Агровиробнича характеристика заданого ґрунту та заходи щодо покращення його родючості

Випарна здатність ґрунту. Частина води, яка потрапляє у ґрунт, випаровується. Швидкість випаровування залежить від механічного і структурного складу ґрунту. Глинисті і суглинисті ґрунти з великою капілярністю випаровують більше води, ніж легкі ґрунти, наприклад піщані. Структурні ґрунти, в порівнянні з безструктурними, втрачають менше вологи.

Випаровування вологи ґрунтом підсилює вітер. Крім того, чим сухіше повітря і вища його температура, тим більша втрата води при випаровуванні.

Величина випаровування, також, залежить від експозиції схилу. Наприклад, ґрунти на південних схилах втрачають більше води, ніж на північних. Рослинність зменшує випаровування вологи.

Доступність ґрунтової води для рослин є винятково важливою характеристикою, яка визначає значною мірою родючість ґрунтів. Рослини в процесі життя поглинають дуже велику кількість води. Вони витрачають її на транспірацію та утворення біомаси.

Солонці характеризуються слабкою доступністю для рослин ґрунтової вологи.

Водний баланс - співвідношення між водою, що потрапила в ґрунт (атмосферні опади, конденсована волога, ґрунтові та іригаційні води), до води, що була ним втрачена (фізичне випаровування, транспірація, поверхневий та внутрішньоґрунтовий боковий і вертикальний стік) за певний проміжок часу.

Водний режим ґрунту - сукупність явищ, що визначають надходження, переміщення, витрату й використання організмами ґрунтової вологи.

Водний режим ґрунтів діагностується за коефіцієнтом зволоження (КЗ), розрахованим методом Г.М. Висоцького:

КЗ = ?_оп/Е,

де ?_оп - сума опадів за рік, мм; Е - випаровуваність (максимум во¬логи, здатної випаруватися з відкритої водної поверхні) за рік, мм.

Залежно від величини КЗ виділяють промивний (>1), періодично промивний (>1, <1), непромивний (близько 1), випітний (<1) типи водного режиму, до яких О.А. Роде додав мерзлотний, іригаційний, заплавний (рис. 8.8).

Промивний тип вирізняється щорічним промочуванням усієї товщі ґрунто-підґрунтя до підґрунтових вод. Частина атмосферних опадів просочується через ґрунт і втрачається з ґрунтовим стоком. Цей тип водного режиму характерний для багатьох ґрунтів лісової зони, у тому числі й Українського Полісся, сприяючи формуванню в цих умовах дерново-підзолистих ґрунтів.

Періодично промивний тип є характерним для регіонів з приблизно однаковою річною величиною опадів і випаровування (північ Лісостепу, де домінують опідзолені, у тому числі чорноземні, ґрунти). Залежно від умов року (кількості опадів) формується промивний або непромивний тип водного режиму.

Непромивний тип формується на територіях степу і напівпустель із чорноземами звичайними, південними, каштановими ґрунтами, де опадів випадає менше, ніж випаровується, глибина промокання є невеликою, а між нею і капілярною облямівкою лежить шар з постійною вологістю, близькою до вологості в'янення (мертвий горизонт).

Випітний (ексудативний) тип притаманний ландшафтам з близьким заляганням підґрунтових (нерідко засолених) вод, за участю яких формуються солончакові та солонцюваті ґрунти сухих степів, напівпустель і пустель.

Мерзлотний (кріогенний) тип характеризується наявністю багаторічної мерзлоти, що діє як водоупор, над яким утворюється верховодка. Із цієї причини ґрунти, де домінує цей тип (північні території, тундра), перезволожені й оглеєні.

Іригаційний тип зрошуваних територій, залежно від сезону року, може змінюватися від промивного (за інтенсивного зрошення) до випітного (без штучної подачі води).

Заплавний тип відрізняється затопленням найнижчого гіпсометричного рівня річкової долини повеневими та паводковими водами, алювіальністю, гідроморфізмом тощо.

Типи водного режиму поділяють на підтипи (О.А. Роде, В.А. Ковда, та ін.): промивний - тайговий, напівболотний, болотний, ґрунтово-тайговий, ґрунтово-напівболотний, ґрунтово-болотний, тайговий глибокопромивний; періодично промивний - лісостеповий і степовий потускулярний; непромивний - степовий з глибоким сухим горизонтом і степовий; випітний - лучно-степовий, лучний і солончаковий.

Незважаючи на ускладненість класифікації солонців, все ж за характером водного режиму серед них легко виділяють три типи:

ь автоморфні - степові (підґрунтові води глибше від 6 м).

ь напівгідроморфні - лучно-степові (підґрунтові води на глибині 3 - 6 м).

ь гідроморфні - лучні (підґрунтові води на глибині 1 - 3 м).

Підтипи солонців виділяють з урахуванням зональних умов. Автоморфні солонці поділяють на чорноземні, каштанові, бурі аридно-напівпустельні. Серед напівгідроморфних виділяють: лучно-чорноземні, лучно-каштанові, лучно-бурі напівпустельні, напівгідроморфні мерзлотні. Підтипами солонців гідроморфних є чорноземно-лучні, каштаново-лучні, бурі аридні лучні, лучно-болотні, лучні мерзлотні.

Регулювання водного режиму здійснюють з метою оптимізації умов зволоження. В Україні дуже мало природних ландшафтів, де без додаткових заходів забезпечується агроекологічно оптимальний режим зволоження, через що його доводиться поліпшувати. У зоні Полісся необхідно звільнятися від надлишку вологи, тут потрібно в кореневмісному шарі залишити стільки води, скільки потребує польова культура для транспірації і, відповідно, одержання досить високого врожаю. У Степу, навпаки, варто широко використовувати полив. Однак і в більш помірному кліматі епізодично спостерігається дефіцит або надлишок води, які слід коригувати.

Дефіцит вологи (передусім у верхніх шарах ґрунту) є особливо нищівним на початку вегетаційного періоду. Наприкінці літа в степових регіонах у кореневмісному шарі ґрунту запаси доступної вологи стають зовсім незначними, тому її вміст до наступної весни майже повністю визначається кількістю пізньоосінніх опадів, а також ступенем використання поталих вод. Створення значних запасів вологи в ґрунті навесні повинно розпочинатися з осені за допомогою зяблевого обробітку впоперек схилу (де реально існує небезпека втрати води з поверхневим стоком), снігозатримання (там, де формується стійкий сніговий покрив), формування куліс (одночасно гальмують швидкість вітру і перешкоджають розвитку ерозії та дефляції) і лісосмуг (перешкоджають здуванню снігу з ланів).

Весняне збереження вологи в ґрунті передбачає створення обробітком мульчуючого шару ґрунтів з дрібних агрегатів, що перешкоджає фізичному випаровуванню - це боронування та міжрядні розпушування. Поля необхідно очищати від бур'янів, які непродуктивно витрачають надто багато вологи, а до сівозмін слід включати одне-два поля чорного пару.

Водний режим перезволожених ґрунтів регулюють розпушуванням підорного шару, створенням грядок і гребенів на поверхні для садіння картоплі, профілюванням схилів для безпечного відведення вологи. Але в цих умовах найефективнішим є осушення з одночасним відведенням зайвої вологи та її подачею в періоди, коли верхні шари ґрунту пересихають і культури без води гинуть.

Загалом для регулювання водного режиму застосовують екологізований комплекс гідротехнічних, агролісо- та фітомеліоративних, агротехнічних та інших заходів.

2.8Теплові і повітряні властивості

До теплових властивостей ґрунтів відносяться теплопоглинальна здатність, теплоємність, і теплопровідність.

Теплопоглинальна здатність - здатність ґрунтів поглинати та утримувати енергію сонця.

Характеризується величиною альбедо - кількістю сонячної радіації, відбитою поверхнею ґрунту і вираженою в% від сумарної сонячної радіації. Альбедо коливається від 8 до 30%. Залежить від кольору ґрунтів, їх структурного стану, вологості, характеру поверхні. Темні ґрунти поглинають більше енергії, ніж світлі, вологі більше, ніж сухі.

Теплоємність - здатність ґрунту поглинати тепло; кількість тепла в калоріях, необхідна для нагрівання 1г або 1 см куб ґрунту на 1°С.

Теплоємність залежить від мінералогічного і гранулометричного складу ґрунту, вмісту в ньому органічної речовини, вологості. Вологий ґрунт має більшу теплоємність, ніж сухий, а глинистий більшу, ніж піщаний.

Теплопровідність - здатність ґрунту проводити тепло.

Теплопровідність залежить від гранулометричного, хімічного складу, гумусованості, щільності, пористості, ступеня зволоження ґрунту. Мінеральна частина ґрунту ліпше проводить його, ніж органічна, вода - ліпше, ніж повітря.

Тепловий режим - сукупність і визначена послідовність явиш теплообміну в системі приземний шар повітря-рослини-ґрунт-підстилаюча порода, а також сукупність процесів теплопереносу, теплоакумуляції та теплорозсіювання у ґрунті.

Температура ґрунту - дуже динамічна величина. Рівновага між температурою атмосфери і 0-5 см шару ґрунту встановлюється протягом декількох хвилин. Тепловий і водний режими тісно взаємопов'язані. Переходи води з однієї фази в іншу залежать від теплового режиму. Добова динаміка температури різко виражена у перших півметра. Вдень тепловий потік напрямлений зверху вниз; вночі - знизу наверх. Максимум температури спостерігається на поверхні вдень, біля 13 год., мінімум - перед сходом сонця. З глибиною амплітуда коливань температури знижується і добова динаміка на глибині 50 см практично повністю затухає. На добовий режим ґрунтів суттєво впливають клімат і погодні умови місцевості, вологість ґрунтів, їх гранулометричний склад, стан поверхні, кількість органічної речовини, забарвлення, рельєф, наявність снігового покриву тощо. Наприклад, рослинний покрив, важкий грансклад зменшують добові амплітуди коливань температури.

Річний режим температури ґрунтів має велику амплітуду коливань і виражений на більшу глибину, ніж добовий. Зона активної дії сезонної динаміки обмежена 3-4 метровою товщею.

Суттєві зміни в характері теплового режиму грунтів вносить їх обробіток, а також агромеліоративні заходи (снігозатримання, гребнювання, дренаж, зрошення). Тепловий режим має значний вплив на грунтоутворення (визначає інтенсивність процесів у грунтах, життєдіяльність мікроорганізмів, продуктивність рослин).

Повітряні властивості ґрунтів - це сукупність властивостей ґрунтів, які визначають стан і поведінку ґрунтового повітря у профілі.

Найбільш важливими є: повітроємність, повітровміст, повітропроникність.

Загальною повітроємністю ґрунтів називають максимально можливу кількість повітря, яка вміщується в повітряно-сухому ґрунті непорушеної будови при нормальних умовах.

Загальну повітроємність (Рз.п.) виражають у процентах до всього об'єму й визначають за формулою:

Рз.п. = Рзаг. - Рг,

де Рзаг. - загальна пористість ґрунту;

Рг - об'єм гігроскопічної вологи,%.

Повітроємність ґрунтів залежить від їх гранулометричного складу, складення, ступеня оструктуреності. Необхідно розрізняти капілярну й некапілярну повітроємність. Ґрунтове повітря, яке міститься в капілярних порах малого діаметра, характеризує капілярну повітроємність ґрунтів. Велика кількість у ґрунті цього повітря свідчить про низьке переміщення газів у межах ґрунтового профілю. Це характерно для важкоглинистих, безструктурних, щільних ґрунтів, що набухають, викликає в них оглеєння. Суттєве значення для забезпечення нормальної аерації ґрунтів має некапілярна повітроємність, або пористість аерації, тобто повітроємність міжагрегатних пор. Вона містить великі пори, ходи коренів і черв'яків у ґрунтовій товщі. Некапілярна повітроємність (Ра - пористість аерації) визначає кількість повітря, яка існує в ґрунтах при їх капілярному насиченні вологою. Вона розраховується:

Ра = Рзаг - Рк,

де Рк - об'єм капілярної пористості,%. У добре оструктурених ґрунтах некапілярна повітроємність досягає найбільших значень - 25-30%.

Повітровміст - кількість повітря, яке міститься в ґрунті при визначеному рівні зволоження.

Його визначають за формулою:

Рв = Рзаг - Woб.,

де Wo6. - об'ємна вологість ґрунтів,%. Оскільки повітря і вода в ґрунтах є антагоністами, тому існує чітка від'ємна кореляція між волого - і повітровмістом.

Повітропроникність - здатність ґрунту пропускати через себе повітря.

Вона визначає швидкість газообміну між ґрунтом і атмосферою. Залежить від гранскладу ґрунту та його оструктуреності, від об'єму й будови порового простору. Переважно визначається некапілярною пористістю. Необхідно також звернути увагу на залежність некапілярної пористості від стану поверхні ґрунту, його розпущеності, наявності кірки.

Отже, теплові і повітряні властивості солонців лучно-чорноземних глибокостовпчастих, солончакуватих на лесоподібних суглинках являються незадовільними.



2.9 Агрохімічні властивості

До агрохімічних властивостей ґрунту відносять: хімічний склад ґрунту (вміст поживних речовин), органічні речовини ґрунту (гумус), фізико-хімічні властивості, ґрунтовий розчин і його склад.

2.9.1 Вміст поживних елементів у ґрунті

Хімічний склад ґрунту є однією з його обов'язкових характеристик, придатних для порівняння зі складом інших природних тіл. Хімічний склад ґрунту є комплектом притаманних йому хімічних елементів та їх кількісними співвідношеннями.

Оскільки в своїй основній масі (окрім гумусу та інших органічних речовин) ґрунт складений мінеральними речовинами, то й валовий хімічний його склад переважно визначається складом та співвідношенням мінералів з різних за розмірами фракцій, охоплених ґрунтотворенням.

Хімічний склад варіює з глибиною. Різниця у валовому хімічному складі окремих горизонтів ґрунтового профілю використовується для визначення хімічного перетворення породи.

Отже, напрямок та інтенсивність прояву ґрунтотворного процесу безпосередньо впливає на перерозподіл хімічного складу по профілю. Тому за характером профільних змін валового хімічного складу можна проводити діагностику ґрунтотворення.

Для розуміння причин формування особливостей валового хімічного складу ґрунту і його варіювання по профілю завжди необхідно враховувати, що вміст окремих елементів визначається присутністю їх у ґрунті в складі різноманітних конкретних мінеральних і органічних сполук.

Кремній. Вміст цього елемента визначається в основному присутністю в ґрунті кварцу й у меншій мірі первинних і вторинних силікатів і алюмосилікатів. У ряді випадків може бути присутнім, у тому числі й у великих кількостях, аморфний кремнезем у вигляді опала або халцедону, генезис і накопичення яких у ґрунті зв'язані з біогенними (опалові фітолітарії, спікули губок, кістяки діатомей і т.п.) або гідрогенними (окремніння грунтів) процесами.

Алюміній. Вміст алюмінію в ґрунтах зумовлений в основному присутністю польових шпатів, глинистих мінералів і почасти деяких інших, багатих алюмінієм первинних мінералів, наприклад, слюд, епідотів, граната, корунду. Може бути присутнім і у вільному глиноземі, у вигляді різноманітних гідроксидів алюмінію (діаспор, беміт, гідраргаліт) в аморфній або кристалічній формі.

Залізо. Цей елемент присутній у ґрунтах у складі як первинних, так і вторинних мінералів, будучи компонентом магнетиту, гематиту, титаномагнетиту, глауконіту, рогових обманок, піроксенів, біотиту, хлоритів, глинистих мінералів, мінералів групи оксидів заліза. Багато в ґрунтах міститься й аморфних сполук заліза, особливо різноманітних гідроксидів (гетит, гідрогетит і ін.).

Кальцій. Вміст Са в безкарбонатних суглинистих ґрунтах складає 1-3% і визначається в основному присутністю глинистих мінералів тонкодисперсних фракцій, а також гумусом і органічними залишками, у зв'язку з чим спостерігається тенденція до біогенного збагачення кальцієм верхньої органо-акумулятивної частини профілю. Однак у ряді випадків його підвищений валовий вміст може бути зумовлений присутністю у великих фракціях уламків карбонатних порід і первинних мінералів, кальцієвмісних мінералів (кальциту, гіпсу, основних плагіоклазів та ін.).

Магній. Валовий вміст Mg у ґрунті звичайно близький до вмісту Са й зумовлений головним чином присутністю глинистих мінералів, особливо монтморилоніту, вермикуліту, хлориту. У крупних фракціях магній міститься в уламках доломітів, олівіні, рогових обманках, піроксенах; у ґрунтах аридної зони багато магнію акумулюється при засоленні ґрунтів у вигляді хлоридів і сульфатів.

Калій. Цей елемент присутній частіше в глинистих мінералах тонкодисперсних фракцій, особливо в гідрослюдах, а також у складі таких первинних мінералів крупних фракцій, як біотит, мусковіт, калієві польові шпати. Поряд із кальцієм, калій відноситься до числа органогенів, необхідних для розвитку рослин; у ряді випадків калій може бути в дефіциті, у зв'язку з чим його внесення в ґрунт позитивно позначається на родючості.

Натрій. У ґрунті натрій присутній у складі первинних мінералів, переважно в натрієвмісних польових шпатах. Вміст Na₂O в окремих складових крупних фракцій може досягати 5-6%, тоді як у мулистій фракції не перевищує 0,5-1%. У засолених ґрунтах сухостепової й аридної зон у значних кількостях може бути присутнім у вигляді хлоридів або входити в поглинальний комплекс ґрунтів, у зв'язку з чим вміст Na2O у цьому випадку зростає до декількох відсотків. У ґрунті дефіциту цього елемента звичайно не спостерігається; присутність натрію в підвищених кількостях у складі рухливих сполук зумовлює формування несприятливих фізичних і хімічних властивостей ґрунту.

Вуглець, азот, фосфор. Ці елементи належать до числа найважливіших органогенів. Присутність їх у ґрунті (перших двох практично цілком) зобов'язана впливу живої речовини і процесам ґрунтотворення.

Вуглець. У ґрунті він міститься в основному в складі гумусу, а також органічних залишків. Багато вуглецю може знаходитися в складі карбонатів. Значна частина ґрунтів, що використовуються у землеробстві, потребує внесення вуглецю у вигляді органічної речовини.

Азот. Так само, як і вуглець, азот майже цілком зв'язаний у ґрунті з його органічною частиною - гумусом і складає 1/10-1/20 від вмісту вуглецю. Незважаючи на невелику кількість (не більш 0,3-0,4, часто 0,1 і менше відсотка), азот відіграє надзвичайно важливу роль у родючості грантів, тому що він життєво необхідний рослинам, для яких він доступний тільки у формі нітратного й амонійного іонів. Більшість культурних ґрунтів потребує систематичного внесення цього елемента. У природних умовах поповнення в ґрунті резервів азоту в доступних для рослин формах здійснюється азотфіксуючими бактеріями.

Фосфор. Фосфор життєво важливий для рослин, але в більшості ґрунтів знаходиться в різкому дефіциті, у зв'язку з чим необхідно систематично вносити фосфор в ґрунт, особливо при їхньому інтенсивному використанні в сільськогосподарському виробництві. У ґрунті фосфор є у складі гумусу, органічних залишків, у мінеральній частині ґрунтів у складі апатиту, вторинного болотного мінералу - вівіаніту.

Хімічний склад ґрунтів впливає на їхню родючість як безпосередньо, так і визначаючи ті або інші властивості ґрунту, що мають вирішальне значення в житті рослин. З одного боку, це може бути дефіцит певних елементів живлення рослин, наприклад, фосфору, азоту, калію, заліза, деяких мікроелементів; з іншого - токсичний для рослин надлишок, як у випадку засолення ґрунтів.

Хімічний склад солонців лучно-чорноземних глибокостовпчастих, солончакуватих на лесоподібних суглинках наглядно відображений в таблицях 2.8-2.11.

Таблиця 2.8

Валовий хімічний склад ґрунту, %

Вміст окислів	Генетичний горизонт
	He	HI(e)ks	IHpks	Phiks/gl	Pglks	Pglks	Pglks
SiO2	87,95	87,63	81,26	85,31	Не визн.	85,95	78,55
Fe2O3	1,87	1,74	3,77	2,84	»	2,03	3,40
Al2O3	4,26	4,01	6,39	5,96	»	6,60	7,90
K2O	1,01	0,96	Не визн.	1,07	»	Не визн.	1,35
P2O5	0,08	0,09	0,09	0,07	»	»	0,04
SiO2:R2O3	27,15	29,20	15,56	18,71	»	»	13,36



Таблиця 2.9

Валовий хімічний склад мулистої фракції, %

Вміст окислів	Генетичний горизонт
	He	HI(e)ks	IHpks	Phiks/gl	Pglks	Pglks	Pglks
SiO2	44,13	Не визн.	48,97	51,88	Не визн.	Не визн.	52,51
Fe2O3	8,57	»	10,50	9,62	»	»	7,61
Al2O3	14,79	»	16,08	17,43	»	»	15,96
K2O	1,68	»	0,32	1,18	»	»	2,13
P2O5	2,14	»	1,96	2,01	»	»	2,77
SiO2:R2O3	3,71	»	3,65	3,75	»	»	4,28

Таблиця 2.10

Рухомі силікатна кислота та півтораоксиди

Вміст окислів	Генетичний горизонт
	He	HI(e)ks	IHpks	Phiks/gl	Pglks	Pglks	Pglks
SiO2	1,05	Не визн.	1,08	0,65	Не визн.	0,03	Не визн.
Fe2O3	0,26	»	0,37	0,24	»	0,46	»
Al2O3	0,22	»	0,40	0,22	»	0,20	»

За хімічним складом даний ґрунт дуже сильно диференційований за елювіально-ілювіальним типом: надсолонцевий горизонт збагачений SiО₂ і збіднений R₂О₃, Ca, Mg та іншими елементами, карбонати вимиті в нижню частину солонцевого горизонту.

Таблиця 2.11

Валовий вміст азоту, %

Валовий азот, %	Генетичний горизонт
	He	HI(e)ks	IHpks	Phiks/gl	Pglks	Pglks	Pglks
N	0,14	0,13	Не визн.	0,05	Не визн.	Не визн.	0,02

Валовий вміст азоту в ґрунті складає 0,09-0,11; фосфору 0,11-0,12; калію 2,6-3,0%. Для даного ґрунту характерною є невелика забезпеченість рухомими сполуками фосфору.

Отже, для нормального росту і розвитку рослин потрібні оптимальні умови живлення, що створюються за рахунок водного і повітряного режимів, певного запасу доступних поживних речовин, концентрації ґрунтового розчину та інших факторів, більшість з яких залежить від агрохімічних властивостей ґрунту.

Основним запасом поживних речовин у ґрунті є органічні і мінеральні сполуки ґрунту. Розрізняють валові і доступні запаси поживних речовин. Загальна (валова) кількість поживних речовин вказує на їх вміст, а не характеризує доступну кількість, яка визначає величину врожаю та його якість. Доступних для рослин сполук ґрунту (азоту, фосфору,калію) дуже мала кількість. До 95- 98% сполук азоту - це важкодоступні сполуки, які рослини можуть засвоювати після їх мінералізації. Більшість сполук фосфору представлена важкорозчинними мінеральними і органічними його сполуками, основна частина калію - нерозчинними алюмосилікатними мінералами.

Органічні сполуки ґрунту в процесі мінералізації розкладаються на доступні поживні речовини. Продукти розкладання поглинаються рослиною і ґрунтом та мікроорганізмами. Завдяки біологічному поглинанню мікроорганізми нагромаджують значну кількість поживних речовин, необхідних для їх життєдіяльності і будови тіла. У процесі життєдіяльності мікроорганізмів значна кількість важкодоступних для рослин сполук (азот- та фосфоровмісних сполук) перетворюється на доступну для рослин форму, внаслідок чого умови живлення рослин поліпшуються. Ці процеси інтенсивно відбуваються у ґрунтах з високою біологічною активністю, а також при створенні оптимальних умов середовища (рН, вмісту енергетичного матеріалу, агрофізичних та інших умов).



2.9.2 Гумус

Джерела надходження органічної речовини в ґрунт

Невід'ємною складовою частиною будь-якого ґрунту є органічна речовина, тобто сукупність живої біомаси й органічних решток рослин, тварин, мікроорганізмів, продуктів їх метаболізму і специфічних новоутворених темнозабарвлених гумусових речовин, що рівномірно пронизують ґрунтовий профіль. Складний комплекс органічних сполук ґрунту зумовлений різним складом органічних решток, що надходять у ґрунт, неоднаковою спрямованістю мікробіологічного процесу, різноманітними гідротермічними умовами тощо. У складі органічної речовини ґрунту знаходяться всі хімічні компоненти рослин, бактеріальної та грибної плазми, а також продуктів їх подальшої взаємодії й трансформації. Це тисячі сполук, середній час існування яких у ґрунті може варіювати від доби до тисяч років.

Джерелом гумусу є органічні рештки вищих рослин, мікроорганізмів і тварин, що живуть у ґрунті. Залишки зелених рослин надходять у ґрунт у вигляді наземного опаду та відмерлої кореневої системи рослин. Кількість органічної речовини, що надходить до ґрунту різна, і залежить від ґрунтово-рослинної зони, складу, віку та густоти насаджень, а також від ступеня розвитку трав'янистого вкриття.

Найбільш суттєвим джерелом ґрунтової органіки є рослинність, яка мобілізує та акумулює в едафотопах запас потенціальної енергії та біофільних елементів у надземних і підземних органах рослин, у їх рештках.

Продуктивність рослинності у різних екосистемах неоднакова: від 1-2 т/га в рік сухої речовини в тундрах до 30-35 т/га у вологих тропічних лісах. Під трав'янистою рослинністю основним джерелом гумусу є корені, маса яких у метровому шарі ґрунту складає 8-28 т/га (Степ). Трав'яниста рослинність у зоні хвойних та мішаних лісів (Полісся) на суходільних луках накопичує 6-13 т коренів на гектар у метровому шарі ґрунту, під багаторічними сіяними травами - 6-15 т/га; однорічною культурною рослинністю - 3,1-15 т/га органічних решток. Під лісовою рослинністю рослинний опад утворює підстилку, участь коренів у гумусоутворенні незначна. По профілю вміст кореневих решток із глибиною зменшується. Ці залишки нерідко використовуються ґрунтовою фауною та мікроорганізмами, внаслідок чого відбувається трансформація органічної речовини у вторинні форми.

Значна роль у гумусоутворенні належить ґрунтовій фауні, яку за розмірами поділяють на чотири групи: мікро-, мезо-, макро-, мегафауну. Причому переважно саме мікро- та мезофауна беруть активну участь у переробці органічної речовини ґрунту, сприяючи цим гумусоутворенню.

Загальна біомаса мікроорганізмів у метровому шарі ґрунту складає до 10 т/га (приблизно 0,5-2,5% від маси гумусу), їх залишки становлять біля третини залишків рослин. Біомаса водоростей - 0,5-1 т/га, а біомаса безхребетних - 12,5-15 т/га (більша частина цієї біомаси формується червами).

Хімічний склад органічних решток

Хімічний склад органічних решток дуже різноманітний: вода (70-90%), білки, ліпіди, лігнін, смоли, воски, дубильні речовини. Переважна більшість цих сполук високомолекулярні (мол. маса 104-106). Деревина розкладається повільно, тому що містить багато смол і дубильних речовин, які трансформуються лише специфічною мікрофлорою. Натомість дуже швидко розкладаються бобові трави, збагачені білками та вуглеводами. Зольних елементів у траві багато, а у деревних мало. В орних ґрунтах джерелом для гумусоутворення служать залишки культурних рослин і органічні добрива.

Хімічний склад живих організмів такий (в% до сухої речовини):

1) бактерії - зола 2-10, білки 40-70, ліпіди та дубильні речовини 1-40%;

2) водорості - зола 20-30, целюлоза 5-10, геміцелюлоза 50-60, білки 10-15, ліпіди та дубильні речовини 1-30%;

3) багаторічні трави - зола 5-10, целюлоза 25-40, геміцелюлоза 25-35, білки 5-12, лігнін 15-20, ліпіди та дубильні речовини 2-10%;

4) листя дерев - зола 3-8, целюлоза 15-25, геміцелюлоза 10-20, білки 4-10, лігнін 20-30, ліпіди та дубильні речовини 5-15%.

Від хімічного складу джерел залежить характер гумусоутворення та якість гумусу.

Сучасні уявлення про процес гумусоутворення

Потрапляючи до ґрунту, органічні рештки піддаються різним механічним, біохімічним і фізико-хімічним перетворенням. Першим етапом перетворень є розклад органічних залишків. Він відбувається за допомогою ґрунтової фауни, флори, мікроорганізмів. Органічні залишки при цьому втрачають свою анатомічну будову, складні органічні сполуки трансформуються в простіші і більш рухомі, тобто в проміжні продукти розкладу. Ці процеси мають біокаталітичний характер, оскільки відбуваються при участі ферментів.

Перша фаза розкладу органічних залишків - їх фізичне руйнування, подрібнення. Друга фаза - гідроліз органічних речовин: білки, наприклад, розщеплюються на пептиди, а потім - на амінокислоти; вуглеводи, такі як целюлоза, крохмаль - на моносахариди; уронові кислоти, жири - на гліцерин і жирні кислоти; лігнін, смоли, дубильні речовини - на ароматичні сполуки. Третя фаза розкладу - окисно-відновні процеси, що за допомогою ферменту оксиредуктази викликають повну мінералізацію органічних речовин: відбувається дезамінування амінокислот, декарбоксилування органічних кислот тощо.

Реакції дуже різноманітні, їх характер визначається умовами, складом органічного матеріалу. В аеробних умовах іде окиснення, в анаеробних - відновлення. В кінцевому вигляді амінокислоти мінералізуються до CO₂, Н₂O, оксиди азоту в аеробних умовах, у вуглеводи - в анаеробних. Вуглеводи, приєднуючи кисень, перетворюються спочатку в органічні кислоти, альдегіди, спирти, потім - у СО₂ та Н₂O, а при нестачі кисню відбувається їх бродіння й утворюються метан, спирт, низькомолекулярні органічні кислоти. Аналогічні перетворення до мінеральних речовин відбуваються з іншими проміжними продуктами розкладу. Дуже швидко мінералізуються цукор, крохмаль, гірше - білки, целюлоза, погано - лігнін, смоли, воски.

Швидкість розкладу органічних залишків зменшується в анаеробних умовах аж до повного припинення його й утворення торфу. Більшість з органічних залишків окислюється до вуглекислого газу та води. А менша частина проходить другий етап перетворень - гуміфікацію, тобто синтез гумусних речовини. Рівень гуміфікації органічних решток залежить від гідротермічного режиму, ботанічного та біохімічного складу решток, їх кількості.

Природа утворення гумусних речовин цікавила дослідників протягом усього періоду розвитку ґрунтознавства. За цей час було висунуто кілька гіпотез походження гумусу. Значний внесок у вивчення процесів гуміфікації зробили В.Р.Вільямс, Л.М. Александрова, І.В.Тюрін, М.М. Кононова, Д.С.Орлов, М.І.Лактіонов та ін.

На сьогодні найбільш поширеними є дві концепції гумусоутворення. Конденсаційна (полімеризаційна) - розроблена М.М.Кононовою, В.Фляйгом. Засновники теорії стверджують, що гумусові речовини - це продукт конденсації структурних фрагментів, які утворились в результаті первинного розкладу органічних сполук циклічного характеру (лігнін, дубильні речовини, смоли і т.п.). Одночасно відбувається полімеризація шляхом окиснення циклічних сполук ферментами типу фенолоксидаз через семихінони до хінонів і взаємодією останніх з амінокислотами та пептидами. На думку М.І.Лактіонова (1978), дискусійним залишається питання про участь в конденсації крупніших фрагментів лігніну та про подальше визрівання гумінових кислот як не тільки абіотичний процес.

Утворення молекули ГК при біокаталітичній конденсації хінонів з амінокислотами за Лактіоновим відбувається так:

Такий підхід пояснює будову міцел гумусових сполук як колоїдних поверхнево-активних речовин: гідрофобне ядро органічного колоїду представлене агрегатом фенольної частини молекули, а зовнішня гідрофільна частина - амінокислотною (пептидною) частиною макромолекул. Переважаючими іоногенними групами на поверхні таких молекул будуть - СООН, - NH₂.

Концепція біохімічного окиснення розроблена Л.М.Александровою. За її визначенням, гуміфікація - складний біофізико-хімічний процес трансформації проміжних високомолекулярних продуктів розкладання органічних решток в особливий клас органічних сполук - гумусні кислоти. Провідне значення в процесі гуміфікації мають реакції повільного біохімічного окиснення, у результаті яких утворюється система високомолекулярних органічних кислот. Гуміфікація - тривалий процес, в результаті якого проходить поступова ароматизація молекул гумусових кислот не за рахунок конденсації, а шляхом часткового відщеплення найменш стійкої частини макромолекули новоутвореної гумусової кислоти. Система гумусових кислот далі вступає в реакцію із зольними елементами рослинних залишків і мінеральної частини ґрунту. При цьому єдина система поступово розщеплюється на декілька фракцій за молекулярною масою, деталями будови молекули, ступенем розчинності. Отже в дуже загальному вигляді перетворення органічних залишків в ґрунті можна зобразити такою схемою:

Схема процесу гумусоутворення в ґрунті

(за Л.М.Александровою)

Вплив умов на характер перетворення органічних решток в гумус

Установлено, що швидкість і спрямованість гуміфікації залежать від багатьох факторів. Основними серед них є кількість і хімічний склад рослинних решток, водний і повітряний режими, склад ґрунтових мікроорганізмів, реакція ґрунтового розчину, гранулометричний склад ґрунту тощо. Певне співвідношення даних факторів і їх взаємодія зумовлюють певний тип гуміфікації органічних решток: фульватний, гуматно-фульватний, фульватно-гуматний і гуматний.

Водно-повітряний режим ґрунту впливає на гуміфікацію так:

1) в аеробних умовах можливі такі варіанти: а) при достатній кількості вологи, температурі 25-30°С розклад і мінералізація йдуть інтенсивно, тому гумусу накопичується мало; б) при нестачі вологи утворюється мало органічної маси взагалі, сповільнюються її розклад і мінералізація, гумусу утворюється мало;

2) в анаеробних умовах при постійному надлишку води і нестачі кисню уповільнюється розклад органічних залишків, у результаті

діяльності анаеробних мікроорганізмів утворюються метан, водень, які пригнічують мікробіологічну активність, гумусоутворення дуже слабке, органічні залишки консервуються у вигляді торфу (болотні ґрунти);

3) чергування оптимальних гідротермічних умов із деяким періодичним висушуванням ґрунту - найбільш сприятливий варіант для гумусоутворення, йде поступовий розклад органічних залишків, достатньо енергійна гуміфікація, закріплення гумусу в засушливі періоди (чорноземи).

Характер рослинності є потужним фактором, що впливає на гумусоутворення. Оскільки трав'яниста рослинність щорічно відмирає, вона дає найбільший рослинний опад, в основному - безпосередньо в ґрунті у вигляді кореневих залишків, що сприяє швидкому з'єднанню продуктів їх розкладу з мінеральною частиною й захисту від надлишкової мінералізації - вміст гумусу в ґрунті збільшується. Хімічний склад трав'янистої рослинності, багатої на білки, вуглеводи, кальцій, сприяє її швидкому розкладу, утворенню м'якого гумусу - найбільш цінного його типу. Дерев'яниста рослинність, збагачена восками, смолами, дубильними речовинами, які погано розкладаються переважно грибною мікрофлорою, сприяє накопиченню дуже кислих продуктів розкладу решток, процеси йдуть переважно в лісовій підстилці, гумус утворюється грубий, накопичується у верхньому малопотужному горизонті.

Крім того, на гумусоутворення, його напрямок впливають кількість і склад мікроорганізмів, фізичні властивості, грансклад та хімічний склад ґрунту. Найкращі умови створюються в ґрунтах, багатих Са, які мають близьку до нейтральної реакцію середовища, середній уміст мікроорганізмів, середній гранулометричний склад, добру оструктуреність.

Гумусові речовини розкладаються (мінералізуються) спеціальними мікроорганізмами, особливо при наявності органічних речовин, що ще не гуміфікувались. Проте зауважимо, що розклад гумусу - процес довготривалий і потребує участі великої групи мікроорганізмів. Стійкість гумінових кислот пов'язана зі сферичною формою молекул, що складаються з багатьох гетерогенних одиниць, які нерегулярно з'єднанні ковалентними зв'язками. Найбільш інтенсивно відбувається мінералізація фульвокислот. Максимальна швидкість мінералізації спостерігається при оптимальних для мікроорганізмів вологості та температурі, зменшується при надлишковому зволоженні, у важких ґрунтах. Особливо різке зменшення вмісту гумусу в ґрунті спостерігається при застосуванні високих доз азотних добрив. Це пов'язано з активацією ґрунтових мікроорганізмів, що включають у свої метаболічні цикли органічну речовину ґрунту. Здатність розкладати гумус притаманна багатьом мікроорганізмам, але провідна роль належить грибам і актиноміцетам (зокрема, но-кардіям). У процесі розкладу гумусових речовин вивільнюється велика кількість елементів живлення рослин, особливо азоту.

Гумус як динамічна система органічних речовин і як система високодисперсних сполук в ґрунті

Як зазначалось вище, до складу органічної речовини грунту входять органічні рештки, продукти їх розкладу, неспецифічні органічні речовини та власне гумус.

Неспецифічні органічні сполуки - це цукри, амінокислоти, білки, органічні основи, дубильні речовини, органічні низькомолекулярні кислоти тощо. В більшості ґрунтів складають одиниці процентів загального вмісту органічної речовини.

Гумус - це гетерогенна динамічна полідисперсна система високомолекулярних азотистих ароматичних сполук кислотної природи.

Уміст гумусу в поверхневих горизонтах ґрунтів коливається від 0,5 до 20%, різко або поступово зменшуючись з глибиною.

Характерною особливістю гумусових речовин є їх гетерогенність, тобто наявність різних за стадією гуміфікації, молекулярною масою, хімічним складом, а значить, властивостями компонентів.

Основні компоненти гумусу: гумінові кислоти, фульвокислоти, гуміни, їх співвідношення в різних ґрунтах

Гумусні речовини поділяють на три групи сполук: гумінові кислоти, фульвокислоти, гуміни.

Гумінові кислоти (ГК) темно-коричневого або чорного забарвлення, розчинні в слабких лугах, утворюючи гумати, слабко розчинні у воді. До їх складу входять вуглець (50-62%), водень (2,8-6,6%), кисень (31-40%), азот (2-6%) і зольні елементи. Залежно від умісту вуглецю, ГК поділяють на дві групи: сірі або чорні (високий уміст Са) і бурі. Елементарний склад молекул гумінових кислот непостійний. Молекулярна маса коливається від 4 тис. до 100 тис. ат. од. Хімічні властивості, ємність вбирання, взаємодія з мінералами ґрунту зумовлені наявністю в молекулі ГК функціональних груп (карбоксильної, фенолгідроксильної, амідної, карбонільної тощо).

Молекула гумінової кислоти має складну будову (рис. 14) і складається з: 1) ядра - це ароматичні та гетероциклічні угрупування (азотовмісні гетероцикли, феноли, ароматичні альдегіди, 50-65% маси молекули гумінової кислоти). У процесі старіння гумусу збільшується ступінь конденсованості, ущільненості ядра, у зв'язку з чим зменшується рухомість гумінової кислоти; 2) периферійної частини гумінової кислоти, що складається з аліфатичного ланцюжка (вуглеводневі та амінокислотні групи, 25-40% від маси молекули) та функціональних груп (карбоксильних, гідроксильних, амінних тощо, 10-25%). Наявність карбоксильних та гідроксильних груп зумовлює кислотні властивості, ємність поглинання, розчинність, здатність утворювати органо-мінеральні сполуки тощо.

Гумінові кислоти не мають кристалічної будови, але молекули їх упорядковані й сітчасті за структурою, сферичної форми, діаметром біля 3-8 нм, об'єднуються між собою і створюють асоціати. Розчини гумінових кислот пересуваються в електричному полі, при всіх значеннях рН молекули мають негативний заряд. Основна маса гумінових кислот при рН, більшому від 5, знаходиться у вигляді нерозчинних у воді продуктів, а при рН, меншому від 5, - дегідратованих гелів, тому частково розчиняються, утворюючи молекулярні й колоїдні розчини.

Гумінові кислоти різних типів ґрунтів мають відмінності в ряду від підзолистих ґрунтів до чорноземів: збільшуються відношення С:Н, частка ядра, оптична щільність, гідрофобність, зменшується розчинність, здатність до пептизації.

Фульвокислоти (ФК) світло-жовтого, світло-бурого забарвлення, розчинні у воді й лугах, утворюючи фульвати, їх елементарний склад відрізняється від складу гумінових кислот. Вони містять вуглець (41-46%), водень (4-5), азот (3-4), кисень (44-48%). Отже, фульвокислоти містять менше вуглецю і більше кисню, ніж гумінові, а також відрізняються співвідношенням ядра і периферійної частини в молекулі (слабо виражене ядро і більша частина периферії). Водні розчини фульвокислот сильно кислі (рН = 2,6-2,8), молекулярна маса коливається від 2 до 500 тис. ат. од., енергійно руйнують мінеральну частину ґрунту, дуже лабільні.

Гумін тепер прийнято називати рештками, що не гідролізуються. Це сукупність гумінових і фульвокислот, які міцно зв'язані з мінеральною частиною ґрунту. До їх складу входять також компоненти рослинних решток, що важко розкладаються мікроорганізмами: целюлоза, лігнін, вуглинки. Гуміни не розчиняються в жодному розчиннику, тому їх називають інертним гумусом.

Вміст гумусних речовин в ґрунтах - характерна генетична і класифікаційна ознака кожного типу ґрунту. Положення про закономірну зміну гумусу в зональних типах ґрунтів залежно від географічних умов вперше сформулював В.В.Докучаєв у праці “Російський чорнозем”(1883). В наш час для кожного зонального типу ґрунту встановлено стабільний вміст гумусу в верхньому горизонті і стабільний тип розподілу його запасів по горизонтах профілю. Доведено також, що кожний тип ґрунту має певний якісний склад гумусу: відносний вміст гумінових і фульвокислот, будова їх молекул, форми органо-мінеральних зв'язків тощо (таблиця 2.12).

Таблиця 2.12

Вміст і склад гумусу у верхньому горизонті зональних типів ґрунтів (за М.М. Кононовою)

Ґрунт	Вміст гумусу, %	Відношення ГК:ФК	Вміст рухомих форм гумусних кислот, %
Дерново-підзолисті	3,0 - 4,0	0,8	100
Сірі лісові	4,0 - 6,0	1,0	20 - 30
Чорноземи глибокі	9,0 - 10,0	1,7	20 - 25
Чорноземи звичайні	7,0 - 8,0	2,0 - 2,5	10 - 15
Каштанові	1,5 - 4,0	1,2 - 1,5	10
Бурі напівпустинь	1,0 - 1,2	0,5 - 0,7	10
Червоноземи (вологі субтропіки)	4,0 - 6,0	0,7 - 0,9	90 - 100
Фералітні (тропічні)	2,0 - 4,0	0,3 - 0,4	100

З наведених даних видно, що максимально гумус накопичується у глибоких і звичайних чорноземах. Тут склались найсприятливіші гідротермічні і біохімічні умови. Які забезпечили високу продуктивність біологічної маси, помірну активність мікроорганізмів, консервацію і збереження гумусу в ґрунтах.

На північ і на південь від чорноземної зони поєднання гідротермічних і біохімічних умов несприятливе для синтезу і накопичення гумусу. В умовах посушливого клімату (сухі степи, напівпустині і пустині) біологічна продуктивність рослинних угруповань незначна, а рештки відмерлих рослин швидко розкладаються до повної мінералізації. На північ від чорноземів, в умовах тайгово-лісової зони переважає синтез фульвокислот, які легко вимиваються атмосферними опадами в нижні горизонти.

Шляхи регулювання вмісту гумусу

Гумусні речовини мають дуже важливе значення в ґрунтоутворенні, формуванні родючості ґрунту, живленні рослин. Роль окремих компонентів гумусу в цих процесах неоднакова, оскільки вони мають різні властивості. В землеробстві з давніх-давен відомо - чим більше гумусу в ґрунті, тим він родючіший. Гумінові кислоти надають ґрунтам темного забарвлення навіть при незначному вмісті гумусу. Такі ґрунти, порівняно зі світлими, краще поглинають сонячне проміння і тому мають кращий тепловий режим, що позитивно впливає на ріст і розвиток рослин. Через погану розчинність у воді вони накопичуються у верхньому шарі ґрунту і в такий спосіб формують гумусний горизонт.

Основна маса гумінових кислот перебуває в ґрунті в стані колоїдних міцел, що зумовлює підвищення ємності вбирання даного ґрунту. А родючість, як відомо, залежить від величини ємності вбирання. Чим більше у ґрунті міститься увібраних основ, тим більший запас поживних речовин для рослин: 100 г сухої маси гумінових кислот убирає 400-600 мг-екв. Жоден глинистий мінерал у природі не має такої високої ємності вбирання.

На поверхні тонкодисперсних часток ґрунту гумінові кислоти реагують із залізом і алюмінієм, утворюючи органо-мінеральні дисперсні системи - гелі. Колоїди гумінових кислот цементують механічні частки ґрунту у процесі формування міцних, водостійких структурних агрегатів. Поліпшення структурного складу ґрунту також позитивно впливає на його родючість.

Гумінові кислоти містять багато зольних елементів, які при мінералізації гумусу переходять у легкодоступну для рослин форму. Отже, гумусні речовини зумовлюють регулярне засвоєння поживних речовин рослинами. Саме цим пояснюється загальновідомий факт: чим більше в ґрунтах гумусу, тим вища біологічна продуктивність рослин. Отже, гумус є поживою для мікроорганізмів, а для вищих рослин - джерелом зольних елементів і азоту.

Гумус відіграє біогеохімічну роль: залізо, алюміній, мікроелементи концентруються й мігрують у земній корі у формі органо-мінеральних сполук. Акумуляція гумусу, торфу, вугілля веде до концентрації урану, германію, ванадію, молібдену, міді, кобальту, нікелю та інших елементів.

Інакше на ґрунтоутворення впливають фульвокислоти та їх солі. Завдяки легкій розчинності вони швидко вимиваються в нижні горизонти ґрунту і навіть за межі ґрунтового профілю. В умовах, де переважає синтез фульвокислот, ґрунти, як правило, бідні на гумус. Крім того, фульвокислоти є агресивними сполуками і здатні руйнувати мінерали ґрунту (карбонати, гідроксиди, алюмосилікати), тобто здійснювати хімічне вивітрювання. Разом із неспецифічними кислотами вони є основним фактором процесу підзолоутворення в ґрунтах тайгово-лісових областей та інших регіонів із гумідним кліматом. Значна кількість фульвокислот синтезується також у ґрунтах, які погано аеруються (провітрюються), наприклад, у важких і перезволожених. За цих умов процеси розкладання органічних решток відбуваються повільно, тут нагромаджується багато нерозкладених органічних решток. Такі ґрунти мають кислу реакцію, що негативно впливає на їх родючість. При наявності в ґрунтах дво- і тривалентних катіонів утворюються фульвати. Фульвокислоти при цьому нейтралізуються і процес підзолоутворення не проявляється. Таке явище, зокрема, спостерігається на карбонатних породах.

Отже, рівень родючості ґрунту залежить не лише від кількості гумусу, а й від його якості.

Гумус - найважливіший чинник буферності ґрунтів. Він забезпечує стійкість певної реакції середовища за рахунок катіонного обміну на поверхні колоїдних міцел.

В.А.Ковда у своїх працях (1981, 1985) підкреслює загальну планетарну роль ґрунтів як акумуляторів органічної речовини й енергії. Він запропонував гумусний горизонт ґрунтів планети вважати основною енергетичною оболонкою - гумосферою. Підраховано, що у 30-см шарі ґрунту із середнім умістом гумусу (4-6%, 200-400 т/га) накопичують на 1 га стільки енергії, яка дорівнює енергії 20-30 т антрациту.

Енергію органічної речовини ґрунтів для здійснення життєвих процесів використовують мікроорганізми і безхребетні тварини для фіксації азоту та для багатьох інших процесів. Тому підтримання запасів гумусу в ґрунтах - найактуальніша проблема сучасного землеробства. В багатьох регіонах земної кулі вміст гумусу в ґрунтах за останні 30-40 років зменшився на 30%. Гумусні речовини поліпшують фізичні властивості ґрунту. Ґрунти з високим умістом гумусу мають широкий діапазон фізичної стиглості, тобто їх можна обробляти в широкому інтервалі вологості. Такі ґрунти потребують менших затрат на механічний обробіток. За даними І.В.Кузнецової, підвищення вмісту гумусу в дерново-підзолистих ґрунтах до 5-6% сприяє підвищенню оструктуреності ґрунту до 50%. Одночасно збільшуються пористість, вологоємкість і ємність вбирання ґрунту.

Велике екологічне значення мають біологічно активні речовини, що входять до складу органічної частини ґрунту. Наукові дослідження багатьох учених свідчать, що окремі компоненти гумусу стимулюють ті чи інші фізіологічні процеси. Так, О.С.Безухова (1980) довела, що гумусові речовини стимулюють ріст кореневих волосків і кореневої системи в цілому. Ферментативна активність гумусу зумовлює інтенсивність надходження СО2 в приземний шар атмосфери. Підвищення концентрації СО2 у повітрі інтенсифікує фотосинтез.

При монокультурі в агроценозі та при інтенсивному сільськогосподарському використанні ґрунтів процеси розкладу й мінералізації гумусу переважають над процесами гуміфікації, тому відбуваються втрати гумусу. «Згоряння» гумусових речовин веде до погіршення агрофізичних властивостей ґрунту, зменшує його біологічну активність, поглинальну здатність, вміст поживних речовин, тобто зменшує родючість ґрунту. В землеробстві потрібно дбати про накопичення в ґрунті гумусу, багатого на гумінові кислоти. Основними заходами щодо накопичення органічних речовин у ґрунті є внесення органічних добрив (гною, торф'яних компостів, сидератів тощо), культура багаторічних трав - регулярне вирощування в сівозміні бобових або суміші трав забезпечує систематичне накопичення цінних форм гумусових речовин завдяки більшій кількості кореневих залишків; боротьба з ерозією; водна меліорація, яка поліпшує водно-повітряний режим, чим створює умови для утворення гумусу; хімічна меліорація, що знижує кислотність ґрунтів і одночасно збагачує їх кальцієм, пригнічуючи синтез фульвокислот, руйнування, вимивання органічних та органо-мінеральних сполук; правильна система обробітку ґрунту, впровадження науково обґрунтованих сівозмін тощо.

Та зауважимо, що навіть в умовах оптимального накопичення гумусу, які складаються на півдні Лісостепу, неправильний обробіток веде до активізації мінералізаційних процесів. До зменшення запасу гумусу веде часте розпушення ґрунту та оранка з використанням по-лицевих плугів. Особливо активно процес відбувається в перші роки розорювання цілинних земель, перелогів і ґрунтів, що виведені з-під лісових екосистем. При цьому швидко розкладається активний "молодий" гумус. Так, протягом 5-7 років після розорювання сірих лісових, дерново-підзолистих ґрунтів і буроземів руйнується майже 40% перегною.

Перед сучасним суспільством стоїть завдання: відродити й зберегти оптимальний гумусний стан ґрунтів.

Таблиця 2.13

Вміст гумусу (за Тюріним), %

Показник	Генетичний горизонт
	He	HI(e)ks	IHpks	Phiks/gl	Pglks	Pglks	Pglks
Гумус, %	2,40	2,10	1,30	0,90	0,80	0,10	Не визн.

Отже, гумусу в солонцях міститься 1,0-2,5%. Запаси гумусу у метровій товщі коливаються від 100 до 180 т/га, що є низьким показником. У надсолонцевому горизонті переважають гумінові кислоти, а в солонцевому, навпаки, - фульвокислоти.

2.9.3 Ґрунтовий розчин і його властивості

Ґрунтовий розчин - це краплиннорідка волога з розчиненими в ній мінеральними, органічними речовинами та газами, які циркулюють в генетичних горизонтах ґрунту. В.І.Вернадський вважав ґрунтові розчини "головним субстратом життя", "головним елементом механізму біосфери".

Склад ґрунтових розчинів залежить від: 1) кількості та якості атмосферних опадів; 2) складу твердої фази ґрунту; 3) кількості та якості рослинного матеріалу надземної та підземної частин біогеоценозу; 4) життєдіяльності рослин - поглинання з розчину визначених іонів і виділення з коренів. Речовини можуть бути у формі справжніх розчинів і колоїдно розчинених сполук. Останні представлені золями кремнієвої кислоти, півтораоксидів заліза та алюмінію, органічними та органо-мінеральними сполуками. У розчині містяться катіони: Са²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺, NH₄⁺, Al³⁺, Fe²⁺, аніони: НСО₃^-, СО₃^2-, NO₃^-, Cl^-, SО₄^2-, H₂PO₄^-, НРO₄^2-. Залізо та алюміній, багато мікроелементів знаходяться у вигляді комплексних органо-мінеральних сполук, у яких ці елементи знаходяться в аніонній частині.

В ґрунтовому розчині солонцю лучно-чорноземного глибоко стовпчастого, солончакуватого на лесоподібних суглинках зустрічаються дані катіони: Са²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺, а також такі аніони: НСО₃^-, СО₃^2-, Cl^-, SО₄^2-, які представлені в таблиці 2.14.

...