сучасні характеристики гідрологічного режиму не сприяють утворенню в долинах малих і середніх річок північно-західного Причорномор'я грунтів із потужними “свіжими” шарами алювію. Типовими є стратоземи щарувато-примітивні та стратоземи шарувато-ясногумусові, що характеризуються реліктовою шаруватістю. Перші приурочені до прируслових областей середніх річок (Тилігул), в яких можливі заплавно-алювіальні процеси, і характеризуються примітивним дрібношаруватим профілем. Специфічність останніх, що мають реліктову двочленну будову (потужні суглинисті поверхневі і глинисті нижні горизонти) і особливі, завдяки їй, водно-сольовий та окисно-відновний режими, властивості і ознаки, полягає у виразній полігенетичності - посиленні реліктової літологічної шаруватості багатокомпонентною диференціацією за рахунок сучасних солонцево-ілювіального і елювіально-глейового процесів, пульсуючого соленакопичення. Відзначається диференціація профілю за складом солей, вбирною здатністю, складом ГВК, показниками гумусового стану грунтів. Розвиток глейового процесу через водозастійні явища на контакті різних за водопроникністю прошарків призводить до формування відносно рухомого гумусу і звуження відношення Сгк/Сфк.

Глейоземи. Сімейство грунтів “глейоземи” об'єднується наявністю в профілі глейового горизонту. Глейоземи мулуваті - типові і сульфідні, що приурочені до осушених або закальматованих в результаті природних процесів стариць і озер, характеризуються чіткими з поверхні ознаками болотного процесу, який в умовах південного степу проявляється переважно у сульфідному глеєутворенні. Вони відрізняються безструктурною глинистою основою, яка включає тонкодисперсний кварц, гідрослюди і, в рівній кількості з ними, змішано-шаруваті гідрослюдисто-монтморилонітові мінерали; пануванням відновних умов по всьому (10-150 см) профілю, дисперсним рухомим гуматно-фульватним гумусом, інтенсивною вуглефікацією рослинних решток, підвищеною часткою увібраного натрію (10-40%) і магнію, переважно високим ступенем засолення з підвищеним вмістом гіпсу, рівномірною карбонатністю.

Глейоземи злито-криптоглейові та глейоземи зернисті є “лучно-болотними” грунтами. Перші є перехідним до злитоземів типом і характеризуються ущільненою - горіхувато-брилуватою - структурою, рівномірними, без плям, ознаками оглеювання по всьому профілю. Глейоземи зернисті у поверхневих горизонтах мають ознаки лучноземів зернистих, а в середніх і нижніх характеризуються інтенсивним розвитком глейового процесу. Умови формування означених грунтів водночас сприяють їхньому інтенсивному засоленню, і в пониззі річок можливі глейово-солончакові ГЧК на їх основі. Іншою характерною їх особливістю є значне накопичення в профілі гідроокислів заліза на межах грунтових ареалів, що примикають до глейоземів мулуватих. Грунти як геохімічні бар'єри заліза виділяються окремим підтипом - глейоземи зернисті вохристі.

Динамічні процеси засолення та інтенсивність глейового процесу визначають достатньо широкі діапазони морфологічних ознак і властивостей глейоземів зернистих. Злито-криптоглейові грунти не є перспективними для сільськогосподарського освоєння через здатність еволюціонувати в злитоземи; глейоземи зернисті характеризуються високою потенційною родючістю.

Злитоземи, при їх специфічній будові, характеризуються широким діапазоном ознак і властивостей. За особливостями будови і властивостями злитого горизонту виділені типи алювіальних злитоземів структурно-монолітних і дисперсно-монолітних. Характерними рисами злитоземів є: - щільне складення із зниженим порядком складності агрегатів, основна маса яких структурована в дуже дрібні (0,001-0,03 мм) глинисті пакети, щільно упаковані в кутасті блоки (характерно для злитоземів структурно-монолітних); - високодисперсний бурий гумус при значній кількості вуглефікованих рослинних решток; - локальний розподіл солей; - глинистий склад при супердисперсності змішаношаруватих іліт-смектитових структур; - аномально висока частка вбирного натрію і магнію. Специфічним є водний режим грунтів, що визначений як “літогенний”. Його головною особливістю є дуже незначна участь підгрунтових вод у водному балансі грунтів через екрануючий вплив потужної товщі набухаючих глинистих порід, а також чергування періодів сильного висихання грунту з періодами перезволоження верхньої частини профілю за рахунок атмосферних опадів і поверхневого стоку аж до водозастійних явищ і утворення верховодки. Засолення злитоземів відбувається в результаті латерального солепереносу від суглинистих грунтів, що прилягають до їх вузьких ареалів. При цьому основна маса легкорозчинних солей у злитоземах є реліктовою, з попередніх фаз розвитку злитоморфних ГЧК. Своєрідність сольового профілю злитоземів полягає в наявності двох зон - статичної (між горизонтами верховодки і підгрунтових вод), з відносно постійним солевмістом, і динамічної (від поверхні грунту до верховодки включно), в якій сезонні висхідні і низхідні рухи солей обумовлені динамікою верховодки та процесами вертисолізації (розтріскування та переміщення грунтової маси).

Солончаки ясногумусові, зернисті, мулувато-глейові, солонцево-ілювіальні у заплавах і гирлах є переважно дериватами лучноземів та глейоземів. Від останніх вони відрізняються не тільки критичним засоленням, що відображається в специфічних фітоценозах, але й більш помірними ОВ-потенціалами, меншим вмістом гумусу, характерною і залежною від складу та розподілу солей структурою.

Специфічність солончакових ландшафтів у долинах річок полягає у формуванні западинно-горбкуватого мікрорельєфу, у комплексності рослинного покриву, в утворенні контрастних за вмістом гумусу, засоленням і солонцю-ватістю мікроареалів грунтів (рис. 4). Солонцеві (елювіально-ілювіальні) профілі у заплавах не є моногенетичними. Для гирлових областей із сульфатно-хлоридним типом засолення характерні грунти із властивостями так званих “солончаків-солонців”, що визначені як солончаки ілювіально-солонцеві. Вони, за наявності вираженого мілкого елювіального, а також ущільненого горіхувато-призматичного солонцевого горизонтів, характеризуються інтенсивним соленакопиченням у поверхневих (0-20 см) шарах. Формування цих грунтів зумовлене незначною літологічною шаруватістю і пульсуючим характером хлоридно-натрієвого засолення, що в комплексі “запускають” і генерують солонцево-ілювіальний і глейово-ілювіальний процеси, незважаючи на значну кількість легкорозчинних солей у поверхневих горизонтах.

Алювіальний процес, що формує шарувату будову грунтів і визначає наявність легких за гранулометричним складом горизонтів, а також пульсуючий характер соленакопичення в комплексі визначені як механогеохімічний генератор елементарних грунтових процесів, що обумовлюють формування у долинах річок грунтів із елювіально-ілювіально-диференційованою будовою.