Географо-генетичні особливості ґрунтів смуги переходу від сухого до середнього Степу в Північно-Західному Причорномор’ї

Размещено на http://www.allbest.ru/

Львівський національний університет імені Івана Франка

УДК 631.445:477

11.00.05 - біогеографія і географія ґрунтів

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата географічних наук

ГЕОГРАФО-ГЕНЕТИЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ҐРУНТІВ СМУГИ ПЕРЕХОДУ ВІД СУХОГО ДО СЕРЕДНЬОГО СТЕПУ В ПІВНІЧНО-ЗАХІДНОМУ ПРИЧОРНОМОР'ї

Мороз Григорій Богданович

Львів - 2010

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Одеському державному аграрному університеті

Міністерства аграрної політики України

Науковий керівник: доктор географічних наук, професор Михайлюк Віктор Іванович, Одеський державний аграрний університет, завідувач кафедри земельного кадастру

Офіційні опоненти:

- доктор географічних наук, професор Кривульченко Анатолій Іванович, Кіровоградський державний педагогічний університет ім. Володимира Винниченка завідувач кафедри географії та геоекології

- кандидат географічних наук, доцент Єргіна Олена Іванівна Таврійський національний університет ім. В.І. Вернадського, доцент кафедри фізичної географії та океанології

Захист відбудеться "11" червня 2010 р. о 13⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.051.08 у Львівському національному університеті імені Івана Франка (79000, м. Львів, вул. Січових Стрільців, 19, ауд. 205).

З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Львівського національного університету імені Івана Франка (79005, м. Львів, вул. Драгоманова, 17).

Автореферат розісланий 8 травня 2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат географічних наук Телегуз О.Г.

Анотації

Мороз Г.Б. Географо-генетичні особливості ґрунтів смуги переходу від сухого до середнього Степу в Північно-Західному Причорномор'ї. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук за спеціальністю 11.00.05 - біогеографія і географія ґрунтів. Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, 2010.

Дисертаційна робота присвячена комплексному дослідженню ґрунтів смуги переходу від сухого до середнього Степу в Північно-Західному Причорномор'ї. На основі літературних джерел досліджено їх ґенезу та еволюцію, розкрито умови їхнього формування. Вивчено морфологічну будову профілю. Визначено фізичні, хімічні і фізико-хімічні властивості та простежено їх залежність від чинників ґрунтоутворення. Встановлено, що ґрунти смуги переходу від сухого до середнього Степу характеризуються чорноземними діагностичними параметрами, а також реліктовими ознаками темно-каштанових ґрунтів.

Розроблено концептуальну модель ґрунтоутворення та формування структури ґрунтового покриву в смузі переходу від сухого до середнього Степу (концепцію педоекотону), що відображає особливості педогенезу в перехідних (буферних) географічних смугах. На основі концепції педоекотону запропоновано варіанти розмежування сухого та середнього Степу, визначальним критерієм яких є наявність подвійної екотональної межі між чорноземами південними і темно-каштановими ґрунтами.

Ключові слова: Степ, Північно-Західне Причорномор'я, чорноземи південні, темно-каштанові ґрунти, педоекотон.

Мороз Г.Б. Географо-генетические особенности почв полосы перехода от сухой к средней Степи в Северно-Западном Причерноморье. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук по специальности 11.00.05 - биогеография и география почв. Львовский национальный университет имени Ивана Франко, Львов, 2010.

Диссертационная работа посвящена комплексному исследованию почв полосы перехода от сухой к средней Степи в Северо-Западном Причерноморье. На основе литературных источников исследованы их генезис и эволюция, раскрыты условия их формирования. Изучено морфологическое строение профиля. Определены физические, химические, физико-химические свойства и прослежена их зависимость от факторов почвообразования. Установлено, что почвы полосы перехода от сухой к средней Степи характеризируются черноземными диагностическими параметрами, а также реликтовыми признаками темно-каштановых почв.

Разработана концептуальная модель почвообразования и формирования структуры почвенного покрова в полосе перехода от сухой к средней Степи (концепция педоэкотона), отражающая особенности педогенеза в переходных (буферных) географических полосах. На основе концепции педоэкотона предложены варианты разграничения сухой и средней Степи, определяющим критерием которых является наличие двойной экотональной границы между черноземами южными и темно-каштановыми почвами.

Ключевые слова: Степь, Северо-Западное Причерноморье, черноземы южные, темно-каштановые почвы, педоэкотон.

Moroz G.B. Geographical-genetic characteristics of the soils transition zone from dry to medium Steppe in North-West Prichernomorya. - Manuscript.

Dissertation on obtaining the scientific degree of candidate of geography sciences in specialty 11.00.05 - biogeography and geography of soils. Ivan Franko National University of Lviv, 2010.

Dissertation is dedicated to the complex research of the soils of transition zone from dry to medium Steppe in North-Western Prichernomorya. On the basis of literary sources their genesis and evolution have been researched, and their formation conditions have been discovered. The morphological structure of the profile has been researched. The physical, chemical and physical-chemical properties have been defined and their dependence on factors of soil formation has been traced. It has been established that the soils of transition zone from dry to medium Steppe are characterized by chernozem diagnostic parameters and also by relict features of dark kashtanozem soils. The status of the southern residual chernozems and slightly saline soils as space-time transition from dark kashtanozem soils to southern chernozems has been determined.

It has been established that the heterogeneity of the geomorphological conditions of the researched soil catenas territory leads to soil differentiation in the form of linear and areal erosion. The soils of different levels of local soil pedotopocatenas are characterized by differing levels of moisture and erosion. The result is different not only in morphological but also in physical and chemical properties of soils at different levels of soil mikrocatenas. It has been established that the status of soil structure on the edge of medium and dry Steppe soils is caused by the transition area from dark kashtanozem soils to southern residual saline chernozem soils and slightly saline soils.

It has been discovered that the intensity of soil agrogenic evolution of the researched territory is caused by their genetic characteristics. Dark kashtanozem soils and southern eroded chernozems (slightly xeromorphic) show less significant anthropogenic changes than southern residual chernozems soils and slightly saline soils.

A conceptual model of soil formation and formatin of soil cover structure in transition zone from dry to medium Steppe (pedoekotone concept) reflecting the peculiarities of pedogenesis in transition (buffer) geographical belts has been developed. On the basis of pedoecotone concept the ways of medium and dry Steppe delimitation, which is the determining criterion for double ekotonal border between southern chernozems and dark kashtanozem soils have been proposed.

Key words: Steppe, the North-Western Prichernomorya, southern chernozems, dark kashtanozem soils, pedoecotone.

Загальна характеристика роботи

Формування ґрунтового покриву перехідних географічних смуг - так званих "геоекотонів" - на сьогодні є практично не дослідженою проблемою в географії ґрунтів. Дискусійність, а подекуди і цілковита відсутність теоретичних положень, неузгодженість понятійно-термінологічного апарату, необхідність обґрунтування критеріїв виділення географічних екотонів підтверджують доцільність та актуальність ґрунтово-географічних досліджень буферних смуг між ареалами поширення типів (підтипів) ґрунтів.

Актуальність теми. Діагностика ґрунтів є однією із головних теоретико-методологічних проблем сучасного ґрунтознавства. Дане питання в ґрунтознавчій науці відноситься до категорії найбільш складних, що обумовлено його сутністю та змістом, і відображає ступінь розвитку ґрунтознавства та його методологічний рівень. Ця проблема також є об'єктом серйозних наукових пошуків та розробок, що викликає гострі дискусії серед науковців.

В українському ґрунтознавстві однією із найбільш дискусійних є проблема діагностики, генезису та класифікації ґрунтів смуги переходу від сухого до середнього Степу в Північно-Західному Причорномор'ї. Своєрідність та "перехідний статус", специфічність профілю і неоднозначність властивостей цих ґрунтів призводять до появи різних (часто суперечливих) точок зору щодо їх класифікаційної приналежності. При цьому, на відміну від типових зональних ґрунтів, які достатньо глибоко досліджені, перехідним ґрунтам Північно-Західного Причорномор'я досі не приділялася належна увага з боку ґрунтознавців. Так, відсутній детальний аналіз гумусових речовин і буферних властивостей, які є одними із основних критеріїв діагностики цих ґрунтів. Внаслідок вищенаведених причин на різних картах ареали поширення чорноземів південних та темно-каштанових ґрунтів в Північно-Західному Причорномор'ї показані по-різному, що призводить до розбіжностей в картографії, районуванні та земельному кадастрі.

Правильна діагностика, а отже класифікація та бонітування ґрунтів перехідної смуги між сухим та середнім Степом сприятиме підвищенню ефективності їх використання, уточненню даних земельного кадастру та може бути використана при проведенні ґрунтових обстежень.

Важливою і недостатньо вивченою науковою проблемою є дослідження ґрунтів перехідних географічних смуг. Для них є характерним, з одного боку, поєднання комплексу ознак суміжних ґрунтів, а з другого - формування індивідуальних властивостей. Тому, дослідження таких ґрунтів є надзвичайно важливим для вивчення питання ґенези та сучасної еволюції ґрунтового покриву в цілому. У цьому аспекті ґрунти перехідної смуги від сухого до середнього Степу також заслуговують великої уваги і всебічного вивчення як об'єкт для розробки багатьох теоретичних концепцій ґрунтознавства.

Мета і завдання дослідження. Основною метою дисертаційної роботи є встановлення ґрунтово-географічних закономірностей формування ґрунтового покриву смуги переходу від сухого до середнього Степу в Північно-Західному Причорномор'ї; параметризація перехідних ґрунтових смуг - педоекотонів - на основі встановлення особливостей географії, ґенези і властивостей ґрунтів, закономірностей зміни їх основних показників у просторі та часі під впливом природних і антропогенних чинників.

Для досягнення поставленої мети було виконано наступні завдання:

- встановлення параметрів структури ґрунтового покриву в смузі переходу від сухого до середнього Степу в Північно-Західному Причорномор'ї;

- встановлення ареалів поширення чорноземів південних і темно-каштанових ґрунтів в Північно-Західному Причорномор'ї;

- параметризація властивостей перехідних ґрунтів і вдосконалення їх діагностики;

- встановлення ґрунтово-географічних параметрів перехідної смуги між чорноземами південними і темно-каштановими ґрунтами в Північно-Західному Причорномор'ї;

- встановлення ролі антропогенного чинника в еволюції ґрунтів смуги переходу від сухого до середнього Степу.

Об'єкт і предмет досліджень. Об'єктом досліджень є перехідна смуга (педоекотон) між чорноземами південними і темно-каштановими ґрунтами в Північно-Західному Причорномор'ї. Предмет досліджень: географо-генетичні особливості ґрунтів середньо-сухостепового педоекотону, їх діагностика, класифікація, географія та динаміка.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Вибраний напрямок досліджень за темою дисертаційної роботи пов'язаний з "Національною програмою охорони земель" на 1996 - 2010 роки, державною науково-технічною програмою "Родючість і охорона ґрунтів" на 2001 - 2010 роки, кафедральною темою "Географо-генетичні особливості та еволюція ґрунтів південно-західної України", у відповідності до теми "Підвищення економічної ефективності функціонування АПК Півдня України" (державний реєстраційний номер 017U003954).

Методи дослідження. Методологічну базу вивчення ґрунтів смуги переходу від сухого до середнього Степу в Північно-Західному Причорномор'ї становлять різноманітні наукові методи, основним з яких є порівняльно-географічний метод, який використано при картографуванні ґрунтів на 6-ти ключових ділянках, загальною площею 1090 га, ключ-профілях та 58 опорних розрізах. Застосовані порівняльно-аналітичний, морфолого-генетичний, порівняльно-історичний та статистичний методи. Аналіз речовинного складу ґрунтів було виконано на основі загальноприйнятих методик лабораторних досліджень.

Наукова новизна отриманих результатів. Розроблена концептуальна модель ґрунтоутворення в смузі переходу від сухого до середнього Степу - концепція педоекотону, - що відображає особливості структури ґрунтового покриву, перехідний статус ґрунтів і характер їх еволюції.

Вперше у географії ґрунтів запропоновано виділяти перехідні буферні смуги між типами (підтипами) ґрунтів - "педоекотони" - як ґрунтово-географічні одиниці; встановлено критерії їх виділення. На основі концепції педоекотону запропоновано варіанти розмежування сухого та середнього Степу, визначальним критерієм яких є наявність подвійної екотональної межі між чорноземами південними і темно-каштановими ґрунтами.

Знайшло подальший розвиток. Проаналізовано тренд ґрунтоутворення на межі сухого та середнього Степу; отримано континуум ґрунтів автоморфного акумулятивного ряду, що характеризується зростанням чорноземних показників їх основних властивостей.

Уточнено діагностичні параметри чорноземів південних залишково- і слабосолонцюватих. Встановлено статус чорноземів південних залишково- і слабосолонцюватих як просторово-часового етапу переходу від темно-каштанових ґрунтів до чорноземів південних.

Встановлено, що ґрунти смуги переходу від сухого до середнього Степу характеризуються чорноземними діагностичними параметрами, а також реліктовими ознаками темно-каштанових ґрунтів.

Практичне значення отриманих результатів. Результати досліджень, що розвивають теоретичні положення географії ґрунтів, і отримана база даних можуть бути використані для вдосконалення діагностики і класифікації ґрунтів, коригування попередніх та проведення повторних великомасштабних ґрунтових обстежень, для бонітування ґрунтів та грошової оцінки земель, при веденні земельного кадастру та розробки заходів раціонального використання земель. Окремі положення роботи використовуються у навчальному процесі Одеського державного аграрного університету.

Особистий внесок здобувача. У процесі роботи над дисертацією автором особисто розроблена та реалізована програма польових досліджень, виконано значну частину аналітичної роботи, узагальнено та опрацьовано отриману інформацію. Автору належать наукові ідеї та теоретичні розробки за темою дисертації, а також висновки та рекомендації.

Апробація результатів роботи. Основні результати роботи доповідалися та обговорювалися на міжнародних наукових і науково-практичних конференціях: "Видатний географ і геоботанік Гаврило Іванович Танфільєв" (Одеса, 2007), "Проблеми класифікації та діагностики ґрунтів" (Чернівці 2008), "Теоретические и прикладные проблемы современной географии" (Одеса, 2009), "Грунт в просторі і часі" (Одеса, 2009), "Міжнародна співпраця та інтеграція в процесі підготовки фахівців землевпорядкування та кадастру" (Одеса, 2009), а також на звітних наукових конференціях професорсько-викладацького складу агрономічного факультету та факультету землевпорядкування Одеського державного аграрного університету.

Публікації. За результатами дисертаційної роботи опубліковано 9 наукових статей, з них п'ять - у виданнях, рекомендованих ВАК України. Статті повністю відображають зміст дисертації.

Обсяг і структура роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел (167 позицій). У роботі подано: 28 таблиць, 19 рисунків, 3 додатки (66 с.). Повний обсяг роботи - 272 с.

Основний зміст роботи

Перший розділ - "Історія і проблематика дослідження ґрунтів на межі середнього і сухого Степу" - присвячений аналізу особливостей розвитку класифікації та систематики ґрунтів автоморфного акумулятивного ряду у вітчизняному і зарубіжному ґрунтознавстві, оцінці тренду еволюції цих ґрунтів в Північно-Західному Причорномор'ї протягом голоцену та дослідженню проблематики невизначеності межі середнього та сухого Степу в географії ґрунтів та суміжних науках.

Важливе значення для розвитку уявлень щодо ґенези, класифікації та систематики чорноземних ґрунтів мали праці В.В. Докучаєва (1883-1898), П.А. Костичева (1886), Н.М. Сибірцева (1895-1902), О.Г. Набоких (1915), К.Д. Глінки (1908, 1912), П.С. Коссовича (1911), К.К. Гедройця (1917, 1925), Л.І. Прасолова (1936), І.Н. Антипова-Каратаєва (1937), В.А. Ковди (1937, 1946, 1973, 1988), М.М. Розова (1956, 1967), Н.Б. Вернардер, Г.Н. Самбура, С.Ф. Скорини (1951), О.Н. Соколовського (1956), М.І. Полупана (1968,1986, 2005), М.І. Гоголєва (1988, 1992), Я.М. Біланчина (1988), С.П. Позняка (1997), А.І. Кривульченка (2006) та багатьох інших вчених.

Проведений аналіз літературних та картографічних матеріалів свідчить про те, що не зважаючи на детальну дослідженість чорноземів південних та темно-каштанових ґрунтів в їх географії, ґенезі та класифікації існує багато протиріч. Досі надзвичайно дискусійними є питання класифікаційної приналежності темно-каштанових ґрунтів та межі ареалів їх поширення; не визначеною залишається межа між чорноземами південними та темно-каштановими ґрунтами (а як наслідок і межа між середнім та сухим Степом) в Північно-Західному Причорномор'ї.

Також важливою проблемою дослідження еволюції чорноземних ґрунтів в голоцені є неспівпадання в часі етапів зміни їх властивостей і умов ґрунтоутворення. Внаслідок цього практично в усіх теперішніх ґрунтах окрім ознак сучасного зустрічаються і риси давнього ґрунтоутворення. Тому ґрунти, що розташовані в смузі переходу від сухого до середнього Степу, варто визначати як перехідні від темно-каштанових ґрунтів до чорноземів південних, які у своїй еволюції зазнали декілька різнонаправлених фаз розвитку.

У другому розділі - "Умови ґрунтотворення" - подано фізико-географічну характеристику території досліджень - приморської смуги між річкою Барабой та Дніпровсько-Бузьким лиманом.

Аналіз природних умов ґрунтоутворення в смузі переходу від сухого до середнього Степу засвідчив, що характерними екологічними умовами для формування ґрунтів цієї території є: посушливий клімат, розріджена рослинність, переважання висхідних потоків ґрунтової вологи влітку і низхідних взимку, глибоке залягання ґрунтових вод. Параметри властивостей ґрунтів території досліджень закономірно змінюються із заходу на схід та із півночі на південь від чорноземних до темно-каштанових ґрунтів внаслідок посилення континентальності клімату та наближення до узбережжя Чорного моря. На топологічному рівні диференціація ґрунтового покриву зумовлена потоками речовини та енергії в ландшафтах.

Третій розділ - "Методологія та методика дослідження". Дисертаційне дослідження виконане з використанням порівняльно-географічного, порівняльно-профільного та порівняльно-аналітичного методів. На території від Куяльницького до Сасицько-Березанського лиману у період з 2007 по 2008 роки було закладено групу репрезентативних ключових ділянок. При виборі ділянок враховано їх географічне положення, площу та геоморфологічні характеристики. Ключові ділянки охоплюють усі форми рельєфу - плакори, схили різної довжини і форми, улоговини, балки та яри. В межах ключ-ділянок поширені усі типи та підтипи ґрунтів, властиві для перехідної смуги між середнім та сухим Степом, і їх репрезентативність дозволяє поширити отримані результати на всю територію досліджень. Для вибору місця розташування ключів використовували великомасштабні та середньомасштабні топографічні карти (1:100 000, 1:200 000), а також великомасштабні ґрунтові карти (1:10 000). На території дослідження було закладено шість ключ-ділянок: "Кубанка", "Красносілка", "Фонтанка", "Візирка", "Южне" та "Лугове", на яких проведено картографування ґрунтів (загальною площею 1090 га) і проаналізована структура ґрунтового покриву (рис. 1). У межах ключ-ділянок і на ключ-профілях окремими опорними розрізами проаналізовані морфологія ґрунтів (58 розр.) та властивості ґрунтів за генетичними горизонтами (25 розр.).

У відібраних ґрунтових зразках в лабораторіях кафедри меліорації та ґрунтознавства Одеського державного аграрного університету та Одеського обласного державного проектно-технологічного центру охорони родючості ґрунтів і якості продукції загальноприйнятими методами було проведено дослідження фізичних та фізико-хімічних властивостей ґрунтів.

Четвертий розділ - "Географо-генетичні особливості будови, складу та властивостей ґрунтів" - присвячений дослідженню морфологічних, фізичних, хімічних та фізико-хімічних особливостей досліджуваних ґрунтів, а також вивченню структури ґрунтового покриву і її антропогенної трансформації в системі сучасних факторів ґрунтоутворення.

Морфологічні властивості ґрунтів. Встановлено, що середня потужність гумусово-акумулятивного горизонту в досліджуваних ґрунтах є майже однаковою і коливається від 29 до 35 см. Основну роль у диференціації потужності окремих горизонтів відіграють умови зволоження і, в меншій мірі, ерозія. Потужність гумусових горизонтів ґрунтів (Н+Нр) не перевищує 60 см, що є характерним для чорноземів південних. Проте, потужність горизонту Нр у ґрунтах верхніх частин схилів значно менша, що свідчить про їхню ксероморфність. Глибина закипання від соляної кислоти (42-74 см) як правило приурочена до верхньої частини перехідного до породи горизонту РН (Рh) і є дещо пониженою в напівгідроморфних відмінах.

Несолонцюваті чорноземи південні глибокозакипаючі середньопотужні слабогумусовані мають потужність гумусового горизонту (Н+Нр) 55 см, характеризуються глибокою межею закипання (з 74 см), глибоким промиванням гумусу (затіки до 90 см), відсутністю фізичних ознак осолонцювання. Чорноземи південні слабосолонцюваті слабогумусовані незмиті характеризуються типовою для чорноземів середньою потужністю гумусового горизонту (Н+Нр = 52±2 см), середньою глибиною закипання (56±2 см), а також наявністю слабких ознак осолонцювання в профілі при частці вбирного натрію більше 3%. Аналогічними параметрами характеризуються і чорноземи південні слабогумусовані залишково-солонцюваті незмиті. Проте основною їх відмінністю є яскраво виражені морфологічні ознаки солонцюватості при більш низькому вмісті вбирного натрію. Наведені морфометричні та морфологічні ознаки генетичних горизонтів чорноземів південних залишково- та слабосолонцюватих можуть змінюватися в залежності від їх положення в мезорельєфі. Так на схилах поширені слабоксероморфні слабозмиті ґрунти, потужність гумусового горизонту (Н+Нр) яких дещо зменшена, а глибина закипання підвищена порівняно із ґрунтами плакорів. У свою чергу ґрунти, що поширені на нижніх частинах схилів, характеризуються збільшеною потужністю і вилугованістю профілю. Темно-каштанові слабосолонцюваті глибокозакипаючі середньопотужні ґрунти території досліджень характеризуються меншою (порівняно із чорноземами південними) потужністю гумусового горизонту (43 см), більш виразними фізичними ознаками солонцюватості, чіткою диференціацією профілю за елювіально-ілювіальним типом, виразно буруватим кольором гумусового горизонту. Лучнувато-чорноземні залишково- і слабосолонцюваті ґрунти на території досліджень поширені в днищах балок та тальвегах лощин. Їм притаманна практично повна відсутність морфологічних ознак солонцюватості, підвищена потужність гумусового горизонту Н+Нр (61-65 см) та підвищена вилугованість.

Фізичні властивості ґрунтів. Характерною особливістю ґрунтів чорноземного типу ґрунтоутворення є однорідність їх профілю за гранулометричним складом і відсутність перерозподілу мулистої фракції між горизонтами. Ця властивість характерна, зокрема, і для чорноземів південних несолонцюватих. Проте, в чорноземах південних залишково- і слабосолонцюватих вміст фізичної глини і часток мулу дещо збільшується із глибиною. Ступінь диференціації посилюється з півночі на південь і з заходу на схід. У свою чергу, профіль темно-каштанових слабосолонцюватих ґрунтів чітко диференційований за елювіально-ілювіальним типом. Криві розподілу мулу та глинистих фракцій по профілю дають змогу вважати, що в досліджуваних ґрунтах наявні процеси лесиважу.

Домінантною у розподілі механічних елементів є фракція грубого пилу (т. зв. "лесова фракція"), вміст якої для всіх чорноземів південних та темно-каштанових ґрунтів становить 35-47%. Також характерною є майже цілковита відсутність фракції грубого піску - до 1%, що певною мірою негативно впливає на окремі фізичні властивості ґрунтів, зумовлює запливання ґрунту і формування суцільної поверхневої кірки після інтенсивних дощів чи сніготанення.

Досліджувані ґрунти характеризуються достатньо високим вмістом агрономічно-цінних агрегатів, який коливається від задовільного до відмінного. Помітне збільшення вмісту цих агрегатів із заходу на схід в чорноземах південних залишково-солонцюватих від 45 до 74% пояснюється зменшенням стійкості крупних агрегатів відносно сільськогосподарського обробітку і утворенням псевдоагрегатів завдяки збільшенню енергії когезії в ґрунтовій масі. Це підтверджується результатами мокрого просіювання, при якому ці агрегати розпадаються на частинки розміром < 0,25 мм.

У межах мікрокатен також спостерігається певна неоднорідність. Зокрема, вміст агрономічно-цінних агрегатів в орному шарі лучнувато-чорноземних ґрунтів становить 70,1% (відмінний), в чорноземах південних слабозмитих 58,7-63,6% (гарний), а в чорноземах південних (незмитих) - 44,6-59,2% (задовільний). Серед агрономічно-цінних мезоагрегатів переважають грудки розміром від 5 до 1 мм. Відповідно в орному горизонті домінують агрегати розміром більше 10 мм, вміст яких зменшується із заходу на схід. Вміст пилуватих агрегатів розміром менше 0,25 мм достатньо високий в усіх ґрунтах і коливається в межах від 5,9% до 18,2%. Визначено, що досліджувані ґрунти характеризуються високими значеннями коефіцієнту структурності: від 0,80 до 5,29 в орних горизонтах і від 1,22 до 2,32 в гумусових підорних. Також характерним є збільшення величини коефіцієнта структурності в перехідних горизонтах в усіх ґрунтах, окрім чорноземів південних несолонцюватих та залишково-слонцюватих, що розташовані на плакорах, в яких він зменшується. Це є свідченням того, що розподіл структурних агрегатів по ґрунтовому профілю також залежить від ступеня прояву солонцевих процесів та процесу лесиважу.

Водостійкість структури ґрунтів смуги переходу від сухого до середнього Степу закономірно зменшується з півночі на південь і із заходу на схід. Проте в межах катен вона зменшується вниз по схилу, що пояснюється збільшенням в ґрунтах частки обмінного натрію. Спостерігається значне зменшення водостійкості орного горизонту, порівняно із гумусовим підорним в усіх ґрунтах території досліджень, що вказує на його агродеградованість.

Фізико-хімічні властивості ґрунтів. Дослідження вбирного комплексу ґрунтів перехідної смуги від сухого до середнього Степу засвідчили, що в них у складі вбирних основ суттєво переважає катіон кальцію. Насиченість ним ґрунтового вбирного комплексу висока, його вміст в орному горизонті становить 9-19 мг-екв/100г ґрунту (64-88% від суми вбирних основ). З глибиною вміст ввібраного кальцію закономірно збільшується, що зумовлено, насамперед, неглибоким заляганням карбонатних порід. Вміст магнію в гумусовому горизонті досліджуваних ґрунтів коливається від 1,25 до 7 мг-екв/100г ґрунту (7-28% від суми вбирних основ відповідно). Характерним для ґрунтів території дослідження є збільшення вбирного магнію із посиленням їх гідроморфності. Увібраний натрій (0,42-1,25 мг-екв/100г ґрунту або 2-5% від суми вбирних основ) є основною причиною прояву солонцевих процесів у досліджуваних ґрунтах. Вміст натрію, як і кальцію, збільшується із глибиною, внаслідок високого його вмісту в ґрунтотворній породі, проте прояв солонцюватості в ґрунтах стримується наявністю активних катіонів кальцію. Також спостерігається збільшення вмісту вбирного натрію в ґрунтах нижніх частин схилів, що пояснюється змиванням легкорозчинних фульватів натрію вниз по схилу.

Для всіх досліджуваних ґрунтів величина рН-водне в орному горизонті становить 6,6-8,2, що характеризує реакцію ґрунтового розчину як нейтральну, слаболужну, інколи середньолужну. Із заходу на схід спостерігається більш помітне збільшення рН із глибиною, що зумовлено підвищенням вмісту гідролітично-лужних солей. Підвищення лужності ґрунту збільшується у ксероморфних відмінах, що обумовлюється малою потужністю профілю і наближенням ґрунтоутворюючої породи до поверхні. Зменшення величини рН в напівгідроморфних відмінах можна пояснити утворенням чорних гумінових кислот, які активно мігрують у профілі, взаємодіють з кальцієм і не віддають його під впливом води.

Ґрунти території досліджень характеризуються типовою для ґрунтів чорноземного типу буферною ємністю відносно лугу NaOH, яка коливається в межах від 2,07 до 3,08 мг-екв NaOH/100 г ґрунту в орних горизонтах. У межах педотопокатен та в широтному аспекті величини буферної ємності змінюються аналогічно показникам рН, тобто більш різко спадають із глибиною із заходу на схід, а також зменшуються в ксероморфних і збільшуються в напівгідроморфних відмінах відповідно.

Ґрунти на межі сухого і середнього Степу характеризуються дуже низькою содостійкістю, яка становить 12,4 - 19,8 мг-екв/100 г ґрунту. Очевидно, що цей ефект зумовлено попередньою солончаковою стадією, яку дані ґрунти переживали після останнього льодовикового періоду. Також спостерігається закономірне зменшення содостійкості вниз по профілю, яке внаслідок підвищення інтенсивності солонцевого процесу стає більш різко диференційованим із заходу на схід.

Географо-генетичні особливості гумусового стану ґрунтів. За результатами досліджень характерною особливістю досліджуваних ґрунтів є поступове зменшення вмісту гумусу вниз по профілю. Його вміст коливається від 2,12 до 3,55% в орному горизонті, що характеризує дані ґрунти як слабогумусовані. Не зважаючи на наслідки антропогенного впливу, на території досліджень і досі спостерігається поступове зменшення вмісту гумусу із півночі на південь та із заходу на схід. Так, у чорноземах південних несолонцюватих вміст гумусу становить 3,55%, а у темно-каштанових слабосолонцюватих - 2,18%. Окремої уваги заслуговує розподіл вмісту гумусу в межах педотопокатен території досліджень. Спостерігається зменшення (подекуди значне) гумусу в слабоксероморфних та слабоеродованих ґрунтах і його збільшення в напівгідроморфних намитих відмінах (табл. 1).

За показниками гумусового стану, запропонованими Л.А. Грішиною і Д.С. Орловим, тип гумусу досліджуваних ґрунтів визначається як фульватно-гуматний, або гуматний. Гумус середньої та нижньої частини профілю якісно відрізняється від гумусу верхніх горизонтів, що відображається поступовим зменшенням суми гумінових кислот (ГК) і накопиченням фульвокислот. Такі процеси зумовлені переміщенням рухомих фракцій фульвокислот із гумусового горизонту в глибину профілю, відповідно до чого звужується співвідношення С_гк: С_фк. В межах катен також спостерігаються неоднозначні закономірності в розподілі вмісту гумінових та фульвокислот. Так у слабоксероморфних ґрунтах верхніх частин схилів співвідношення С_гк: С_фк дещо ширше аніж в ґрунтах плакорів та нижніх рівнів катен. Це можна пояснити змиванням більш рухомих сполук фульвокислот вниз по схилу, а також більш сприятливими умовами для зв'язування гумінових кислот із мінеральною частиною ґрунту.

Таблиця 1. Показники гумусового стану ґрунтів. Чисельник - середні значення; знаменник - граничні величини

Нами встановлено, що ґрунти в смузі переходу від середнього до сухого Степу істотно відрізняються за вмістом водорозчинного гумусу, причому різниця між ґрунтами різних рівнів педотопокатен та ґрунтових типів є доволі значною (2-3 рази). Найбільший вміст активного гумусу спостерігається в чорноземах південних несолонцюватих і в ґрунтах нижніх частин схилів та тальвегів лощин (0,08-0,124%), а найменший - в темно-каштанових ґрунтах та слабоксероморфних слабоеродованих чорноземах південних верхніх частин схилів (0,035-0,062%).

Порівнюючи величини оптичної щільності гумінових кислот, варто зазначити, що ґрунти території досліджень характеризуються чорноземоподібним характером кривих спектру поглинання. Вони характеризуються високою оптичною щільністю, очевидно, внаслідок переважання в їх складі чорних гумінових кислот. Проте, оптична щільність ГК ґрунтів, що розташовані на верхніх частинах схилів є нижчою. Це свідчить про вищий вміст бурих гумінових кислот, що наближає дані ґрунти до темно-каштанових. Також причиною зниження оптичної щільності цих ґрунтів може бути вміст більш молодих ГК, що характеризуються спрощеною будовою, або продуктів відщеплення від них, які близькі за своїми властивостями до фульвокислот. Спостерігається і зменшення оптичної щільності ГК із півночі на південь та із заходу на схід. Це пояснюється збільшенням вмісту бурих гумінових кислот в темно-каштанових ґрунтах. Також особливо інформативним є співставлення характеру кривих спектрів поглинання ГК ґрунтів різних рівнів педотопокатен території досліджень. У ґрунтах вододілів і нижніх частин схилів з найбільшою оптичною щільністю криві спектрів поглинання мають більш пологий нахил, а в ґрунтах верхніх частин схилів ці криві є дещо крутішими, що свідчить про більший вміст бурих гумінових кислот. Усі спектри поглинання не мають стандартного безперервного плавного протікання. Відзначається наявність невеликих максимумів в області 430-485нм (для ґрунтів нижніх частин схилів і вододілів) і 485нм (для ґрунтів верхніх частин схилів). Це можна пояснити переважанням в складі мікрофлори зелених і синьо-зелених водоростей, а початок максимуму в синьо-зеленій частині спектру свідчить про вищий вміст водоростей даного типу в ґрунтах плакорів і нижніх частин схилів, що, за даними деяких дослідників, свідчить про "чорноземність" цих ґрунтів.

Широке відношення коефіцієнтів оптичної щільності (Е) при довжинах хвиль 485 і 690 нм (коефіцієнт забарвленості) в ґрунтах території досліджень свідчить про переважання у молекулах ГК аліфатичних груп. Найбільш широке співвідношення Е ₄₈₅ до Е ₆₉₀ спостерігається у ґрунтах верхніх частин схилів і є показником більш слабкої конденсованості ароматичного ядра гумінових кислот цих ґрунтів внаслідок умов, створених недостатнім зволоженням. Більш вузьке співвідношення коефіцієнтів оптичної щільності, що відмічається в ГК ґрунтів вододілів і нижніх частин схилів, можна пояснити більш глибокими та інтенсивнішими процесами гуміфікації. Зменшення коефіцієнтів забарвленості у ґрунтах вододілів і нижніх частин схилів засвідчує зростання "зрілості" ГК цих ґрунтів, кращу структурованість їхніх молекул, а вищі значення цих показників у ґрунтах верхніх частин схилів пояснюється новоутворенням менш "зрілих" ГК. За матеріалами досліджень науковців величини Е ₄^0,001 для чорноземів південних коливаються від 0,113 до 0,131, а для темно-каштанових ґрунтів - в межах 0,067-0,090. Величини цього показника в досліджуваних ґрунтах коливаються в межах 0,089-0,151, що дозволяє відносити їх, без виключення, до чорноземів південних (табл. 2). Зменшення величини Е ₄^0,001 в слабоксероморфних слабоеродованих ґрунтах та в широтному і меридіональному простяганні, як зазначено вище, корелюється із показником конденсованості ароматичного ядра ГК.

Таблиця 2. Показники оптичних властивостей гумінових кислот ґрунтів Чисельник - середнє значення, знаменник - граничні величини

Характеристика сучасної структури ґрунтового покриву території досліджень. Співвідношення площ основних ґрунтових типів території досліджень є наступними. Розміри ЕГА (елементарних ґрунтових ареалів) чорноземів південних залишково- або слабосолонцюватих незмитих, які є домінуючими в смузі переходу від сухого до середнього Степу, змінюються від 4,1 до 130,4 га; а середня площа становить 42,6 га. Площа ареалів цих ґрунтів характеризується значною мінливістю (СДГК (ступінь диференціації ґрунтового покриву) = 0,66; S_x = 87,10%), що обумовлено значним варіаційним розмахом. За ступенем розчленованості ці ЕГА належать до нерозчленованих ареалів ? КР_с (коефіцієнт розчленованості) = 1,44, що підтверджується невеликим відхиленням від середнього значення ? S_x = 12,50%, хоча деякі ареали можна віднести до слаборозчленованих ? КР = 1,98. ЕГА лучнувато-, лучно-чорноземних, чорноземно-лучних та мочарно-лучно-болотних ґрунтів займають лише 2,1% від сумарної площі ключових ділянок. Їх середня площа становить 2,84 га і характеризується значним варіаційним розмахом (СДГК = 0,69; S_x = 69,01%). Контури ареалів цих ґрунтів належать до слаборозчленованих ? КР_с = 3,45, а деякі ЕГА - і до середньорозчленованих. Мінливість коефіцієнта розчленованості вища від середньої і становить S_x = 22,90%. Змиті, розмиті, порушені ґрунти та виходи порід займають невеликі площі - 1,29% і характеризуються невисокою диференціацією розмірів (СДГК = 0,42; S_x = 41,80%) та слабкою розчленованістю ? КР_с = 2,62.

В межах території досліджень найбільшу площу займають поєднання-варіації чорноземів південних залишково- або слабосолонцюватих незмитих та різного ступеня змитості з мікрокатенами змито-намитих ґрунтів улоговин та балок і комплексами лучно-чорноземних та чорноземно-лучних залишково- або слабосолонцюватих ґрунтів (чотири комбінації загальною площею 1006,7 га в межах ключ-ділянок). У компонентному складі цих комбінацій на чорноземи південні залишково- або слабосолонцюваті незмиті припадає від 75,8% до 55,3% площі. В свою чергу, від 42,1% до 20,4% площі ґрунтових комбінацій цього роду припадає на чорноземи південні залишково- або слабосолонцюваті різного ступеня змитості. Ступінь змитості ґрунтів зумовлений інтенсивністю розвитку ерозійних процесів, що значною мірою залежить від їх положення на схилі. Слабозмиті ґрунти займають 20,4 - 40,4% від загальної площі комбінацій і поширені на верхніх частинах опукло-ввігнутих та нижніх частинах ввігнуто-опуклих і прямих схилів. Середньо- та сильнозмиті відміни приурочені до випуклих найбільш крутих ділянок схилів і займають в середньому 8,9% загальної площі. Лучно-чорноземні залишково- або слабосолонцюваті ґрунти та їх комплекси з чорноземно-лучними залишково- або слабосолонцюватими ґрунтами розташовані в улоговинах та днищах балок і на них припадає від 1,2 до 3,8%.

Також на території досліджень виділено варіації чорноземів південних залишково- і слабосолонцюватих незмитих з мікрокатенами змитих і намитих ґрунтів улоговин і балок (дві комбінації площею 115,4 га). Основний фон тут, як і в попередньому типі комбінацій складають чорноземи південні слабосолонцюваті - 24,6-96,5%. Слабозмиті ґрунти займають 3,5-47,7%, середньозмиті - 14,2%, а сильнозмиті - 7,2% від загальної площі. На найбільш крутих ділянках схилів та у днищах ярів поширені розмиті ґрунти та виходи порід. Їхня площа в межах варіацій становить 6,3%.

Антропогенна трансформація ґрунтів в системі сучасних умов ґрунтоутворення та процесів їх еволюції. Сучасна еволюція ґрунтів у смузі переходу від сухого до середнього Степу визначається складним комплексом природно-агрогенних процесів, серед яких провідна роль притаманна природним чорноземоутворюючим процесам. Нами проведено класифікацію можливих процесів сучасної еволюції ґрунтів, які поділено на три групи - природні, агрогенні та деградаційні.

Негативні аспекти агропедогенезу відображаються по-різному в орному і підорному горизонтах. Тому, одним із основних методів вивчення глибини трансформації ґрунтів під дією антропогенного впливу є порівняння розбіжностей між властивостями орного і підорного горизонтів. На основі отриманих даних можна зробити висновок, що процес агропедогенезу на вододілах та схилах проходить не однаково. На плакорних ділянках спостерігається поглиблення гумусового та розпилення орного горизонту, зменшення вмісту агрономічно цінних агрегатів, дегуміфікація орного і підорного горизонту, зниження показників буферності і величини рН підорного горизонту. На верхніх частинах схилів відбувається зменшення потужності профілю, розпилення орного горизонту, зменшення водостійкості структури, посилення дегуміфікації, різке зменшення вмісту лабільного гумусу та деградація оптичних властивостей гумінових кислот, зниження показників буферності, посилюється дефіцит біофільних елементів. Ґрунти нижніх частин схилів характеризуються поглибленням гумусового горизонту, його розпиленням, посиленням злитизації підорного горизонту, зниженням темпів дегуміфікації, а подекуди і проградацією гумусового стану, стабільністю буферних властивостей та їх покращенням.

У п'ятому розділі - "Середньо-сухостеповий педоекотон Північно-Західного Причорномор'я" - на основі концепції перехідних зон обґрунтовано уявлення про ареал поширення чорноземів південних залишково- і слабосолонцюватих як середньо-сухостеповий педоекотон.

Територія досліджень є специфічним ареалом динамічної рівноваги між сухим та середнім Степом, і відзначається складною географічною обстановкою. Цю територію можна виділити як мезоекотон між сухим та середнім Степом, проте в умовах антропогенної зміни природних ландшафтів спостерігати дану перехідну (буферну) смугу можна тільки в межах педосфери. Тому, смугу переходу від сухого до середнього Степу (ареал поширення чорноземів південних залишково- і слабосолонцюватих) варто розглядати як педоекотон між чорноземами південними і темно-каштановими ґрунтами.

Характерною рисою екотонів (а отже і педоекотонів) є чітко виражене просторове упорядкування їх внутрішньої структури, що призводить до утворення своєрідного рисунку ґрунтового покриву. Останній, як правило, характеризується просторовою поясністю, смугастістю або мікрозональністю. Особливо чітко ці риси проявляються в умовах схилів, що призводить до формування схилових парагенетичних ландшафтних комплексів, які характеризуються високою насиченістю реліктовими елементами. Внаслідок того, що в межах екотону відбувається взаємопроникнення природних геосистем суміжних природних зон, в формуванні його територіальної організації зростає роль геотопологічних і едафічних факторів. Причиною цього в смузі переходу від сухого до середнього Степу є мікрокліматичні відмінності різних гіпсометричних рівнів схилів.

Неоднорідність факторів ґрунтоутворення призвела до диференціації ґрунтового покриву на схилах в смузі переходу від середнього до сухого Степу. Так, у структурі ґрунтового покриву території досліджень можна виділити чотири групи ґрунтів: фонові ґрунти (чорноземи південні залишково- і слабосолонцюваті), ґрунти нижніх частин схилів і ґрунти виположених тальвегів лощин - характеризуються чорноземними параметрами; слабоксероморфні слабоеродовані ґрунти верхніх частин схилів - більш наближені до темно-каштанових ґрунтів. Виходячи із твердження про те, що катена - це лінійне вираження орографічного екотону і, одночасно, один із конкретних проявів структури ґрунтового покриву, досліджуваний ряд ґрунтів варто вважати таким, який відображає основні складові структури ґрунтового покриву всього педоекотону між сухим та середнім Степом. Отже, педоекотон між чорноземами південними і темно-каштановими ґрунтами чітко диференційований на місцеві педотопокатени. Це є проявом явища фрактальності, яке полягає в подібності структурних частин педоекотону на нього самого. Це підтверджує континуальність педоекотону між сухим та середнім Степом. Тобто, педоекотон виступає у вигляді ланцюжка педотопокатен і розглядається як самостійний об'єкт, як специфічний тип геосистем.

Педоекотон між середнім та сухим Степом характеризується типовим ландшафтним різноманіттям. Це підтверджує те, що ландшафтна організованість екотонів є вищою ніж в екотоноутворюючих структурах і підтверджує існування педоекотону між чорноземами південними і темно-каштановими ґрунтами, так як ландшафтне різноманіття ареалів поширення чорноземів південних і темно-каштанових ґрунтів є низьким. З іншого боку типове ландшафтне різноманіття позиціонує розуміння педоекотону як самостійної цілісної системи, яка характеризується певними властивостями, структурою і функціонуванням. Також на основі цього можна визнати існування в екотонах відмінного від ядерних систем типу цілісності - функціональної, або цілісності взаємодії. Проте, в катенах деяких ключ-ділянок ландшафтне різноманіття є високим, що уможливлює їх виділення як певних активних центрів, що відіграють роль своєрідних сполучних територій (екокоридорів) між екотоноформуючими системами. Це є підтвердженням дискретності педоекотону між сухим та середнім Степом, що разом із явищем континуальності сприяє утворенню його поліморфної природи.

Висновки

ґрунт степ чорнозем причорномор'я

У дисертаційній роботі викладено результати досліджень ґрунтів смуги переходу від сухого до середнього Степу в Північно-Західному Причорномор'ї. Теоретично обґрунтовано і проведено параметризацію перехідних ґрунтових смуг - педоекотонів.

1. Ґрунти перехідної смуги між сухим та середнім Степом є поліхронними утвореннями, які знаходяться в стані асортативної рівноваги і продовжують поступово розвиватися від темно-каштанових ґрунтів до чорноземів південних; розвиток цих ґрунтів має певний ступінь врівноваженості рисами давнього ґрунтоутворення і антропогенним впливом. Особливості умов як сучасного, так і попередніх періодів ґрунтоутворення визначили специфічну структуру ґрунтового покриву і своєрідний екологічний статус ґрунтів території досліджень, а також просторову диференціацію їх властивостей. Разом ці особливості дозволяють виділити між середнім і сухим степом перехідну буферну смугу - педоекотон.

Педоекотон є складною просторово-часовою ґрунтово-географічною системою (одиницею), що формується в зоні контакту окремих типів (підтипів ґрунтів) і характеризується відносно високими градієнтами властивостей та параметрів, внутрішньою неоднорідністю і функціональною зв'язаністю елементів структури, серед яких зустрічаються як об'єкти суміжних педоекотоноформуючих тіл так і специфічні для даного педоекотону утворення.

2. Фоновими ґрунтами середньо-сухостепового педоекотону в межах між Куяльницьким та Сасицько-Березанським лиманами є чорноземи південні залишково- і слабосолонцюваті що характеризуються такими чорноземними параметрами - високою потужністю гумусового горизонту (40-60 см), показниками гумусонакопичення (КВАГ - 0,45-0,79; КПНГ - 0,44-0,64), широким співвідношенням вмісту вуглецю гумінових кислот до фульвокислот (1,44-1,97), високим ступенем гуміфікації (31-47%) та показниками оптичних властивостей гумінових кислот (Е ₄^0,001 (0,100-0,149), Е ₄/Е ₆ (3,001-3,640) та ін.). Реліктовими ознаками сухостепового етапу еволюції ґрунтів педоекотону є: відносно низький вміст гумусу (2,51-3,28 %), буруватий колір гумусового горизонту, часто чіткі ознаки лесиважу (наявність кремнеземистої присипки, колоїдних плівок на поверхнях агрегатів і прошарків відмитого кварцу у верхній частині гумусового горизонту), дуже низька содостійкість (13,6-15,8 мг-екв/100г ґрунту), низька буферна ємність (2,21-2,48 мг-екв NaOH/100г ґрунту) та хімічні ознаки солонцюватості (вміст обмінного натрію - 2-5% від суми вбирних основ).