ОСНОВИ ГРУНТОЗНАВСТВА ТА ГЕОЛОГІЇ

Електронний посібник

ГОЛОВНА	ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ	АНОТАЦІЯ	ДОДАТКИ
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ			УКЛАДАЧІ

2. УТВОРЕННЯ, СКЛАД І ВЛАСТИВОСТІ ҐРУНТУ

2.1. Поняття про ґрунт, місце, роль і функції його в біосфері

2.1.1. Поняття про ґрунт, його місце та роль у природі й діяльності людини

2.1.2. Фактори ґрунтоутворення, їх взаємозв’язок

2.2. Процеси ґрунтоутворення

2.2.1. Ґрунтоутворювальний процес, його загальні та специфічні риси

2.2.2. Загальна схема ґрунтоутворювального процесу

2.2.3. Геологічний (великий), біологічний (малий) колообіг речовин у природі

2.3. Морфологічні ознаки ґрунтів

2.3.1. Фазовий склад ґрунту

2.3.2. Основні морфологічні ознаки генетичних горизонтів

2.3.3. Ґрунтовий профіль

2.4. Гранулометричний склад ґрунту

2.4.1. Гранулометричний склад ґрунту

2.4.2. Класифікація ґрунтів за гранулометричним складом

2.4.3. Заходи щодо поліпшення та відновлення ґрунтової структури

2.5. Хімічний склад ґрунту

2.5.1. Валовий хімічний склад ґрунтів

2.5.2. Перетворення поживних речовин у ґрунті

2.5.3. Шкідливі для рослин речовини в ґрунті та шляхи їх видалення

2.6. Походження і склад органічної частини ґрунту

2.6.1. Склад органічної речовини ґрунту. Гумусоутворення та гуміфікація

2.6.2. Склад і властивості гумусу

2.6.3. Екологічне значення гумусу в ґрунтоутворенні та родючості ґрунту

2.7. Ґрунтові колоїди. Поглинальна здатність і фізико-хімічна характеристика ґрунтів

2.7.1. Склад ґрунтових колоїдів та їх головні ознаки

2.7.2. Поглинальна здатність ґрунту та її види

2.7.3. Ґрунтовий поглинальний комплекс та його характеристики

2.7.4. Кислотність і лужність ґрунтів, їх джерела та заходи боротьби

2.8. Водні властивості та водний режим ґрунту

2.8.1. Роль і значення води в природі та ґрунтових процесах

2.8.2. Форми води в ґрунті, доступність її для рослин

2.8.3. Водні властивості ґрунту, його вплив на ґрунтоутворення та властивості ґрунтів

2.8.4. Водний режим ґрунту, його типи

2.9. Повітряні та теплові властивості ґрунту

2.9.1. Значення і склад ґрунтового повітря

2.9.2. Форми ґрунтового повітря та повітряно-фізичні властивості ґрунтів

2.9.3. Джерела тепла і теплові властивості ґрунту

2.9.4. Тепловий режим, його значення і шляхи регулювання

2.10. Родючість ґрунту

2.10.1. Поняття про родючість ґрунту

2.10.2. Показники родючості: біологічні, агрохімічні, агрофізичні

2.1. Поняття про ґрунт, місце, роль і функції його в біосфері

2.1.1. Поняття про ґрунт, його місце та роль у природі й діяльності людини

У сучасній науці ґрунт (від нім. Grund – земля, основа) розглядається як самостійне природно-історичне органо-мінеральне тіло, що виникло у поверхневому шарі літосфери Землі в результаті тривалого впливу біотичних, абіотичних і антропогенних факторів, має специфічні генетико-морфологічні ознаки і властивості, що створюють умови для росту і розвитку рослин.

Перші наукові визначення ґрунту знаходимо у працях В.В.Докучаєва – засновника сучасного наукового ґрунтознавства – який, спираючись на власний багаторічний досвід польових досліджень та досвід інших дослідників у цій галузі, висунув принципово нове уявлення про ґрунт і науку загалом. Вже в першій своїй роботі «Русский чернозем» (1883) Докучаєв показав, що ґрунт не обмежується лише коренемістким шаром, а має визначений генетичний профіль (вертикальну будову) і є природно- історичним тілом – функцією декількох ґрунтотвірних факторів. Так, у своїх «Лекціях з ґрунтознавства» (1900 ‒ 1901) він визначав ґрунт як «… денні або зовнішні горизонти гірських порід (усе одно яких), природно змінених спільною дією вод і повітря та різного роду організмів, живих і мертвих». Вчений показав, що поняття про ґрунт нерозривно пов'язано з діалектичним уявленням про його генезис (утворення) в результаті взаємодії факторів ґрунтотворення. Він став засновником генетичного ґрунтознавства і зовсім нового напрямку в географії, що базується на комплексних порівняльно-географічних дослідженнях.

Одночасно з докучаєвським напрямом, розвивалися й інші погляди на ґрунт, насамперед як середовище існування рослин. Так, П.А. Костичев, засновник агроґрунтознавства і автор першого підручника «Ґрунтознавство» (1886), писав: «… перш за все, виділяємо верхній шар землі до тієї глибини, до якої доходить головна маса рослинних коренів, і називаємо його ґрунтом». В.Р.Вільямс звертав увагу на властивість, що відрізняє ґрунт від інших природних тіл – родючість: «ґрунт – це пухкий поверхневий горизонт суші земної кулі, здатний продукувати врожай рослин».

Звичайно, порівняно з докучаєвським, ці підходи виглядають неповними, але всі вони взаємно доповнюють один одного, характеризуючи школу генетичного ґрунтознавства. Найсучаснішим, у той же час таким, що відповідає докучаєвському генетичному ґрунтознавству є комплексне (субстанційно-функціонально- атрибутивне) визначення: ґрунт – біокосне природно-історичне тіло, що має вертикальну будову профіля, і є поліфункціональною і полікомпонентною відкритою багатофазною структурною системою в поверхневому шарі кори вивітрювання гірських порід, що володіє родючістю, і є комплексною функцією гірської породи, клімату, біологічних факторів, рельєфу та часу.

Цілком тотожним докучаєвській парадигмі є визначення ґрунту, що прийняте ґрунтовою школою США: ґрунт – це природне тіло, що складається з твердих (мінеральних і органічних) речовин, рідини і газів, утворюється на поверхні землі, має горизонтальне поширення і характеризується одним або двома послідовними горизонтами або шарами, які відрізняються від вихідного матеріалу в результаті накопичення, виносу, зміни і перетворення енергії та матерії і здатне підтримувати коріння рослин у природному середовищі.

Міжнародна спільнота ґрунтознавців використовує ширший підхід. Зокрема, загальноприйнятим є тлумачення, відповідно до якого створено Світову реферативну базу ґрунтових ресурсів (WRB), де ґрунт визначається як будь-який матеріал у межах 2 м від поверхні Землі, що контактує з атмосферою (за винятком ділянок із суцільним льодом, водних тіл, глибших 2 м, живих організмів).

Виділяють дві групи функцій, що виконують ґрунти у біосфері: глобальні та біогеоценотичні.

Глобальні екологічні функції ґрунтів визначають таким чином:

• ґрунт є середовищем для розвитку життя на Землі. В одному грамі ґрунту можна нарахувати один мільярд бактеріальних клітин; амеб і джгутикових до мільйона особин, інфузорій – 1000. У верхньому шарі родючого ґрунту біомаса бактерій може становити 400‒5000 кг/га;

• ґрунт забезпечує великий геологічний і малий біологічний кругообіги речовини на Землі і є сферою їхньої взаємодії. Зокрема, в ґрунті акумулюються біогенні елементи і ґрунт перешкоджає швидкому винесенню цих елементів у гідросферу. Як результат взаємодії біологічного та геологічного кругообігів, у ґрунті створюється певний запас елементів живлення рослин;

• ґрунт регулює хімічний склад атмосфери і гідросфери. Постійним є газообмін між ґрунтом та приземним шаром атмосфери, ґрунти поглинають кисень і віддають вуглекислий та інші гази. Ґрунтове «дихання» разом з фотосинтезом і диханням живих організмів підтримують постійний склад атмосфери. Ґрунт є фактором формування сольового складу Світового океану;

• ґрунт є фактором біопродуктивності наземних екосистем. Він регулює біосферні процеси, зокрема, щільність живих організмів на земній поверхні. Ґрунт має певні властивості, що обмежують життєдіяльність деяких груп організмів: дуже сухий або дуже вологий; кислий або лужний, бідний елементами живлення або родючий. Ґрунти, взаємодіючи з кліматом, регулюють розселення різних видів, популяцій, їх щільність та інші параметри життєдіяльності організмів;

• ґрунт є акумулятором неживої речовини ‒ гумусу і зв'язаної з ним хімічної енергії, а також ареною трансформації та передачі в глибокі шари літосфери палеобіогенної речовини.

Ґрунт є найважливішим компонентом біогеоценозів (едафотоп) і виконує в ньому біогеоценотичні функції. Це умова існування і еволюції організмів, а саме:

• життєвий простір, житло і притулок, механічна опора, місце зберігання насіння;

• джерело елементів живлення;

• місце, де накопичується, трансформується і зберігається волога, елементи живлення та енергія;

• стимулятор та інгібітор біохімічних та інших процесів;

• сорбент речовин із атмосфери і ґрунтових вод;

• сигнал для сезонних та інших біологічних процесів, пусковий механізм для низки сукцесій;

• регулятор чисельності, складу і структури біоценозів.

Грунт виконує санітарні функції, є буфером і захисним біогеоценотичним екраном, засобом існування людства і сферою інтересів різних напрямків господарювання.

Біогеоцентричні функції ґрунтів

Отже, окрім суто наукового застосування, поняття «ґрунт» є часто вживаним, зокрема, в галузі контролю за станом родючості ґрунтів, якістю земельних ділянок, оцінювання придатності земель для різних способів використання тощо. Його використовують у роботі органи виконавчої влади з питань земельних ресурсів, охорони довкілля, аграрної політики, власники землі та землекористувачі. У системі Державних стандартів України, розроблених за участю Інституту ґрунтознавства та агрохімії ім. О. Н. Соколовського, ґрунт визначається як природно-історичне органо-мінеральне тіло, яке утворилося на поверхні земної кори і є осередком найбільшої концентрації поживних речовин, основою життя та розвитку людства завдяки найціннішій своїй властивості – родючості.

2.1.2. Фактори ґрунтоутворення, їх взаємозв’язок

Грунт – дзеркало ландшафту. Він відображає в собі, фіксує всі події в житті ландшафту і змінюється відповідно до них. Розвиток грунтів тісно пов'язаний з усіма іншими компонентами природи і є результатом їх взаємодії. Всі компоненти беруть участь у формуванні ґрунтів, тому Докучаєв В.В. назвав їх факторами ґрунтоутворення.

Під ними розуміють зовнішні відносно до ґрунту компоненти природного середовища, під впливом і за участю яких виникає грунт.

Початок вченню про фактори ґрунтоутворення покладено В.В.Докучаєвим, який відобразив цей процес у вигляді функціональної залежності грунту від клімату, гірської (материнської, ґрунтоутворювальної породи), рослинних та тваринних організмів, рельєфу і часу формулою:

де П – грунт; К– клімат; Г – материнська порода; О – організми; Р – рельєф; Т – час

Визнання також отримала теорія В.Р.Вільямса про провідну роль у процесах ґрунтоутворення біологічного фактора, і перш за все, зелених рослин.

На сьогодення докучаєвську формулу доповнюють шостим – антропогенним фактором.

Фактори ґрунтоутворення

Перелічені фактори в їх різноманітному сполученні створюють велику кількість типів ґрунтів, а комбінації останніх – мозаїчність ґрунтового вкриття.

Схема процесу дії факторів грунтоутворення

Клімат – статистичний багаторічний режим погоди в тій чи іншій місцевості. Найважливішими параметрами клімату по відношенню до ґрунтоутворення є тепло та волога. За допомогою цих параметрів формується гідротермічний режим ґрунту – тепло - та вологообмін між ґрунтом та атмосферою.

Для характеристики клімату за температурними умовами використовують суму середньодобових температур повітря понад 10 ^оС за вегетаційний період.

Розрізняють групи клімату: холодний (полярний), помірно холодний (бореальний), помірно теплий (суббореальний), теплий (субтропічний), жаркий (тропічний).

Кожному поясу відповідає певна рослинність і типи грунтів.

Клімат поділяють на шість груп за умовами зволоження: дуже вологі (екстрагумідні), вологі (гумідні), напіввологі (семігумідні), напівсухі (семіарідні), сухі (арідні) дуже сухі (екстраарідні).

Під час класифікації за основу беруть коефіцієнт зволоження (КЗ) – відношення річної кількості опадів до випаровуваності.

Фактор організмів залежить від клімату, який визначає характер зелених рослин, мікроорганізмів, тварин, що населяють біогеоценоз. Основна роль у грунтотворенні належить зеленим рослинам – творцям органічної речовини і мікроорганізмам – її руйнівникам.

Розрізняють такі рослинні формації: дерев’яниста, лучно-трав’яниста, степова, пустельна, мохово-лишайникова. Рослинні формації у сукупності з мікроорганізмами по-різному впливають на утворення ґрунтів.

Наприклад, чорноземи – грунти трав’янистих степів. Наслідком поселення на чорноземах лісів є опідзолення чорноземів. Мохово-лишайникова рослинність має обмежену біомасу, яка після відмирання потрапляє тільки на поверхню грунту, мохи мають високу вологоємність, що сприяє перезволоженню, консервації рослинних залишків, утворенню торфу.

Фактор материнської (грунтотворчої) породи ‒ мінералогічний, гранулометричний, хімічний склад породи дуже впливають на напрямок та інтенсивність грунтотворення. Наприклад, засоленість материнських порід легкорозчинними солями може бути причиною вторинного засолення ґрунтів, їх осолонцювання.

Рельєф – це сукупність різних нерівностей земної кори, дуже істотно впливає на місцевий клімат (мікроклімат), а також на перерозподіл сонячної радіації, тепла та вологи, що забезпечує просторову неоднорідність ґрунтового вкриття. Пряме значення рельєфу полягає у розвитку ерозійних процесів, непряме виявляється через перерозподіл тепла, світла і води. Наприклад, автоморфні грунти, сформовані в умовах вододілу, і гідроморфні, які залягають у пониженнях і зазнають впливу ґрунтових вод.

Час. Розрізняють абсолютний (час формування ґрунтів від утворення материнської породи до сьогодення) та відносний вік ґрунтів (характеризує швидкість ґрунтоутворювального процесу). Для визначення абсолютного віку ґрунту використовують метод ізотопів С12:С14 у ґрунтовому гумусі, за віком ґрунтових карбонатів. В.А.Ковда розрахував вік лучно-чорноземного ґрунту (8,5 тис. років) за швидкістю накопичення СаСО₃ у ґрунті з грунтових вод, які випаровуються.

Виробнича діяльність людини – антропогенна еволюція (від освоєння цілини до застосування добрив і меліорантів та ін.).

	«Умови утворення грунтів» https://www.youtube.com/watch?v=6oM-3RzVYxM

Цікаво знати На Рівненщині викопали ґрунт, якому 180‒230 тисяч років

2.2. Процеси ґрунтоутворення

2.2.1. Ґрунтоутворювальний процес, його загальні та специфічні риси

Ґрунтоутворення – це процес, який здійснюється в результаті тривалої взаємодії маси материнської гірської породи із живими організмами, продуктами їх життєдіяльності та елементами гідросфери й атмосфери.

Утворення ґрунту – це складний процес взаємодії гірської материнської породи з водою, повітрям та живими організмами – мікроорганізмами, вищими рослинами і тваринами.

Схема утворення ґрунту

Ґрунтоутворення – це сукупність явищ перетворення і пересування речовин та енергії, які проходять у товщі земної кори.

Ґрунтоутворювальні процеси – сукупність всіх явищ, які зумовлюють зміни ґрунтотворних порід і пов’язані з перетворенням та переміщенням речовин і енергії. Це розкладання і синтез мінералів, біологічна асиміляція і розпад органічної частини, синтез і розкладання органо-мінеральних сполук, обмін іонами між ґрунтовим розчином і твердою фазою ґрунту, розчищення, пептизація, коагуляція і осідання різних сполук, зволоження ґрунту та осушення його, нагрівання і охолодження, а також замерзання і розмерзання ґрунту.

Складові грунтоутворювального процесу:

1. Розкладання мінералів гірських порід і утворення нових мінералів, а також елементів зольного живлення рослин у доступних формах.

2. Утворення органічної речовини (на поверхні породи і в її верхніх шарах), її розкладання, синтез нових органо-мінеральних сполук у процесі гуміфікації і їх руйнування, акумуляція і звільнення елементів зольного і азотного живлення.

3. Взаємодія мінеральних і органічних речовин з утворенням органо-мінеральних сполук різного ступеня рухомості.

4. Переміщення і осадження різних продуктів ґрунтоутворення – мінеральних, органічних і органо-мінеральних.

5. Надходження вологи в ґрунт і її повернення в атмосферу (транспірація і випаровування).

6. Поглинання сонячної енергії грунтом, її нагрівання і випромінювання енергії, яке супроводжується охолодженням.

Складові грунтоутворювального процесу

Більшість з цих протилежних процесів (складових) мають циклічний характер, пов’язаний із загальною циклічністю природних явищ. Виділяють добові, сезонні, річні, багаторічні, вікові цикли ґрунтотворення. Саме ці цикли ґрунтотворення є загальними ґрунтотвірними процесами, оскільки існують вони в усіх ґрунтах, без виключень, хоча і в різних кількісних, якісних проявах, у різноманітних сполученнях.

	«Чинники ґрунтоутворення. Властивості грунтів» https://www.youtube.com/watch?v=F-gK6z-kNiQ

Особливі прояви загальних ґрунтових процесів, залежно від специфіки факторів і умов ґрунтоутворення, називають елементарними ґрунтотворними процесами (далі ЕГП). На відміну від загальних процесів, ЕГП характерні тільки для окремих типів і груп ґрунтів. Отже, ЕГП – це явище грунтотворення, властиве тільки ґрунтам, яке за відповідних природних сполучень одних ЕГП з іншими визначає властивості ґрунтів на рівні генетичних типів, тобто насамперед будову профіля ґрунту або склад і співвідношення грунтових генетичних горизонтів. Відповідно кожен тип ґрунту характеризується певним, тільки йому властивим сполученням ЕГП, хоча окремі ґрунтові процеси можуть зустрічатися в різних типах ґрунтів.

Процес ґрунтоутворення – це сукупність різноманітних елементарних ґрунтових процесів, які формують склад твердої фази ґрунту, розчину і ґрунтового повітря, будову і властивості ґрунту.

Окрім поділу на загальні та елементарні, всі грунтотворні процеси можна розділити на макропроцеси, що охоплюють увесь профіль, та мікропроцеси – мінеральні та органічні перетворення в межах ізольованих ділянок ґрунтового профілю. Поділ ґрунтотворних процесів на загальні та елементарні, макро- та мікропроцеси розкриває сутність ґрунтотворення загалом, його особливості та визначає генезис ґрунтів.

Види ґрунтотворних процесів

2.2.2. Загальна схема ґрунтоутворювального процесу

У природі в процесі ґрунтотворення всі без винятку фактори діють одночасно, але не однозначно: всі разом вони формують середовище ґрунтотворення, в якому прояв кожного фактору співвідноситься з дією інших. Саме впродовж такої спільної дії чинників ґрунтотворення і відбуваються процеси ґрунтотворення та формуються ті чи інші ґрунти, встановлюються особливості їх географічного розподілу тощо. Зазначене положення формує розуміння генерального напрямку розвитку процесу ґрунтотворення притаманного конкретній території, що, в свою чергу, визначає поняття його типу.

Якщо взяти до уваги, що загальний (генеральний) напрямок ґрунтотворення (який призводить до формування ґрунтів певних типів) визначається в кожному окремому випадку жорстко обмеженим комплектом (набором) елементарних грунтотвірних процесів, тобто: кожному генетичному типу ґрунту відповідає свій комплект ЕГП, то це дозволяє зробити висновок: кожному генетичному типу ґрунту відповідає свій тип ґрунтотворення.

Тип ґрунтотворення – це переважаючий розвиток того чи іншого профілеформувального ЕГП, внаслідок чого ґрунти різних генетичних типів набувають свої характерні ознаки та властивості, а саме: фазовий склад, морфологічні ознаки, хімічні та фізичні властивості, та ін.

Поняття типу ґрунтотворення покладене в основу існуючої систематики ґрунтів та їхнього класифікаційного групування. Формування ґрунту того чи іншого типу це завжди результат дії багатьох, часто протилежно спрямованих, різноякісних ґрунтових процесів, що відбуваються під дією факторів ґрунтотворення в різних їх комбінаціях.

Існують такі грунтоутворювальні процеси (І.Ф.Голубєв, 1970): примітивний; підзолистий; дерново-лучний; степовий; болотний; солончаковий; солонцюватий; осолодіння; пустельно-степовий; буроземний; підзолисто-червоноземний; мерзлотно-тайговий; антропогенний.

Отже, кожному ґрунтотворному процесу відповідає певний тип ґрунту. Профіль кожного ґрунту певною мірою відображає ті процеси, які відбувалися давно або відбуваються тепер. Основними складовими елементами будь-якого ґрунтотворного процесу є вивітрювання порід і мінералів, нагромадження глини, окислів і півтораокислів, кремнезему, карбонатів і елементів живлення, гуміфікація органічних речовин, взаємодія органічних речовин з мінеральною частиною, міграція профілем глини, окислів і катіонів тощо.

Профілі грунтів відповідно до грунтоутворювальних процесів

2.2.3. Геологічний (великий), біологічний (малий) колообіг речовин у природі

У верхніх горизонтах ґрунту в процесах ґрунтоутворення постійно синтезуються і розкладаються органічні речовини, нагромаджуються зольні елементи і азот, а також змінюється склад мінеральної його частини. Вбирання рослинами зольних елементів і азоту з ґрунту та синтез з них складних органічних речовин, а також розкладання органічних речовин різними мікроорганізмами. Органічна речовина в ґрунті мінералізується і новоутворені зольні елементи та азот знову споживаються рослинами. Мінеральні речовини, що входять до складу ґрунту, змінюють свої властивості та постійно переходять у нерозчинну або розчинну у воді форму. У ґрунті нагромаджуються поживні речовини і підвищується його родючість.

Схема біологічного (малого) колообігу речовин у природі

Схема геологічного (великого) колообігу речовин у природі

Тверді частини ґрунту і порід, а також розчинені у воді різні хімічні речовини атмосферними і річковими водами виносяться в моря та океани, де відкладаються. Це призводить до збіднення материків на елементи родючості.

Схема великого і малого колообігу речовин у природі

2.3. Морфологічні ознаки ґрунтів

2.3.1. Фазовий склад ґрунту

Ґрунт – це складна поліфункціональна, полікомпонентна відкрита багатофазна структурна система в поверхневому шарі кори вивітрювання гірських порід, яка є комплексною функцією гірської породи, організмів, клімату, рельєфу та часу. Ця система має властивість, яка притаманна лише їй – родючість.

Ґрунт – багатофазне полідисперсне природне тіло.

Дисперсна природа ґрунтів зумовлює наявність між «каркасними» частинками пустот або пор, заповнених водою чи повітрям, або одночасно тим і іншим. У ґрунтознавстві ці компоненти прийнято називати фазами.

Тверда фаза ґрунту – це його основа (матриця), яка формується в процесі ґрунтоутворення з материнської гірської породи, значною мірою зберігає її склад та властивості. Це полідисперсна й полікомпонентна система, що утворює твердий каркас ґрунту. Вона складається з первинних і вторинних мінералів, органічних залишків, частково розкладених і перетворених у гумус. Показниками, які характеризують тверду фазу, а як наслідок, і ґрунт, є гранулометричний (механічний), хімічний і мінералогічний склад, складення, структура й пористість.

Рідка фаза ґрунту (ґрунтовий розчин) – це вода в ґрунті з розчиненими мінеральними й органічними речовинами. Це динамічна фаза, яка має дуже важливе значення для ґрунтоутворення. Під її впливом відбуваються майже всі елементарні ґрунтові процеси. Г.М.Висоцький назвав ґрунтовий розчин «кров'ю землі». Вона заповнює весь поровий простір. Уміст і властивості ґрунтового розчину залежать від водно-фізичних властивостей ґрунту та його стану в певний момент згідно з умовами ґрунтового та атмосферного зволоження за певної погоди. Рідка фаза є основним фактором диференціації ґрунтового профілю, оскільки саме з вертикальними та горизонтальними водними потоками відбувається пересування ґрунтовою товщою продуктів локального педогенезу (у вигляді суспензій та істинних чи колоїдних розчинів).

Газова фаза ґрунту – це ґрунтове повітря, яке заповнює вільні від води пори. У зв'язку з біологічними процесами склад ґрунтового повітря відрізняється від атмосферного. Рідка й газова фази ґрунту – антагоністи, тому перебувають у динамічній рівновазі. Що вологіший ґрунт, то він менш аерований, і навпаки.

Жива фаза ґрунту ‒ це сукупність організмів, які населяють ґрунт і беруть безпосередню участь у ґрунтоутворенні. До складу ґрунтової біоти входять бактерії, актиноміцети, гриби, водорості, тварини-геобіонти (найпростіші, комахи, черви та інші представники фауни, що постійно живуть у ґрунті), а також кореневі системи живих рослин. Проте об'єднання всіх цих організмів у "живу" фазу умовне, оскільки всі вони теж складаються з твердої, рідкої та газової фаз.

Склад ґрунту

Завдяки тісному взаємозв'язку між фазами ґрунт функціонує як єдина система. Співвідношення між об'ємами та масами твердої, рідкої та газоподібної фаз визначає умови прояву ґрунтової родючості та залежить від ґрунтових і кліматичних умов, характеру рослинного покриву й впливу антропогенного фактору. Ідеальні екологічні умови створюються, коли об'єм твердої фази ґрунту складає 50%, а рідкої й газової – по 25%.

	«Склад Ґрунту» https://www.youtube.com/watch?v=0g1WieU7AFI

	«Дослід. Склад Ґрунту» https://www.youtube.com/watch?v=HDYr0G39710

2.3.2. Основні морфологічні ознаки генетичних горизонтів

Ґрунт ‒ це ієрархічно побудована природна система, яка складається з морфологічних елементів різного рівня. Це природні тіла всередині ґрунту, які мають чіткі або дифузні межі, а також свої специфічні форми та властивості. Морфологічними елементами ґрунту є генетичні горизонти, структурні агрегати, новоутворення, включення і пори.

До морфологічних ознак ґрунту відносяться будова ґрунтового профілю, потужність ґрунту і окремих горизонтів, забарвлення, гранулометричний склад, структура ґрунту, текстура (складення), новоутворення включення.

1. Потужність горизонтів – це вертикальна потужність горизонтів від поверхні до материнської породи в сантиметрах.

2. Забарвлення ґрунту дає змогу визначити хімічно-морфологічний склад ґрунту, розкрити основні процеси, які проходять у грунті. Отримання назв ґрунтів.

Залежність забарвлення ґрунту (кольору) від вмісту речовин у ґрунті

Трикутник С.О. Захарова (1927): інтегральне забарвлення ґрунту формується в результаті змішування чорного кольору органічних речовин, червоного – окисного заліза та білого кольору карбонатів, кремнезему та оксиду алюмінію

3. Будова ґрунту (текстура) – це зовнішнє відображення пористості та щільності ґрунту.

Схема зображення текстури грунту

Ущільнений ґрунт з обмеженою глибиною коренів

4. Гранулометричний склад. Первинні ґрунтові часточки, представленні мінеральними зернами, органічними та органо-мінеральними гранулами, що вільно суспендують у воді після руйнування клейких матеріалів, називаються механічними (гранулометричними) елементами.

Гранулометричний склад грунту

5. Вологість не є постійною. Вологість окремих горизонтів. Буває сухий грунт – сухий, рука тепла; свіжий – сухий, холодить руку; вологий на руці лишається пляма і стискається в грудку; сирий – зволожує руку і прилипає до неї; мокрий – тече вода через пальці під час здушування.

6. Структура ‒ це властивість ґрунту природно розпадатися на окремі частинки, різні за формою, розміром і міцністю.

Морфологія видів структурних елементів (педів)

I – кубоподібний тип
1 – грудкувата структура,	2 – горіхувата,	3 – зерниста,	4 – порохувата,
II – призмоподібний тип
5 – стовпчаста структура,		6 – призматична,
III – плитоподібний тип
7 – пластинчата структура,		8 – листова

7. Новоутворення – скупчення речовин різної форми і хімічного складу.

Схема походження новоутворення в грунті

Новоутворення легкорозчинних солей

8. Включеннями – називають різноманітні тіла органічного або мінерального походження, поява яких не пов’язана з ґрунтотворним процесом.

Схема походження включення в ґрунті

2.3.3. Ґрунтовий профіль

Профіль грунту – це будова грунту, глибина його горизонтів, механічний склад, структура, колір грунту, новоутворення і включення. Будова профілю грунту – одна з основних його морфологічних ознак. Ґрунтовий профіль формується поступово і залежно від умов і процесів грунтотворення утворюються відповідні шари грунту. Шари грунту, виявлені на профілі, називають генетичними горизонтами.

Будова профілю грунту – це поєднання між собою генетичних горизонтів ґрунту у вертикальному напрямку.

Ґрунт розчленований на шари відповідно до процесів перетворення і переміщення речовин та енергії, які проходять у ньому. Генетичні горизонти – це шари грунту, які відрізняються один від одного за морфологічними ознаками, а також за хімічним, гранулометричним, мінералогічним складом.

Внутрішню будову (текстуру) кожного генетичного горизонту визначає взаєморозташування механічних елементів і структурних агрегатів грунту в ньому. Генетичні горизонти різняться морфологічними ознаками: кольором, щільністю, механічним складом, формою і розміром структурних агрегатів, вмістом гумусу та ін.

Послідовність зміни генетичних горизонтів, товщина їх і глибина залягання, будова, склад і властивості визначають ґрунтовий профіль і основні ознаки того чи іншого типу, підтипу та види грунту. Кожному з них властиві тільки свої генетичні горизонти. За ознаками окремих генетичних горизонтів визначають тип грунту, що дає певне уявлення про його родючість, походження, агрономічні властивості тощо.

Кожен генетичний горизонт має свою назву залежно від типу грунтворення. Існує декілька позначень генетичних горизонтів (табл. 2).

Таблиця 2

Система індексів або символів позначення горизонтів ґрунту

Назва горизонту	Індекси, прийняті в Україні	Індекси за В.В.Докучаєвим
Лісова або степова підстилка	Н0	А0
Гумусовий (супіщаний)	Н	А1
Елювіальний (вимитий)	Е	А2
Ілювіальний (вмитий)	І	В
Материнська порода	Р	С
Карбонати	К	-
Глейовий	Gl	-
Гіпсовий	G	-
Горизонт, в якому є розчинні солі	S	-
Торф	T	-

Часто один горизонт позначають двома або трьома індексами, наприклад, Нр, Нс, Рк або Рі та ін. При цьому основний показник ставлять першим, а другий пишуть з малої літери.

Ґрунтовий профіль

Кожен горизонт має певну товщину, що вимірюється в сантиметрах, а товщина всіх горизонтів до ґрунтотворної породи становить глибину (товщину) профілю цього грунту. Глибина кожного горизонту в одній і тій самій відміні грунту може бути різна. Наприклад, гумусовий горизонт (Н) в чорноземах буває від 25 до 125 см і більше.

	«Фактор ґрунтоутворення» https://www.youtube.com/watch?v=eUQVkexuwzM

	«Профіль ґрунту та горизонти ґрунту» https://www.youtube.com/watch?v=nEShY_S_KGc&ab_channel=MooMooMathandScience

Основні типи ґрунтового профілю

Чорноземний	Підзолистий	Солонцевий	Болотний
Характерний дерновий горизонт, який в середньому досягає до одного метра. В його товщі переважає процес накопичення гумусу, процес вимивання не має значення. Тому елювіальний горизонт не виражений у типових чорноземах і каштанових грунтах. Ілювіальний – це горизонт вмивання карбонатів, у південних чорнозе-мах і каштанових ґрунтах є підгори-зонт вмивання гіпсу	Слабовиражений гумусовий горизонт, добре виражений елювіальний горизонт, з якого вимиваються не тільки солі, але й колоїди. Ілювіальний – це горизонт вмивання колоїдів, тому що карбонати з грунту цього типу вимиваються повністю	Найхарактерніший підгоризонт вми-вання колоїдів, який відрізняється стовпчастою або призматичною структурою	Торф’янистий верхній горизонт та оглеєний (тобто відновлення окисних сполук заліза) шарів грунту, які утворюють глейові горизонти (B/G і G)

2.4. Гранулометричний склад ґрунту

2.4.1. Гранулометричний склад ґрунту

Мінералогічний склад ґрунту становлять природні хімічні сполуки та самородні елементи. Виділяють дві групи мінералів: первинні та вторинні.

Первинні мінерали – це дрібні уламки щільних порід різного походження, що утворюються під час їх вивітрювання та переходять у дрібнозем. Вони представлені частками понад 0,001 мм. Найпоширенішими первинними мінералами у грунтах є кварц, польові шпати, амфіболи, піроксени і слюди. Ці мінерали становлять основну масу магматичних порід. Так, у крихких породах вміст кварцу досягає 40‒60 %, а в польових шпатах – до 20%. Серед них поширені ортоклаз, іноді трапляються натрієво-кальцієві польові шпати або плагіоклази.

Вторинні мінерали – це мінерали, які утворилися з магматичних порід і первинних мінералів у результаті хімічного й біологічного вивітрювання та наступного ґрунтоутворення. Вони переважно зосереджені у тонкодисперсних гранулометричних фракціях розміром менше 0,001 мм і представлені глинистими мінералами, мінералами оксидів заліза та алюмінію, алофанами, а також: мінералами-солями.

Під гранулометричним складом ґрунту розуміють відсотковий вміст у ньому ґрунтових частинок (агрегатів) різної величини і форми. Самі частинки ґрунту називають механічними елементами, які за походженням бувають мінеральні, органічні та органічно-мінеральні. Гранулометричний склад ґрунтів значною мірою успадкований від відповідних ґрунтотворних порід і у своїх основних рисах мало змінюється у процесі ґрунтоутворення.

2.4.2. Класифікація ґрунтів за гранулометричним складом

У процесі руйнування, транспортування водними, вітровими або силовими гравітаційними потоками та перевідкладання продуктів вивітрювання гірських порід відбувається їх сортування і розподіл на грубоуламкові, піщані, пилуваті або глинисті.

Механічні частинки різної величини мають неоднаковий мінералогічний та хімічний склад. Грубі частинки переважно представлені кварцом, пилуваті ‒кварцом і польовим шпатом, а тонкодисперсні – вторинними глинистими мінералами.

Тверда фаза ґрунту і ґрунтотвірних порід складається із часток різної величини, які називаються гранулометричними (або механічними) елементами.

Механічні елементи – це частинки різної величини, з яких складається тверда фаза ґрунтів і ґрунтотворних порід. Вони містяться у ґрунті та породі у вільному стані (наприклад, у піску) і в агрегатному стані, коли вони з'єднані у структурні окремості – агрегати різної форми, величини та міцності. Адже властивості гранулометричних елементів змінюються залежно від їх розмірів. Близькі за розміром і властивостями частинки ґрунту групуються у фракції (каміння, гравій, пісок тощо). Таке групування ґрунтових фракцій прийнято називати класифікацією механічних елементів (табл. 3).

Таблиця 3

Класифікація гранулометричних фракцій ґрунту (за Н.А. Качинським)

	Фракція	Розмір фракції, мм		Фракція	Розмір фракції, мм
Скелет	Каміння	>3	Пил	Грубий	0,05‒0,01
	Гравій	3‒1		Середній	0,01‒0,005
Пісок	Грубий	1‒0,5		Дрібний	0,005‒0,001
	Середній	0,5‒0,25	Мул		<0,001
	Дрібний	0,25‒0,05	Колоїди		<0,0002

Усі частинки ґрунту, більші за 1 мм, називаються скелетом, а частинки, менші за 1 мм, ‒ дрібноземом.

Розглянемо найхарактерніші властивості механічних фракцій.

♦ Каміння (понад 3 мм) представлене переважно уламками гірських порід. Вони надають ґрунтові небажану властивість ‒ кам'янистість, яка ускладнює використання сільськогосподарських машин і знарядь.

♦ Гравій (3‒1 мм) складається із уламків первинних мінералів. Високий вміст гравію у ґрунтах не перешкоджає обробітку ґрунту, але збільшує водопроникність, зменшує водопідіймальну здатність і вологоємкість, що є небажаним для багатьох сільсько-господарських культур.

♦ Пісок (1‒0,05) складається з уламків первинних мінералів і насамперед із кварцу та польових шпатів. Ця фракція має високу водопроникність, не набухає, не пластична. Тому природні піски, особливо дрібноземисті, вважаються задовільними для багатьох сільськогосподарських культур.

♦ Пил грубий (0,05‒0,01 мм) за мінералогічним складом мало відрізняється від піщаної фракції, тому має деякі властивості піску: не пластичний, слабо набухає, має невисоку вологоємкість. Для середнього пилу (0,01‒0,005 мм) характерний підвищений вміст слюд, які надають фракції особливої пластичності й зв'язності. Ця фракція більш дисперсна, краще втримує вологу, має слабку водопроникність, не здатна до коагуляції. Тому ґрунти, в яких переважає фракція грубого і середнього пилу, схильні до запливання й ущільнення.

♦ Пил тонкий (0,005‒0,001 мм) характеризується відносно високою дисперсністю, складається із первинних і вторинних мінералів. Він схильний до коагуляції і структуроутворення, володіє вбирною здатністю, містить підвищену кількість гумусу. Водночас він має низьку водопроникність, містить багато недоступної для рослин води, схильний до набухання й осідання, липкості, тріщинуватості, щільного складення.

♦ Мул (менше 0,001 мм) складається переважно із високодисперсних вторинних мінералів. Із первинних мінералів у ньому трапляються кварц, ортоклаз, мусковіт. Мулиста фракція відіграє важливу роль у фізико-хімічних процесах, які відбуваються у ґрунті. Вона має високу вбирну здатність, містить багато гумусу, елементів зольного й азотного живлення рослин.

♦ Колоїдна частина ґрунту (менше 0,0001 мм) – найважливіша з погляду формування обмінних властивостей та структури ґрунту.

Частки розміром менше 1 мм називають дрібноземом, який поділяють на фізичний пісок (сума часток, більших 0,01 мм), і фізичну глину (сума часток, дрібніших 0,01 мм). Сума часток, дрібніших 0,001 мм, називається мулистою або тонкодисперсною фракцією.

Механічні фракції грунту

За вмістом фракції фізичної глини визначають назву ґрунту щодо гранулометричного складу (табл.4), а саме: піщаний пухкий, піщаний зв'язний, супіщаний, легкосуглинковий, середньосуглинковий, важкосуглинковий, легкоглинистий, середньоглинистий, важкоглинистий.

Таблиця 4

Класифікація ґрунтів за гранулометричним складом (за М.М. Годліним)

Відсоток фізичної глини <0,01 мм	Назва ґрунту
0‒5	піщаний пухкий
5‒10	піщаний зв'язний
10‒20	супіщаний
20‒30	легкосуглинковий
30‒40	середньосуглинковий
45‒55	важкосуглинковий
55‒65	легкоглинистий
65‒80	середньоглинистий
80‒100	важкоглинистий

Також використовують класифікація ґрунтів за гранулометричним складом, яка запропонована Н.А. Качинським, в основу якої покладено співвідношення фізичного піску та фізичної глини (табл. 5): піщаний (пухкопіщаний, зв’язнопіщаний); супіщаний; суглинковий (легкосуглинковий, середньосуглинковий, важкосуглинковий); глинистий (легкоглинистий, середньоглинистий, важкоглинистий.

Таблиця 5

Класифікація ґрунтів і порід за гранулометричним складом (за І.С. Каурічевим, 1982)

Назва ґрунту, за гранулометричним складом	Вміст фізичної глини (<0,01 мм), %			Вміст фізичного піску (>0,01 мм), %
	грунти			грунти
	підзолисто го типу ґрунто-утворення	степового типу грунто-утворення, а також червоноземи і жовтоземи	солонці, сильно-солонцюваті грунти	підзолистого типу ґрунто-утворення	степового типу грунто-утворення, а також червоноземи і жовтоземи	солонці, сильно-солонцюваті грунти
Піщаний:
пухкопіщаний	0‒5	0‒5	0‒5	100‒95	100‒95	100‒95
зв’язнопіщаний	5‒10	5‒10	5‒10	95‒90	95‒90	95‒90
Супіщаний	10‒20	10‒20	10‒20	90‒80	90‒80	90‒80
Суглинковий:
легкосуглинковий	20‒30	20‒30	15‒20	80‒70	80‒70	85‒80
середньосуглинковий	30‒40	30‒45	20‒30	70‒60	70‒55	80‒70
важкосуглинковий	40‒50	45‒60	30‒40	60‒50	55‒40	70‒60
Глинистий
легкоглинистий	50-65	60-75	40-50	50-35	40-25	60-50
середньоглинистий	65-80	75-85	50-65	35-20	25-15	50-35
важкоглинистий	>80	>85	>65	<20	<15	<35

Наприклад, якщо показник фізичної глини ‒ 25,4%, а фізичного піску ‒ 74,6% у підзолистому типі ґрунтоутворення, то гранулометричним складом ґрунту буде легкосуглинковий.

За гранулометричним складом ґрунти поділяють на «легкі» та «важкі». До перших належать піщані, супіщані та піщано-легкосуглинкові. До других – важкосуглинкові та глинисті.

Легкі ґрунти мають добру водопроникність, гарний повітряний режим, швидко прогріваються, але в них низька вологоємність, вони бідні гумусом, елементами живлення рослин, мають низьку вбирну здатність, низьку стійкість проти вітрової ерозії. Важкосуглинкові та глинисті ґрунти мають велику в'язкість і вологоємність, погані фізико-механічні властивості, але вони мають більше гумусу і поживних речовин. У степових районах структурні й важкосуглинкові та глинисті чорноземи здатні нагромаджувати достатній запас вологи.

2.4.3. Заходи щодо поліпшення та відновлення ґрунтової структури

Від гранулометричного складу ґрунтів значною мірою залежать їх властивості. Піщані та супіщані ґрунти називають легкими, оскільки їх легко обробляються, а суглинкові та глинисті – важкими, тому що їх обробляти пов'язаний зі значними енергетичними затратами. Гранулометричний склад впливає на швидкість просихання ґрунту, визначає опір ґрунтів на ґрунтообробні знаряддя. Істотну роль гранулометричний склад ґрунту відіграє в тепловому режимі ґрунтів: як правило, легкі ґрунти (піщані, супіщані) є теплішими, тобто скоріше навесні розмерзаються і прогріваються, що особливо важливо для умов Полісся; важкі ґрунти (суглинкові та глинисті) краще забезпечені поживними речовинами, ніж піщані та супіщані.

Окремі сільськогосподарські культури в міру своїх фізіологічних особливостей для оптимального росту і розвитку вимагають ґрунтів з відповідним гранулометричним складом. Наприклад, виноград дає найякісніші ягоди на щебенюватих ґрунтах; тютюн – на ґрунтах легкого гранулометричного складу; картопля, баштанні та овочеві культури найкраще ростуть на супіщаних і легкосуглинкових ґрунтах, а пшениця, овес, буряки – на середньо- й важкосуглинкових ґрунтах.

Гранулометричний склад ґрунтів можна змінювати. Для цього піщані ґрунти глинують, а глинисті піскують на фоні високих доз органічних добрив.

Додатково

	«Дослід визначення грунту за гранулометричним складом» https://www.youtube.com/watch?v=hWIC3oSRyRI&ab_channel=ThomasTKtungnung

2.5. Хімічний склад ґрунту

2.5.1. Валовий хімічний склад ґрунтів

Ґрунт є верхнім шаром кори вивітрювання літосфери, а тому в загальних рисах він наслідує її хімічний склад. Як і в гірських породах, у дрібноземі найбільшу частину займає кремнезем. При чому його вміст у процесі вивітрювання і ґрунтотворення зростає до 60‒80%, а в піщаних ґрунтах до 85%. Простежується загальна закономірність: у разі переходу від пісків до суглинків і глин кількість кремнекислоти зменшується, а кількість оксидів феруму, алюмінію, кальцію, магнію – зростає (табл.6). Отже, валовий хімічний склад мінеральної частини ґрунту успадковується від кори вивітрювання і виражає характер процесів ґрунтоутворення.

Таблиця 6

Вміст основних хімічних елементів у літосфері та ґрунті, %

Елемент	Літосфера	Ґрунт	Елемент	Літосфера	Ґрунт
О	47.2	49,0	Mg	2,10	0,63
Si	27.6	33,0	C	0,10	2.00
Al	8.8	7.13	S	0,09	0,085
Fe	5.1	3,80	P	0,08	0,08
Са	3,6	1,37	Cl	0,045	0,01
Na	2.64	0,63	Mn	0,09	0,085
K	2.60	1,36	N	0,01	0,10

Відповідно до таблиці, у літосфері, так і в грунті близько половини займає кисень. Друге місце (майже четверта частина) – кремній. Приблизно десяту частину – алюміній та залізо. Всього лише декілька відсотків займають кальцій, магній, натрій, калій. На всі інші елементи, за винятком вуглецю, припадає менше одного відсотка. Окрім елементів, у ґрунті наявна вода, гази та органічні речовини. Проте необхідно зауважити, що суттєві зміни у вмісті біогенних елементів пов'язані з живою фазою, зокрема, вуглецю в грунтах у понад 20 разів більше, ніж у літосфері, а азоту – у 10. Оскільки водень є елементом води, то і його вміст у педосфері вищий.

Основні елементи живлення – N, Р, К, Са, Мg, S, Fе. Вони становлять 1‒2 або десяті частки відсотка і називаються макроелементами. Мікро- і ультрамікроелементи – це елементи, які засвоює рослина в меншій кількості (табл. 7). Всі елементи живлення, крім азоту, рослини вбирають в окисленій формі (Р₂О₅, К₂О). Тільки азот рослини можуть засвоювати як в окисній (NО₃), так і у відновній формі у вигляді аміаку (NН₄.)

Для розуміння причин формування особливостей валового хімічного складу грунту і його варіювання за профілем завжди необхідно враховувати, що вміст окремих елементів визначається присутністю їх у грунті в складі різноманітних конкретних мінеральних і органічних сполук.

Таблиця 7

Елементи живлення

Групи	Елементи
Макроелементи	О, Н, С, N, Са, S, Р, К, Sі, Мg, Fе, Nа, Сl, Аl
Мікроелементи	І, АS, В, F, Рb, Ті, W, Сr, Nі, Sі, Аg, Со, Ва
Ультрамікроелементи	Rb, Rа

Кремній входить до складу первинних і вторинних мінералів, опалу, халцедону.

Їх накопичення пов’язане з біогенними або гідрогенними процесами. Валовий вміст SiО₂ у грунті коливається від 40‒70% у глинистих грунтах до 90‒98% у піщаних, тоді як у фералітних ґрунтах тропіків може бути і набагато нижчим.

Вуглець є основою специфічної органічної речовини ґрунту – гумусу.

Багато вуглецю може знаходитися в складі карбонатів. Вміст вуглецю в ґрунті коливається від часток відсотка в бідних органічною речовиною піщаних грунтах до 3‒5 і навіть 10% – у багатих гумусом чорноземах (у торф'янистих і торф'яних горизонтах до десятків відсотків).

Кисень входить до складу мінералів і гумусу.

Водень міститься переважно в ґрунтовій волозі та органічних сполуках. Визначає реакцію ґрунтового розчину.

Залізо і алюміній входять до складу первинних і вторинних мінералів, накопичуються в формі гідроксидів та оксидів, беруть участь у процесі структуроутворення.

Багато в ґрунтах міститься й аморфних сполук заліза, особливо різноманітних гідроксидів (гетит, гідрогетит тощо). Загальний вміст у грунті Fe₂O₃ коливається в дуже широких межах, %: від 0,5‒1,0 у кварцово-піщаних грунтах і 3‒5 у грунтах на лесах до 8‒10 у грунтах на елювії щільних феромагнезіальних порід і до 20‒50 у фералітних грунтах і латеритах тропіків. Може бути присутнім і у вільному глиноземі у вигляді різноманітних гідроксидів алюмінію (діаспор, беміт, гідраргаліт) в аморфній або кристалічній формі. Валовий вміст Al₂O₃ у грунтах звичайно коливається від 1‒2 до 15‒20%, а у фералітних грунтах тропіків і бокситах може перевищити 40%.

Кальцій накопичується у формі солей ‒ карбонатів і сульфатів, присутній у тонкодисперсних глинистих мінералах, гумусі, входить до складу обмінно-поглинутих катіонів.

Стабілізує реакцію ґрунтового розчину, закріплює гумусові речовини, бере участь у структуроутворенні. Вміст Са в безкарбонатних суглинистих грунтах 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.

Магній входить до складу глинистих мінералів, особливо монтморилоніту, вермикуліту, хлориту, вміщується в деяких первинних мінералах, входить до складу ґрунтово-поглинального комплексу.

У посушливих умовах акумулюється у ґрунті у вигляді хлоридів і сульфатів. Валовий вміст Mg у грунті звичайно близький до вмісту Са й зумовлений, головним чином, присутністю глинистих мінералів, особливо монтморилоніту, вермикуліту, хлориту.

Калій знаходиться переважно в глинистих мінералах тонкодисперсних фрацій (гідрослюди) та деяких первинних мінералах (біотит, мусковіт, калієві польові шпати).

Є необхідним елементом живлення рослин. Вміст К₂O складає в ґрунтах 2‒3%.

Натрій входить до складу деяких первинних мінералів (натрієвмісні польові шпати).

У посушливих умовах накопичується у вигляді хлоридів або в значних кількостях у складі ґрунтово-поглинального комплексу. Викликає засолення та осолонцювання ґрунтів. Валовий вміст у ґрунті Na₂O знаходиться у межах близько 1‒3%.

Азот входить до складу гумусу, органомінеральних сполук, є обов'язковим елементом живлення рослин.

Так само, як і вуглець, азот майже цілком зв'язаний у грунті з його органічною частиною – гумусом і складає 1/10‒1/20 від вмісту вуглецю. Незважаючи на невелику кількість (не більше 0,3‒0,4, часто 0,1 і менше відсотка), азот відіграє надзвичайно важливу роль у родючості грунтів, тому що він життєво необхідний рослинам, для яких він доступний тільки у формі нітратного й амонійного іонів. Більшість культурних грунтів потребує систематичного внесення цього елемента. У природних умовах поповнення в грунті резервів азоту в доступних для рослин формах здійснюється азотфіксувальними бактеріями. Потреби сільськогосподарських культур в азоті доводиться задовольняти мінеральними і органічними добривами. Мінеральні сполуки вносять переважно у формі амонійних і нітратних сполук, а також сечовини.

Фосфор – складова частина органічної речовини ґрунту.

Накопичується також у формі кислих, середніх та основних солей фосфорної кислоти, переважно з кальцієм, залізом і алюмінієм. Є у грунті в дуже незначних кількостях: валовий вміст P₂O₅ складає не більш 0,1‒0,2%.

Сірка входить до складу гумусу, а також накопичується у вигляді сульфатів кальцію і магнію, особливо за посушливих умов.

Вміст S у грунті звичайно не перевищує декількох десятих відсотка. Сірка в грунті присутня у складі різних органічних сполук як рослинного, так і тваринного походження; у засолених грунтах за наявності значних кількостей сульфатів валовий вміст S може зростати до декількох відсотків. Підвищений вміст сірки у вигляді рухомих сполук може спостерігатися у разі забруднення грунтів промисловими відходами (випадання з опадами газоподібних викидів сполук сірки). У великих фракціях грунту сірка присутня у складі сульфідів (пірит), гіпсу, вторинних сполук заліза (II), що утворюються під час болотного процесу.

Вуглець, азот, фосфор – ці елементи належать до числа найважливіших органогенів. Присутність їх у ґрунті зобов’язана впливу живої речовини.

2.5.2. Перетворення поживних речовин у ґрунті

Кількість азату в ґрунті залежить від процесу мінералізації органічної речовини.

Цей процес проходить за схемою:

білки → гумінові речовини → амінокислоти → аміди → аміак → нітрити → нітрати → молекулярний азот

Амоніфікація – це розклад мікроорганізмами органічної речовини до аміаку. Під дією ферментів, які виділяють мікроорганізми, білкова речовина гідролізується до амінокислот, які під впливом ферментів дезамінази і дезамідази піддаються дезаміназуванню і дезамідазуванню. У результаті цього вивільняється аміак і утворюються органічні кислоти.

Нітрофікація – це процес окислення, який відбувається завдяки життєдіяльності аеробних бактерій та під час якого утворюються нітрати.

У результаті мінералізації органічної речовини утворюється азотний фонд грунту.

Процес відновлення нітратного азоту групою бактерій-денітрофікаторів до газоподібних форм називається денітрифікація.

Процес перетворення сірки в сірководень за участі анаеробної мікрофлори органічної форми, називається сульфофікацією.

Радіоактивність ґрунтів зумовлена наявністю в них радіоактивних елементів. Вона виражається кількістю ядерних розпадів за одиницю часу. У міжнародній системі СІ одиницею кількості радіоактивності є беккерель (1Бк = 1розп/с), а одиницею активності – кюрі (1Кі = Бк).

Залежно від характеру накопичення радіоактивних елементів у ґрунтах розрізняють природну і штучну радіоактивність.

Природна радіоактивність ґрунтів (ПРГ) зумовлюється природними радіоактивними елементами (далі ‒ ПРЕ), які завжди є в ґрунтах і ґрунтоутворювальних породах. Їх поділяють на дві групи: первинні та космогенні.

Первинні ПРЕ – елементи, що надійшли в ґрунт з ґрунтоутворювальних порід або геохімічним потоком з інших територій. Їх поділяють на дві підгрупи. Більша частина проміжних продуктів розпаду – короткоживучі ізотопи – випромінюють в основному альфа-частинки, деякі ‒ бета- і гама-частинки.

До другої групи належать ізотопи «звичайних» елементів, які здатні до радіоактивного розпаду та ін. Найбільшу природну радіоактивність з цих елементів має калій. Валовий вміст ПРЕ залежить від ґрунтоутворювальних порід. Космогенні ПРЕ надходять у ґрунт з атмосфери, де вони виникають у результаті взаємодії космічного випромінювання з ядрами стабільних елементів. До цієї групи належать тритій (³Н), берилій (⁷Ве, ¹⁰Ве) і вуглець (¹⁴С).

Вертикальне розподілення ПРЕ за профілем ґрунту залежить від особливостей ґрунтоутворювального процесу. Так, карбонатні ґрунти мають вищу концентрацію ПРЕ у верхньому гумусному горизонті. Підзолисті, сірі лісові, солонцюваті, оглеєні, навпаки, акумулюють ПРБ в ілювіальних і глейових горизонтах.

Штучна радіоактивність зумовлена забрудненням ґрунтів радіоактивними ізотопами в результаті виробничої діяльності людини. До джерел радіоактивного забруднення належать атомні електростанції, уранові шахти і збагачувальні фабрики, заводи з переробки ядерного палива, сховища радіоактивних відходів, теплові електростанції та ін. Радіоактивні елементи, які мають, порівняно, короткий період піврозпаду (¹¹⁰Ва,¹¹⁴Се, ¹³³І, ⁸⁹Sr та ін.), можуть бути небезпечними під час випадання з атмосферними опадами на поверхню ґрунту. Особливо небезпечними є елементи з тривалим періодом піврозпаду –¹³⁷Сs (T_1/2 = 33 роки) і ⁹⁰Sz (T_1/2 = 28 років).

2.5.3. Шкідливі для рослин речовини в ґрунті та шляхи їх видалення

Хімічний склад ґрунтів впливає на життя рослини. З одного боку, нестача одних речовин може викликати дефіцит елементів живлення рослин, наприклад фосфор, азот, калій тощо, а з іншого ‒ токсичний для рослин надлишок.

Наприклад, кислотність і засоленість ґрунту. Основне природне джерело кислотності ґрунту – органічні кислоти. Вони утворюються під час розкладу рослинних залишків мікроорганізмів без доступу повітря і просочуються в товщу ґрунту з атмосферною вологою. Підкислення ґрунту відбувається також, коли осади вимивають кальцій і магній з кореневоживого шару. Кислоти можуть накопичуватися в ґрунті і від систематичного застосування так званих фізіологічних кислотних добрив (сульфат амонія, хлористий амоній тощо).

Кислотність ґрунту викликають іони водню, які утворюються під час дисоціації кислот і гідролітичних кислих солей, а також поглинуті найдрібнішими частинками ґрунту – колоїдами, які можуть переходити в ґрунтовий розчин. Підвищена кислотність негативно впливає на ріст і розвиток більшості культурних рослин, заважає сприятливому розвитку мікробіологічних процесів у ґрунті. Особливо чутливі до підвищеної кислотності люцерна, пшениця, кукурудза та ін. Шляхи видалення – вапнування.

Також виділяють серед хімічних явищ пов’язаних з ґрунтом, засолення ґрунтів. Засоленням ґрунтів називається збільшення переважного вмісту легкорозчинних солей в ґрунті (понад 0,25%), що призводить до утворення солонцюватих і солончакових ґрунтів. Шляхи видалення – гіпсування.

	«Розкислення ґрунтів ‒ запорука ефективного землеробства!» https://www.youtube.com/watch?v=ELaSLlEC2nQ

2.6. Походження і склад органічної частини ґрунту

2.6.1. Склад органічної речовини ґрунту. Гумусоутворення та гуміфікація

Органічна частина ґрунту – це сукупність живої біомаси й органічних решток рослин, тварин, мікроорганізмів, продуктів їхнього обміну та специфічних новоутворень органічних речовин ґрунту – гумусу. Гумус позитивно впливає на агрофізичні властивості ґрунту, збільшуючи кількість структурних агрегатів, надає орному шару оптимальної будови та щільності, підвищує його водопроникність і водоємність, при цьому ґрунт стає стійкішим проти ерозії. Крім того, до складу гумусу входять фізіологічно активні речовини, які стимулюють ріст рослин, позитивно впливають на водообмін.

Потенціальними джерелами органічної речовини в ґрунті є надземне та кореневе обпадання з дерев’янистих та трав’янистих рослин, біомаса безхребетних тварин та мікроорганізмів. Біомаса зелених рослин (фітомаса) та її річний приріст (первинна продукція) у кілька десятків, а то і в сотні разів перевищує біомасу тварин та мікроорганізмів.

Проте активна життєдіяльність останніх, їх специфічний хімічний склад, високий вміст білків визначають їхню роль у гумусоутворенні та нагромадженні в ґрунті азотних сполук. Так, 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 грунту 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 грунту, 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. За профілем вміст кореневих решток із глибиною зменшується. Ці залишки нерідко використовує грунтова фауна та мікроорганізми, внаслідок чого відбувається трансформація органічної речовини у вторинні форми. Біомаса мікроорганізмів дещо менша, але мікрофлора різноманітніша: частка грибів зменшується, а кількість спорових бактерій та актиноміцетів збільшується. Біомаса безхребетних тварин досягає 12–16 г/м², у якій домінує біомаса дощових черв’яків. В орних ґрунтах джерелом гумусу є пожнивні і кореневі рештки культурних рослин, органічні добрива – гній, торфокомпости.

Розподіл органічної частини ґрунту

Хімічний склад органічних залишків різноманітний. Основну масу їх (75–90%) становить вода. До складу сухої речовини входять вуглеводи, білки, лігнін, ліпіди (жири), воски, смоли, дубильні речовини тощо. Співвідношення цих сполук у різних органічних залишках неоднакове. Так, у складі деревини та хвої багато лігніну, смол, дубильних речовин і мало білків. Розкладання таких органічних речовин відбувається повільно. Залишки бобових трав, навпаки, багаті на білки і завдяки цьому розкладаються швидко.

Процес гумусоутворення (далі ПГ) – це сума біологічних процесів, в яких провідна роль належить синтезу перегнійних речовин (гумусових кислот). У грунті 80 – 90% органічної речовини складає гумус.

Процес гумусоутворення

Процес гумусоутворення – сукупність процесів розкладення органічних залишків і синтезу вторинних форм за рахунок діяльності мікроорганізмів та їх гуміфікація. ПГ включає такі процеси: руйнування органічної залишків; гідроліз органічних залишків, окислювально-відновні процеси, мінералізація, консервація, гуміфікація.

2.6.2. Склад і властивості гумусу

Джерелом гумусу є органічні залишки рослин, мікроорганізмів і тварин, які перебувають у ґрунті або на його поверхні. Швидкість розкладання органічних решток залежить від їх хімічного складу і умов, за яких цей процес відбувається. Джерелами утворення гумусу є органічні рештки рослинного і тваринного походження, мікроорганізми.

Склад органічних решток: вода (75–90%); суха речовина (25–10%). Джерелами утворення гумусу є органічні рештки рослинного і тваринного походження, мікроорганізми.

Склад сухої речовини

Екскременти безхребетних поліпшують структуру ґрунту, оскільки їх накопичення підвищує його біологічну активність. На екскрементах розвиваються бактерії, актиноміцети, гриби, яких тут у десятки разів більше, ніж в оточуючому ґрунті. Безхребетні тварини розкладають майже всі хімічні компоненти рослинних решток. Завдяки симбіозу з мікроорганізмами і широкому набору ферментів у стравоході це прискорює процес трансформації органічної речовини.

Наприклад, білки швидко розкладаються на амінокислоти за участю ферментів протеаз, а розкладання цукрів відбувається за участю ферменту сахарози. Гідроліз крохмалю протікає за участю ферменту амілази. Целюлозу розкладають ті мікроорганізми, що виробляють фермент целюлазу. Ліпіди розкладаються повільніше, ніж білки, вуглеводи та крохмаль. Найповільніше розкладається лігнін. У цьому процесі беруть участь ферменти оксиредуктази, ліази, естерази та лактази.

Поряд з процесами розкладання органічних залишків у ґрунті протікає процес синтезу гумусових речовин. Утворюються вони з «уламків» біологічних макромолекул та їх складових частин – мономерів за участю живих організмів та ферментів. Такий процес перетворення органічних речовин називається гуміфікацією. За сучасним визначенням, гуміфікація – складний біофізико-хімічний процес трансформації проміжних високомолекулярних продуктів розкладання органічних залишків на гумусові кислоти. Гуміфікація – синтез гумусових речовин. Рівень гуміфікації органічних решток залежить від багатьох факторів ‒ це кількість і хімічний склад рослинних решток; водний і повітряний режим грунту; склад ґрунтових мікроорганізмів; реакція ґрунтового розчину; гранулометричний склад тощо.

Повне співвідношення цих факторів і їх взаємодія зумовлюють певний тип гуміфікації органічних решток: фульватний, гуманно-фульватний, фульватно-гуматний і гуматний.

Гумусові речовини як специфічний продукт гуміфікації – це гетерогенна полідисперсна система високомолекулярних нітрогеновмісних ароматичних сполук кислотної природи. Залежно від розчинності ці сполуки поділяють на окремі групи речовин.

Гумусові кислоти – це специфічна група сполук зі змінним складом. Виділяють групи гумінових кислот і фульвокислот. Гумінові кислоти добре розчинні у лугах, слаборозчинні у воді та не розчинні в кислотах. Елементний склад гумінових кислот такий, %: вуглець ‒ 46–62, кисень ‒ 32–38, водень ‒ 3–5, азот ‒ 2–6. Молекула гумінових кислот має складну будову. Ядро молекули складається з ароматичних компонентів, а периферія – з ланцюгів бічних радикалів, що несуть функціональні групи: карбоксильні, фенолгідроксильні, метоксильні, карбонільні, амідні.

Фульвокислоти мають світле забарвлення, розчинні у воді, кислотах, слабких розчинах лугів, в органічних розчинниках. Елементний склад їх коливається, %: вуглець – 40–52, кисень – 42–52, водень – 4–6, азот – 2–6. Водні розчини фульвокислот сильнокислі (рН = 2,6‒2,8), завдяки чому вони енергійно руйнують мінеральну частину ґрунту. Кислотна природа фульвокислот зумовлена карбоксильними та фенолгідроксильними групами, водень яких здатний до обмінних реакцій. Одночасно з гуміновими та фульвокислотами в груповому складі гумусу міститься негідролізований (нерозчинний) залишок – гумін.

Гумін – це сукупність гумінових та фульвокислот, міцно зв’язаних з мінеральною частиною ґрунту і нерозчинних у лугах і кислотах.

Склад гумусових речовин

Виходячи з колоїдної природи гумусу, виділяють активну і пасивну частини.

Активна частина – це рухомий гумус, розчинність якого залежить від насичення ґрунту увібраним кальцієм. Активний гумус депонує в собі поживні елементи для рослин, є фактором утворення агрономічно цінних агрегатів структури ґрунту. Зменшення насиченості ґрунту кальцієм призводить до зменшення щільності активного гумусу, що викликає зміну властивостей ґрунту в негативний бік.

Пасивна частина (пасивний гумус) – це та частина органічних колоїдів гумусової природи, що зазнала «старіння» і міцно утримується фізико-хімічними силами на поверхні тонкодисперсних часток ґрунту.

Найсуттєвішим показником групового складу гумусу та його якості є співвідношення вуглецю гумінових та фульвокислот. За цим показником визначають тип гумусу, який змінюється від фульватного (Сг.к : Сф.к. < 0,5) до гуматного (Сг.к : Сф.к > 2).

2.6.3. Екологічне значення гумусу в ґрунтоутворенні та родючості ґрунту

Гумусні речовини мають дуже важливе значення в ґрунтоутворенні, формуванні родючості, живленні рослин. Роль окремих компонентів гумусу в цих процесах неоднакова, оскільки вони мають різні властивості. Гумінові кислоти надають ґрунтам темного забарвлення навіть за незначного вмісту гумусу. Такі ґрунти, порівняно із світлими, краще поглинають сонячне проміння, мають кращий тепловий режим, що позитивно впливає на ріст і розвиток рослин. Через погану розчинність у воді вони накопичуються у верхньому шарі ґрунту і таким чином формують гумусний горизонт. Основна маса гумінових кислот перебуває в ґрунті в стані колоїдних міцел, що зумовлює підвищення ємкості вбирання цього ґрунту. Що більше у ґрунті міститься увібраних основ, тим більший запас поживних речовин для рослин. Таким чином, рівень родючості ґрунту залежить не лише від кількості гумусу, а й від його якості.

Загальнопланетарна роль ґрунту – акумулятор органічної речовини і пов’язаної з ним енергії. Гумусний горизонт ґрунтів планети вважають особливою енергетичною оболонкою – гумусосферою. Рослинні залишки, надходячи у ґрунт, несуть приблизно 17‒21 кДж енергії на 1 г сухої речовини. Підраховано, що ґрунти, які містять 4‒6% гумусу, а середні запаси його становлять 200‒400 т/га, накопичують на 1га стільки енергії, скільки дають 20‒30 т антрациту.

Енергію органічної речовини ґрунтів використовують мікроорганізми і безхребетні тварини для фіксації азоту та багатьох інших хімічних і біологічних 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 вмістом гумусу мають широкий діапазон фізичної стиглості, тобто їх можна обробляти в широкому інтервалі вологості. Такі ґрунти потребують менших затрат на механічний обробіток. Так, за даними І.В.Кузнєцової, підвищення вмісту гумусу в дерново-підзолистих ґрунтах від 2,5 до 5‒6% сприяє підвищенню оструктуреності ґрунту до 50%. Одночасно збільшуються пористість, вологоємність і ємність вбирання ґрунту.

Важливе екологічне значення мають біологічно активні речовини, що входять до складу органічної частини ґрунту. Гумусні речовини стимулюють ріст кореневих волосків і кореневої системи загалом. Ферментативна активність гумусу зумовлює інтенсивність надходження. СО₂ в приземний шар атмосфери. Підвищення концентрації СО₂ у повітрі інтенсифікує фотосинтез рослин.

Таким чином, органічна речовина ґрунту і пов’язана з нею енергія забезпечують стабільність біосфери. Виснаження запасу гумусу в ґрунтах нашої планети призведе до незворотніх екологічних наслідків. Перед сучасним суспільством стоїть завдання – відродити і зберегти оптимальний гумусний стан ґрунтів. Провідними чинниками збереження та підвищення кількості гумусу в ґрунті є використання органічних добрив (гній) і рослинних решток вирощуваних культур.

	«Що таке гумінові кислоти?!» https://www.youtube.com/watch?v=oKzwgJMy0sQ&ab_channel=DownToEarthFertilizer

2.7. Ґрунтові колоїди. Поглинальна здатність і фізико-хімічна характеристика ґрунтів

2.7.1. Склад ґрунтових колоїдів та їх головні ознаки

Між твердою, рідкою та газоподібною фазами грунту відбуваються постійні процеси взаємодії. Важливіший з них – поглинання твердою фазою різних речовин, що знаходяться в рідкому або газоподібному стані. Це явище поглинання та утримання різних сполук називається вбирною здатністю грунту. Вона має важливе значення не тільки в утворенні та еволюції грунтів, але й в практиці землеробства, обумовлює утримання грунтом різних розчинених сполук, зокрема важливих для життя рослин і мікроорганізмів, елементів живлення.

Основну роль у явищах вбирної здатності грунтів відіграють тонкодисперсні частки розміром менше 0,0002 мм, які називаються колоїдами. Вся сукупність колоїдів у грунті за пропозицією академіка К.К. Гедройца називається грунтово-вбирним комплексом (далі ‒ ГВК). Утворення колоїдів в грунті відбувається або внаслідок подрібнення крупних часток при вивітрюванні, механічній та хімічній ерозії, або конденсаційним шляхом внаслідок сполучення молекулярно подрібнених речовин.

Речовинний склад ґрунтових колоїдів може бути органічним, мінеральним і органо мінеральним.

Органічні колоїди – це гумус, до складу якого входять фульвокислоти, гумінові кислоти та їх солі типу хелатів.

Мінеральні – це глинисті мінерали, колоїдні форми SiO₂, гідроксиди алюмінію, заліза та кремнієвої кислоти.

Органо-мінеральні колоїди утворилися внаслідок з'єднання органічних та мінеральних, наприклад гумусових кислот із глинистими мінералами через кальцій.

Колоїдна частка називається міцелою. Вона складається з ядра, яка є агрегатом молекул цієї речовини. На поверхні ядра знаходиться шар молекул, здатних до дисоціації. Цей шар називають гомогенним. Іони, що безпосередньо знаходяться на поверхні ядра, утворюють так званий потенціал, визначаючий шар, а за ним знаходиться шар компенсувальних іонів, які мають заряд, протилежний потенціал визначаючому шару.

Схема будови колодної міцели

Природа ядра визначає поведінку ґрунтових колоїдів. Ядро колоїдної міцели ‒ це складна сполука аморфної або кристалічної будови різного хімічного складу. На поверхні ядра розміщується шар міцно утримуваних іонів із зарядом – шар потенціал визначаючих іонів. Ядро міцели разом із шаром потенціалвизначаючих іонів має назву гранули. Між гранулою і розчином, який оточує колоїд, виникає термодинамічний потенціал. Під його виливом із розчину притягуються іони протилежного знака (компенсуючі іони). Так, навколо ядра колоїдної міцели утворюється подвійний електричний шар, який складається з шару потенціалвизначаючих іонів і шару компенсуючих іонів. Компенсуючі іони, у свою чергу, розміщуються навколо гранули двома шарами: нерухомим і рухомим.

Нерухомий шар міцно утримується електростатичними силами потенціалвизначаючих іонів. Гранула разом із нерухомим шаром компенсуючих іонів називається колоїдною частинкою. Між колоїдною частинкою і оточуючим розчином виникає електрокінетичний потенціал (дзета-потенціал). Під його впливом знаходиться другий (дифузний) шар компенсуючих іонів, які мають здатність до еквівалентного обміну на іони того самого знака заряду з оточуючого розчину.

Колоїдна міцела електронейтральна. Головна маса її належить гранулі, тому заряд останньої розглядається як заряд усього колоїда.

1. Колоїди, які в потенціалвизначаючому шарі мають негативно заряджені іони та віддисоційовують у навколишній розчин Н+-іони, називаються ацидоїдами (кислотоподібні). До таких колоїдів можна віднести кремнекислоту, гумінові кислоти, а також глинисті мінерали.

2. Колоїди, які мають у потенціалвизначаючому шарі позитивно заряджені іони та віддисоційовують у розчин іони – ОН–, називаються базоїдами (лугоподібними). Колоїди гідроксидів заліза, алюмінію, протеїну залежно від реакції середовища поводять себе то як кислота (ацидоїди), то як основа (базоїди).

3. Колоїди з подвійною функцією називаються амфотерними, або амфолітоїдами.

Так, в умовах кислої реакції середовища висока концентрація у розчині водневих іонів пригнічує дисоціацію алюмінію і Н+– іонів і робить можливим дисоціацію в розчин ОН– – іонів. За лужної реакції гідроксид алюмінію поводить себе як кислота і заряд колоїда стає негативним. Із підкисленням реакції середовища посилюється базоїдна дисоціація амфотерних колоїдів, із підлуговуванням – ацидоїдна. За деякого значення рН, яке називається ізоелектричною точкою, або ізоелектричним рН, колоїд посилає в оточуючий його розчин однакову кількість катіонів і аніонів, перетворюючись на електронейтральний.

Характер дисоціації Аl(ОН) залежно від реакції середовища (за Ремезовим):

а – колоїд електропозитивний, містить обмінні аніони, б – колоїд електро нейтральний,

не містить обмінних іонів, в – колоїд електронегативний, містить обмінні катіони

2.7.2. Поглинальна здатність ґрунту та її види

Про кількість колоїдних речовин у ґрунті можна судити за його гранулометричним та мінералогічним складом, вмістом гумусу. К.К. Гедройц виділив п'ять видів вбирної здатності ґрунту: біологічну, механічну, хімічну, фізико-хімічну.

Вбирна (поглинальна) здатність грунту – це його властивість поглинати різні тверді, рідкі та газоподібні речовини або збільшувати їх концентрацію на поверхні колоїдних часток, деяких мікроелементів. Це так звані фільтри різної модифікації, в дрібних порах яких затримуються всі розчинні у воді речовини, і вода після фільтрації стає чистішою. Вбирну здатність вугілля використали в часи Першої світової війни, коли вперше проти людства були застосовані отруйні гази. Академік Н.Д. Зелінський, шляхом комбінації вати і вугілля винайшов перший протигаз, принцип дії якого застосовується до цього часу. Вбирна здатність ґрунту має важливе значення і для сільського господарства. Перші спостереження про поглинання деяких речовин та використання їх рослинами в період росту були зроблені близько 200 років тому.

У наш час існує багато фактів, які розширюють і поглиблюють теорію поглинання ґрунтом різних речовин. К.К. Гедройц виділив п'ять видів вбирної здатності ґрунту: біологічну, механічну, хімічну, фізико-хімічну.

Біологічна вбирна здатність – це здатність ґрунтових мікроорганізмів та рослин засвоювати та утримувати з ґрунту та повітря різні речовини. Завдяки біологічній вбирній здатності в ґрунті акумулюються зольні елементи та сполуки азоту.

Механічна вбирна здатність – обумовлена наявністю в ґрунті пор, які здатні затримувати суспендовані у воді частки, вона проявляється за фільтрації суспензій через ґрунт. Щільні, важкі, пухкі, з малим вмістом органічної речовини.

Фізична вбирна здатність – це збільшення концентрації молекул різних речовин (газів, парів та розчинних сполук) на поверхні ґрунтових часток за рахунок вільної поверхневої енергії. Фізична вбирна здатність знаходиться в прямій залежності від кількості в грунті колоїдів, мулистій та пилуватій фракціях.

Хімічна вбирна здатність або хемосорбція – це взаємодія в ґрунтовому розчині речовин між собою або твердою фазою ґрунту з утворенням важкорозчинних або нерозчинних у воді речовин, які випадають в осад і так затримуються у ґрунті. Прикладом такого закріплення може бути утворення в грунті гіпсу під час взаємодії сірчанокислого натрію з хлористим кальцієм:

Фізико-хімічна або обмінна вбирна здатність – це властивість грунту поглинати з розчину іони різних дисоційованих речовин. Оскільки в грунті більше від'ємнозаряджених колоїдних часток, він поглинає з розчинів катіони, які добре утримуються на поверхні колоїдних часток. Одночасно в розчин виділяються інші катіони. Тому цей вид вбирання одержав назву обмінної вбирної здатності або полярної адсорбції. Реакція обміну катіонів – зворотна. Загальна схема її може бути такою:

Сума катіонів, що входять до грунтово-вбирного комплексу і здатні до обміну, називається ємністю вбирання або катіонного обміну. Вона позначається символом Е і вимірюється в мг-скв на 100 г грунту.

Ємність катіонного обміну складається з двох показників: суми обмінних основ S, куди входять, головним чином Na, K, Mg, Ca та поглинутого водню Н, вміст якого позначають літерою Н. Таким чином ємність катіонного обміну – це сума всіх катіонів грунту:

Суттєвий вплив має на агрономічні властивості грунтів ступінь насиченості основами (V), тобто відношення суми поглинутих основ S до ємності катіонного обміну Е:

Ступінь насиченості грунтів основами показує, яку частину ємності катіонного обміну займають обмінні основи, виражають у відсотках. Ґрунти, які не містять поглинутого водню (каштанові, бурі, чорноземи) мають ступінь насиченості 100%. У грунтах з гідролітичною кислотністю (поглинутий водень) вона завжди менше 100%, тому їх відносять до групи грунтів, ненасичених основами. Що більше в грунтах поглинутого водню, то менша його насиченість основами. Для різних грунтів вона може змінюватись від 5 до 100%, тим самим свідчить про необхідність вапнування.

Як відомо, грунт ‒ це дисперсне тіло, яке складається з часток різного розміру. Це явище обумовлює важливу властивість грунту – бути пористим тілом, тобто в ньому не весь простір заповнений твердими частками і між ними є певний простір ‒ пори та інші порожнини різного розміру. Вся порожнина в сукупності складає порозність грунту. У різних грунтах і навіть генетичних горизонтах одного грунту величина пористості може коливатись у досить широких межах від 25‒30% загального об'єму грунту до 90% в лісових підстилках та торфовищах. Пори та порожнини грунту в природному стані ніколи не бувають порожніми, вони завжди заповнені або ґрунтовим повітрям, або водою, а найчастіше одночасно і тим, і іншім. Тому в грунті виділяють три головні складові частини або фази: тверду, газоподібну та рідку, які завжди знаходяться в стані постійного зв'язку та взаємозв'язку.

2.7.3. Ґрунтовий поглинальний комплекс та його характеристики

Ґрунтовий поглинальний комплекс (ҐПК) – це сукупність мінеральних, органічних і органо-мінеральних компонентів твердої частини ґрунту (колоїди), які володіють іонообмінною здатністю.

Вбирна здатність (далі ‒ ВЗ) ґрунту як вже зазначалося – це властивість поглинати і утримувати розчинені у воді тверді речовини і гази. У різних ґрунтів вона не однакова. Здатність поглинати речовини з розчину залежить від вмісту в ґрунті колоїдних частинок. Що більше колоїдних частинок, то краща поглинальна здатність. Адже ґрунтові колоїди негативно заряджені, а хімічні елементи, що утримуються в них, мають позитивний заряд – це відбувається за принципом магніту.

Вивчивши закономірності фізико-хімічної вбирної здатності, К. К. Гедройц встановив:

1) катіонний обмін між твердою фазою ґрунту і розчином проходить в еквівалентних відношеннях, тобто кількість катіонів, витіснених з твердої фази і поглинених нею з розчину, еквівалентна (рівновелика);

2) обмін катіонів відбувається дуже швидко, майже миттєво;

3) реакція обміну зворотна

Іони, що мають підвищену енергію поглинання (дво- і тривалентні), міцніше утримуються ґрунтом, ніж одновалентні. Увібрані катіони, їх кількість і співвідношення визначають багато властивостей ґрунту, тому завжди важливо знати склад увібраних катіонів, особливо наявність представників лужноземельних і лужних елементів: Са²⁺, Mg²⁺, Na+, К+. Для більшості ґрунтів характерними увібраними основами є катіони Са²+ і Мg²⁺. Так, у більшості підтипів чорноземів ГВК насичений іонами Са²⁺ і Мg²⁺. У кислих ґрунтах у складі обмінних катіонів є водень (або алюміній) Н+ і Аl+++, у солонцях – натрій – Na+, а у болотних – Fe+++.

Загальну кількість увібраних катіонів виражають у міліграм-еквівалентах на 100 г ґрунту і називають ємкістю катіонного обміну (далі ‒ ЄКО).

Загальну суму увібраних катіонів, здатних до обміну, називають ємкістю вбирання. За К. К. Гедройцем, ємкість вбирання дає певне уявлення про величину вбирного комплексу грунту, для якого вона є постійною. Останні дослідження показали, що ємкість вбирання може дещо змінюватися, проте в природних умовах ці зміни незначні.

	«Катіонний обмін» https://www.youtube.com/watch?v=HmEyymGXOfI&t=40s

Ємкість вбирання того чи іншого грунту залежить від співвідношення у вбирному комплексі між ацидоїдами і базоїдами, реакції середовища, кількості гумусу тощо. Наприклад, що більше у грунті негативно заряджених колоїдних частинок кремнієвої і гумінової кислот на одиницю позитивно заряджених (гідроокис алюмінію або заліза), то вища ємкість вбирання.

Ємність катіонного обміну

У кислих грунтах ємкість вбирання менша порівняно з лужними. Зростає вона зі збільшенням колоїдів у грунті. Органічні колоїди мають значно вищу ємкість вбирання порівняно з мінеральними. На піщаних грунтах вона значно нижча, ніж на глинистих. Вміст у грунті обмінних катіонів виражають у міліграмеквівалентах (1/1000 г-екв) на 100 г грунту. Грам-еквівалентом елемента називають відношення атомної ваги елемента до його валентності.

Величина ємкості вбирання в різних грунтах неоднакова і коливається від 1,2 до 50 мг-екв і більше на 100 г грунту залежно від механічного складу, кількості колоїдів у ньому, вмісту гумусу, активної реакції середовища тощо. Так наприклад, найбільша ємність вбирання характерна для чорноземів типових високогумусованих, де у складі обмінних катіонів переважають іони кальцію та магнію, що становить 50 мг-екв./100 г ґрунту і вище. Для дерново-підзолистих, сірих лісових ґрунтів, жовтоземів, червоноземів з кислою реакцією середовища ємність катіонного обміну низька і дорівнює 4,0-40,0 мг-екв./100 г ґрунту.

На фізичні та фізико-хімічні властивості грунту впливають не тільки величина вбирного комплексу і кількість увібраних катіонів, а й їх склад. Грунти в природному стані містять найбільше таких катіонів, як кальцій, магній, натрій, водень, калій і амоній. Окремі увібрані катіони дуже помітно впливають на ґрунтотворний процес, фізичні властивості й родючість грунту.

Залежно від складу увібраних катіонів К. К. Гедройц всі грунти поділив на насичені та ненасичені основами. До першої групи належать ґрунти, у вбирному комплексі яких переважають катіони кальцію, магнію, натрію, а до другої – ті, в яких разом з кальцієм і магнієм у вбирному комплексі є й катіони водню і алюмінію. Насичені кальцієм і магнієм ґрунти сприятливі для розвитку рослин, мають найкращі фізичні властивості й добре виражену структуру. Грунти, в яких до складу увібраних основ входять катіони водню й алюмінію, вважаються ненасиченими основами (кислими). До ненасичених грунтів належать підзолисті та частково сірі опідзолені ґрунти Полісся і опідзолені чорноземи лісостепової зони. У підзолистих грунтах вміст увібраних катіонів водню коливається у великих межах і часто досягає 40‒70%. Грунти, які містять натрій від 10 до 40, а інколи навіть і до 50% у вбирному комплексі мають лужну реакцію, безструктурні; в них, як і в підзолах, колоїди вимиті з верхніх горизонтів у нижчі і добре виражені елювіальний та ілювіальний горизонти.

Рівень насиченості грунту основами визначають за такою формулою:

де V – рівень насичення грунту основами, %; S – сума обмінних катіонів, мг-екв; Е – ємкість вбирання, мг-екв (у кислих грунтів Е = S+H); Н – гідролітична кислотність, мг-екв.

2.7.4. Кислотність і лужність ґрунтів, їх джерела та заходи боротьби

Реакція грунту зумовлена наявністю і співвідношенням у ґрунтовому розчині водневих (Н+) і гідроксильних (ОН) іонів. Її можна виразити через рН – показник, який є від'ємним логарифмом активності іонів водню у розчині.

Грунти можуть мати кислу (рН<7), нейтральну (рН = 7) або лужну (рН>7) реакцію.

Під кислотністю грунту розуміють його властивість підкисляти ґрунтовий розчин наявними в грунті кислотами та обмінно-поглинутими катіонами водню й алюмінію, здатними під час заміщення в ГПК утворювати гідролітично-кислі солі.

Важливе значення в утворенні визначеної реакції у грунті має характер ґрунтоутворювальної породи. Підзолисті ґрунти, бідні основами, сформувалися на вилугуваних безкарбонатних породах. Ґрунтотворний процес може вплинути на втрати основ і підкислення (підзолистий процес) або на збагачення ґрунту основами (дерновий процес). На формування кислих ґрунтів мають вплив кліматичні умови, які зумовлюють промивний характер водного режиму. Тип рослинності (хвойні ліси, трав'яна рослинність, листяні ліси) також впливає на формування ґрунтів із різного реакцією середовища.

	«Кислотність ґрунту: на що впливає та як визначати?» https://www.youtube.com/watch?v=BtU5t5eDUPw

Кислотність грунту

Сільськогосподарська діяльність людини – виніс елементів живлення з урожаєм, довготривалий обробіток, внесення мінеральних добрив, хімічна меліорація ґрунтів ‒ теж викликають зміну реакції ґрунтів.

	«Кислотність ґрунту (Онлайн школа Макош)» https://www.youtube.com/watch?v=u-m8wrSSruE

Лужна реакція ґрунтових розчинів і водних витяжок може бути спричинена різними за складом сполуками:

1) карбонатами та гідрокарбонатами лужних і лужноземельних елементів, силікатами, алюмінатами, гуматами натрію

Лужна реакція може бути зумовлена аніонами слабких кислот, які переходять із твердої фази ґрунтів у ґрунтові розчини, внаслідок чого водій витяжки можуть виявляти основні властивості. Визначальним моментом у створенні лужної реакції є присутність у ґрунті гідролітично лужних солей слабких кислот і сильних основ: карбонатів натрію і калію, гідрокарбонатів натрію і калію, карбонатів кальцію і магнію, гідрокарбонатів кальцію і магнію. Так само себе ведуть гумати і фульвати лужних металів.

Розрізняють актуальну (активну) та потенційну лужності грунту. Актуальна лужність зумовлена наявністю у ґрунтовому розчині гідролітично лужних солей, при дисоціації яких утворюється гідроксильний іон (ОН). При характеристиці актуальної лужності природних вод і ґрунтових розчиів розрізняють загальну лужність, лужність від нормальних карбонатів і гідрокарбонатів. Ці види лужності розрізняють за граничними значеннями рН. Лужність грунту визначається шляхом титрування водної витяжки або ґрунтового розчину кислотою у присутності різних індикаторів і виражається в міліграм-еквівалентах на 100 г грунту.

Загальна лужність визначається титруванням за індикатором метилоранжем. Лужність від нормальних карбонатів є результатом обмінних реакцій ґрутів, які містять натрій. Вона проявляється також у результаті життєдіяльності сульфатредукуючих бактерій, які відновлюють в анаеробних умовах і в присутності органічної речовини солі натрію з утворенням соди. Визначається вона титруванням у присутності фенолфталеїну.

Потенційна лужність проявляється у ґрунтах, що містять обмінно-поглинутий натрій. За взаємодії ґрунту з вуглекислотою поглинутий натрій у ГПК заміщується воднем і з'являється сода, яка підлуговує розчин:

Сильно лужна реакція несприятлива для більшості рослин. Висока лужність зумовлює низьку родючість багатьох ґрунтів, несприятливі фізичні та хімічні їх властивості. При рН близько 9‒10 ґрунти відзначаються великою в'язкістю, липкістю, водонепроникністю у вологому стані та значною твердістю, зцементованістю і безструктурністю в сухому стані.

Буферність грунтів – це властивість грунту підтримувати постійну реакцію грунтового розчину. Вона залежить від хімічного складу і ємності поглинання грунту, складу поглинених катіонів і властивостей грунтового розчину. Наприклад, що більша гідролітична кислотність ґрунту, то вища його буферність проти підлужування. У той же час ґрунти, які значно насичені основами, наприклад чорноземи та сірі ґрунти, мають високу буферність проти підкислення. Підвищити буферність ґрунтів проти підкислення також можна внесенням великих доз органічних добрив і вапна.

Хімічною меліорацією ґрунту називають комплекс заходів, спрямованих на докорінне поліпшення його властивостей для підвищення продуктивності сільськогосподарських культур. Це заміна небажаних у складі грунтового вбирного комплексу катіонів (водню, алюмінію, заліза, мангану в кислих грунтах і натрію ‒ у лужних ґрунтах на кальцій). Надмірну кислотність ґрунту усувають вапнуванням, а надмірну лужність – гіпсуванням. Хімічну меліорацію проводять до внесення добрив для створення оптимальної реакції грунтового розчину, ліпшого засвоєння елементів живлення з грунту і внесених добрив. Її зазвичай проводять один раз за ротацію сівозміни або за кілька років. Основне цільове завдання – створити високу буферну ємність ґрунтів, що забезпечуватиме їх стійке функціонування за різних умов зовнішніх впливів її навантажень. Хімічну меліорацію грунтів не слід розуміти надто спрощено тільки як спосіб нейтралізації зайвої кислотності чи лужності. Як її складові також треба розглядати способи корінного та запасного збагачення грунтів біогенними елементами, застосування природних і штучних меліорантів (так званих структурних) для створення в ньому стійкого органо-мінерального комплексу, поливні води з добавками відповідних меліоративно активних речовин, залучення в меліоративну дію (наприклад, унаслідок плантажу) внутрішньогрунтових речовинних ресурсів та інших, зокрема й непрямі впливи, що докорінно змінюють агрохімічну якість грунту.

	«Поглинальні властивості ґрунтів» https://www.youtube.com/watch?v=HisqA3chiGs

	«Вивчення поглинанальної здатності грунтів» https://www.youtube.com/watch?v=_Oq_0mtyY4U

2.8. Водні властивості та водний режим ґрунту

2.8.1. Роль і значення води в природі та ґрунтових процесах

Вода – один з основних компонентів ґрунту (рідка фаза) і незамінних чинників, які визначають життєдіяльність організмів. Вода – особлива фізико-хімічна активна система, яка забезпечує фізичні та хімічні процеси у природі, а також є могутньою транспортною геохімічною системою переміщення речовин у просторі. Воді належить важлива роль у грунтоутворенні: процес вивітрювання і новоутворення мінералів, гумусоутворення і хімічні реакції відбуваються лише у водному середовищі; формування генетичних горизонтів грунтового профілю, динаміка окремих процесів, які відбуваються у грунті, також пов'язані з водою.

Рідка фаза ґрунту (ґрунтовий розчин) – це вода в ґрунті з розчиненими мінеральними і органічними сполуками; динамічна фаза, яка має дуже важливе значення для ґрунтоутворення. Під її впливом відбуваються майже всі елементарні ґрунтові процеси. Стан і властивості ґрунтового розчину залежать від водно-фізичних властивостей ґрунту та балансу ґрунтової вологи. Рідка фаза є основним фактором диференціації ґрунтового профілю на горизонти в результаті переміщення розчинів у вертикальному і горизонтальному напрямках.

2.8.2. Форми води в ґрунті, доступність її для рослин

Вода в грунті розміщується в порах і обволікає тверді його частинки. Порції грунтової води, які мають однакові властивості, називаються формами води.

З фізичної точки зору, вода може знаходитись у трьох станах – твердому, пароподібному, рідкому.

Тверда вода – лід, який утворюється за від'ємної температури сезонно або постійно, малоактивний кристалічний стан води. Це потенційне джерело води рідкої й пароподібної, в яку лід переходить під час танення й випаровування.

Стан і форми води в грунті

Пароподібна вода – міститься в грунті за будь-якої вологості в порах, вільних від рідкої води. Її у грунті мало, не більше 0,001%, вона знаходиться у вигляді водяного пару. Ця вода рухається від ділянок з високою пружністю водяного пару до ділянок із нижчою пружністю, із верхніх шарів грунту – в атмосферу, а за певних умов конденсується в рідкий стан. Тобто цей стан води відіграє помітну роль у формуванні водного режиму грунту (вміст її може складати до 150 м куб/га).

Рідка вода – знаходиться в порах, найдоступніша рослинам, найрухоміша, відіграє винятково важливу роль у грунтах. Виділяють хімічно зв'язану, фізично зв'язану та вільну форми рідкої грунтової води залежно від характеру її зв'язку з твердою фазою грунту.

Хімічно зв'язана. Входить до складу твердої фази грунту, не пересувається, не бере участі у фізичних процесах, не випаровується за температури 100 °С, у формуванні водного режиму участі не бере. Ділиться на конституційну – група ОН- у хімічних сполуках типу Fe(OH)₃, кристалізаційну – молекули води в речовинах типу CaSO₄×2H₂О.

Фізично зв'язана (сорбована) ‒ це вода, сорбована поверхнею грунтових часток у вигляді плівки, вона може сорбуватись як із пароподібного, так і рідкого стану. Фізично зв'язана вода за міцністю зв'язку з твердими частинками грунту поділяється на:

а) щільнозв'язану (гігроскопічну) ‒ це вода, поглинена грунтом із пароподібного стану. Властивість грунту сорбувати пароподібну воду називають гігроскопічністю. Ця вода утримується частинками грунту під дуже великим тиском, тому нерухома, дуже ущільнена, густина її досягає 1,5 ‒ 1,8 г/см куб, замерзає за температури ‒78 °С, не розчиняє речовини, не доступна рослинам.

Форми грунтової води та їх відношення до рослин

За фізичними властивостями гігроскопічна вода наближається до твердих тіл.

Кількість води, яка може сорбуватись грунтом, залежить від відносної вологості повітря. Наприклад, за відносної вологості повітря 20‒40% має місце сорбція води безпосередньо грунтовими частинками з утворенням моно-, бімолекулярного шару. Подальше збільшення відносної вологості повітря зумовлює зростання товщини водяної плівки.

Максимальна кількість води, яку може поглинути грунт з пароподібного стану за відносної вологості повітря приблизно 95‒100%, називається максимальною гігроскопічністю (далі ‒ МГ). Що більше в грунті мулистих та, особливо, колоїдних частинок, то більше буде гігроскопічної води. МГ – одна з найважливіших грунтово-гідрологічних констант:

- піщані грунти – 0,5‒1,3%;

- легкосуглинкові – 1,5‒3%;

- важкосуглинкові – 5‒8%;

- глинисті – 10‒12%.

- торф'яні – 18‒22%.

б) пухкозв'язану (плівчасту). Грунт не може сорбувати пароподібну форму більше від МГ, але рідку воду може сорбувати і в більших кількостях. Вода, яка утримується в грунті сорбційними силами зверху МГ – це вода плівкова, або пухкозв'язана. Утворює полімолекулярну плівку навколо грунтових частинок. Товщина її досягає декількох десятків і навіть сотень діаметрів молекул води. Плівкова вода може переміщуватися в рідкому стані від грунтових частинок з більш товстими водяними плівками до частинок, у яких вони тонші. Швидкість її руху декілька сантиметрів на рік. Вміст її у грунті залежить від тих же факторів, що і вміст гігроскопічної. У середньому, для більшості грунтів її кількість складає 7‒15%, деколи в глинистих грунтах досягає 30‒35% і знижується у піщаних до 3‒5%.

Вільна вода ‒ це вода, яка міститься в грунті понад ММВ, знаходиться поза дією сорбційних сил. У грунтах вона присутня у двох формах: капілярна та гравітаційна вода.

Капілярна вода – утримується в грунті в порах малого діаметра (< 8 мм) капілярними (менісковими) силами. Ці сили виникають внаслідок наявності в поверхні рідини ненасичених молекул, які є джерелом надлишкової поверхневої енергії. Це веде до утворення на поверхні рідини нібито плівки, що має поверхневий натяг, або поверхневий тиск, який є різницею між атмосферним тиском і тиском рідини. Капілярна вода рідка, рухома, розчиняє й переміщує речовини, доступна рослинам. Ділиться на капілярно-підвішену, капілярно-підперту й капілярно-посаджену залежно від джерела зволоження грунту.

Капілярно-підвішена вода заповнює капілярні пори під час зволоження зверху (після дощу, поливу). Вона може рухатись у всіх напрямках.

Капілярно-підперта вода утворюється в грунтах під час підняття води знизу від горизонту грунтових вод капілярами на деяку висоту. Може підніматись від 0,5 до 6 м. Висота й швидкість капілярного підняття води залежать від діаметра пор, а значить – від гранскладу, структурності, будови профілю грунту. Так, висота для різних грунтів коливається в межах:

- піщані – 18‒22 см

- супіщані – 100‒150 см

- суглинкові – 150‒300 см

- глинисті – 600‒1000 см

- лес – 250‒350см

- торф – 50‒80 см.

Капілярно-посаджена вода утворюється у шаруватій грунтовій товщі дрібнозернистого шару під час підстилання його виявлено зернистим шаром, над межею зміни цих шарів.

Гравітаційна вода – переміщується в грунті під дією гравітаційних сил, тобто власної ваги, знаходиться поза впливом сорбційних і капілярних сил, рідка, має високу розчинну здатність, рухома, доступна рослинам.

Рух гравітаційної води через грунт називається фільтрацією.

Діаграма утримання вологи частинками ґрунту (збільшене зображення): 1 – гравітаційна вода; 2 – капілярна вода; 3 – плівкова вода; 4 – гігроскопічна (сорбаційна) вода; 5 – частинка грунту; 6 – бульбашка «защемленого» повітря

	«Підготування зразка ґрунту до аналізу та визначення гігроскопічної вологи ґрунту» https://www.youtube.com/watch?v=It2hmtqwEoM

2.8.3. Водні властивості ґрунту, його вплив на ґрунтоутворення та властивості ґрунтів

До найважливіших водних властивостей відносять водопроникність, водоутримувальну здатність та вологоємність ґрунту.

Водоутримувальна здатність – це здатність грунту утримувати воду, яка міститься в ньому, від стікання під дією сили тяжіння; кількісною характеристикою водоутримуючої здатності є вологоємність.

Вологоємність – це здатність ґрунту поглинати й утримувати визначену кількість води.

Водопроникність грунту – це здатність ґрунту всмоктувати і пропускати через себе воду, яка надходить із поверхні.

Водопідйомна здатність ґрунтів – це властивість ґрунтів викликати підняття вміщеної води за рахунок капілярних сил.

Види вологи: легкодоступна, середньодоступна, важкодоступна.

	«Водоутримувальна здатність» https://www.youtube.com/watch?v=TmpsJOZBZOU

У ґрунті вода утримується двома способами: 1) як плівкове покриття на частинках ґрунту; 2) порами між частинками ґрунту. Рух води в грунті проходить через силу тяжіння та капілярну дію. Капілярна дія важлива для утримання води в порах ґрунту. Відзначимо, що капілярна дія сильніше, ніж сила тяжіння. Оскільки капілярна дія сильніша, ніж гравітація, вода ніколи повністю не зникне у профілі ґрунту. Частина води завжди буде «утримуватись» в ґрунті. У маленьких капілярних трубках вода піднімається вище, ніж у великих. Більші капілярні трубки відповідають ґрунтам більш грубої текстури (піски мають великі пори). Менші капілярні трубки відповідають ґрунтам більш тонкої текстури (глина має невеликі пори).

Ілюстрація капілярної дії в порах різного діаметра

Капілярна дія для різного механічного складу ґрунту

Вологоємність – це здатність ґрунту поглинати й утримувати визначену кількість води.

Водопроникність грунту – це здатність ґрунту всмоктувати і пропускати через себе воду, яка надходить із поверхні.

Водопідйомна здатність ґрунтів – це властивість ґрунтів викликати підняття вміщеної води за рахунок капілярних сил.

Види вологи: легкодоступна, середньодоступна, важкодоступна.

2.8.4. Водний режим ґрунту, його типи

Водний режим ґрунту – це сукупність явищ надходження води в ґрунт, її переміщення, збереження, зміни фізичного стану і витрачання з ґрунту.

Водний режим грунту – процеси, пов'язані з надходженням вологи в ґрунт, витратою, переміщенням і зміною її стану.

Мерзлотний – поширений в районах вічної мерзлоти, де влітку розмерзається тільки верхній шар ґрунту, а на певній глибині залягає водонепроникний горизонт.

Промивний – у районах, де коефіцієнт зволоження більший за одиницю і грунт щороку промивається атмосферними опадами до ґрунтових вод.

Періодично-промивний – спостерігають у районах, де ґрунт промивається опадами періодично і лише в ті роки, коли сума опадів перевищує кількість випаровуваної вологи.

Непромивний – поширений у південних степових районах, де товща грунту ніколи не промивається опадами (опади не досягають ґрунтових вод).

Випітний –поширений в районах, де рослини і ґрунт випаровують значно більше вологи, ніж її надходить у вигляді опадів.

Іригаційний – виникає як наслідок поливів.

Регулювання водного режиму ґрунтується на врахуванні ґрунтово-кліматичних умов території і біологічних особливостей вирощуваних культур. Основні заходи регулювання водного режиму – осушення та зрошення.

Накопичувати і зберігати вологу в ґрунті можна за допомогою снігозатримання і затримання талих вод (кулісні посіви, обробіток ґрунту поперек схилу, щілювання тощо), збереження вологи в ґрунті (поверхневе розпушування, боронування, мульчування поверхні, коткування тощо). Важливе значення мають полезахисні лісові смуги та введення в сівозміну чистих парів.

Відведення надлишку води відбувається завдяки осушенню за допомогою дренажної системи відкритого або закритого типу, гребнювання, вирівнювання поверхні ґрунту, вузькозагінної оранки тощо. Найкращим способом осушення перезволожених земель є закритий гончарний дренаж.

2.9. Повітряні та теплові властивості ґрунту

2.9.1. Значення і склад ґрунтового повітря

Грунт – пориста система, що містить суміш газів, яка заповнює вільний від води поровий простір скелетної частини. Повітряна фаза – найдинамічніша складова частина грунту. Кількість і склад грунтового повітря впливає на розвиток і функціонування рослин і мікроорганізмів; розчинність і міграцію хімічних сполук у грунтовому профілі; інтенсивність і спрямованість грунтових процесів. Крім того, грунт поглинає та сорбує токсичні промислові гази, а також очищує атмосферу від технічного забруднення.

Склад ґрунтового повітря непостійний. Ґрунтове і атмосферне повітря розрізняються хімічним складом. До складу ґрунтового повітря входять азот, кисень, вуглекислий газ, інертні гази, аміак, водяна пара, а в анаеробних умовах воно містить ще й метан, сірководень та ін.

Ґрунтове й атмосферне повітря містить неоднакову кількість кисню і вуглекислого газу (табл. 8).

Таблиця 8

Склад атмосферного і ґрунтового повітря

(за Н.П. Ремезовим), відсоток до об’єму

Повітря	Азот	Кисень	Вуглекислий газ
Атмосферне	78,0	21,0	0,03
Ґрунтове	78,8	5,20	0,1‒15

Пояснюється це тим, що в ґрунті відбуваються біологічні процеси, а також процеси окислення і відновлення. Під час розкладу мікроорганізмами органічної маси і дихання коріння інтенсивно поглинається кисень і виділяється вуглекислота. У літній період з 1 м² поверхні ґрунту виділяється за добу від 3 до 10 л (або 6‒20 г) вуглекислого газу. Кількість вуглекислоти в ґрунті значною мірою залежить від його стану. Заболочені ґрунти звичайно містять менше кисню і більше (до 6%) вуглекислоти. Вміст вуглекислоти в ґрунтовому повітрі досить помірно змінюється навіть протягом вегетаційного періоду.

Вміст кисню і вуглекислоти в ґрунтовому повітрі залежить від стану грунту, його аерації, складу рослинності, коливання температури, тиску повітря, дії вітру, рівня залягання ґрунтових і підґрунтових вод, внесених добрив і певною мірою визначається інтенсивністю газообміну. Найбільше впливає на газообмін у ґрунті дифузія газів. Уміст повітря в ґрунті впливає на врожайність сільськогосподарських культур так само, як і вміст вологи та поживних речовин. Тільки структурний грунт має добру повітропроникність і процеси, які відбуваються в ньому, забезпечені достатньою кількістю кисню. У таких грунтах навіть за сильного зволоження не порушується необхідне для рослин співвідношення між вмістом ґрунтового повітря і вологи.

Між ґрунтовим і атмосферним повітрям відбувається постійний газообмін, внаслідок чого склад ґрунтового повітря і повітря надземного шару атмосфери певною мірою поновлюється. Інтенсивність газообміну залежить від зміни температури, барометричного тиску, коливання рівня залягання підґрунтових вод, сили вітру та інших причин. Газообмін у грунті впливає на більшість процесів, які відбуваються в ньому, а саме: активізацію біохімічних процесів; вивітрювання й окислення різних мінералів та утворення доступних форм для живлення сполук рослин; розвиток корисних мікроорганізмів, відбувається шкідливий процес денітрифікації; дихання кореневих систем рослин; розвиток анаеробних процесів з нагромадженням шкідливих органічних сполук, які пригнічують ріст рослин. Дослідні дані свідчать, що зменшення вмісту кисню в ґрунті до 10–15% пригнічує ріст і розвиток коріння різних сільськогосподарських рослин. За даними А. А. Кудрявцевої, добова потреба коріння культурних рослин у кисні для утворення 1 г сухої речовини в середньому становить від 0,35 у кукурудзи до 1,56 мг у гороху. Потреба рослин у кисні, як і в усіх інших речовинах, залежить від їх фази розвитку. Виявлено, що багато кисню в грунті потрібно під час проростання насіння ‒ в разі зменшення вмісту його до 6‒7% різко знижується енергія проростання.

Склад повітря певною мірою впливає на ґрунтовий розчин. Колоїди грунту і ґрунтовий розчин утворюють складну систему, яка відіграє важливу роль у процесах грунтотворення. Якщо в ґрунтовому повітрі збільшується концентрація вуглекислого газу, то ним насичується і ґрунтовий розчин, що підвищує розчинність солей. Це призводить до збільшення в ньому концентрації катіонів і аніонів (зміна реакції грунту). Зміна концентрації тих чи інших іонів у ґрунтовому розчині неминуче порушує рівновагу між вбирним колоїдним комплексом і ґрунтовим розчином.

2.9.2. Форми ґрунтового повітря та повітряно-фізичні властивості ґрунтів

Повітря в ґрунті знаходиться у чотирьох фізичних станах: вільне і защемлене, адсорбоване й розчинне.

Вільне грунтове повітря – це суміш газів і летких органічних сполук, які вільно переміщуються системою грунтових пор і з'єднуються з повітрям атмосфери. Вільне грунтове повітря забезпечує аерацію грунтів і газообмін з атмосферою.

Защемлене грунтове повітря – знаходиться у порах, з усіх боків ізольоване водяними плівками. Тонкодисперсна грунтова маса й компактна її упаковка має найбільшу кількість защемленого повітря. У суглинистих грунтах кількість його досягає понад 12% від загального об'єму грунту, або четверту частину його порового простору. Воно нерухоме, не бере участі в газообміні між грунтом й атмосферою, суттєво перешкоджає фільтрації води в грунті, може спричиняти руйнування грунтової структури під час коливання температури, тиску, вологості.

Адсорбоване грунтове повітря – гази й леткі органічні сполуки, адсорбовані грунтовими частинками на їх поверхні. Що дисперсніший грунт, то більше містить він адсорбованих газів за певної температури. Кількість сорбованого повітря залежить від мінералогічного складу грунтів, вмісту органічної речовини, вологості. Пісок поглинає повітря в 10 разів менше, ніж важкий суглинок: відповідно 0,75 і 6,00 см куб/г. Тонкодисперсний кварц сорбує СО₂ у 100 разів менше, ніж гумус.

Розчинне повітря – гази, розчинені в грунтовій воді. Це повітря обмежено може брати участь в аерації грунту, але розчинні гази відіграють важливу роль у забезпеченні фізіологічних потреб рослин, мікроорганізмів, грунтової фауни, а також фізико-хімічних процесів, які протікають у грунті. Усі чотири грунтові фази – тверда, рідка, газоподібна й жива – тісно пов'язані між собою і знаходяться в складній взаємодії.

Повітряно-фізичні властивості грунтів – це сукупність фізичних властивостей грунтів, які визначають стан і поведінку грунтового повітря у профілі.

Загальною повітроємністю грунтів називають максимально можливу кількість повітря, яка вміщується в повітряно-сухому грунті непорушеної будови за нормальних умов.

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

де Рзаг. – загальна пористість грунту; Рг – об'єм гігроскопічної вологи, %.

Повітроємність грунтів залежить від їх гранулометричного складу, складення, ступеня оструктуреності. Необхідно розрізняти капілярну й некапілярну повітроємність. Грунтове повітря, яке міститься в капілярних порах малого діаметра, характеризує капілярну повітроємність грунтів. Суттєве значення для забезпечення нормальної аерації грунтів має некапілярна повітроємність, або пористість аерації, тобто повітроємність міжагрегатних пор. Вона містить великі пори, ходи коренів і черв'яків у грунтовій товщі. Некапілярна повітроємність (Р_а – пористість аерації) визначає кількість повітря, яка існує в грунтах за їх капілярного насичення вологою. Її розраховують:

де Рк – об'єм капілярної пористості, %.

У добре оструктурених грунтах некапілярна повітроємність досягає найбільших значень – 25‒30%.

Повітровміст – кількість повітря, яке міститься в грунті при визначеному рівні зволоження. Його визначають за формулою:

де Woб. – об'ємна вологість грунтів, %.

Оскільки повітря і вода в грунтах є антагоністами, тому існує чітка від'ємна кореляція між вологою і повітровмістом.

Повітропроникність – здатність грунту пропускати через себе повітря.

Повітрообмін (газообмін), або аерація – це обмін газами між грунтовим повітрям й атмосферою. Аерація визначається великою кількістю факторів як безпосередньо грунтових, так і зовнішніх, а саме:

1) атмосферними умовами – коливаннями температури повітря, зміною атмосферного тиску, кількістю опадів та їх розподілом, інтенсивністю та об'ємом випарування і транспірації води;

2) фізичними властивостями грунту – гранулометричним складом, структурою, станом поверхні, щільністю, кількістю та якістю пор аерації, температурним режимом і режимом їх вологості;

3) фізичними властивостями газів – швидкістю їх дифузії;

4) фізико-хімічними реакціями у грунтах за ланцюгом: поглинаючий комплекс ‒ грунтовий розчин ‒ газова фаза.

сухе середовище	а) дифузія газу в паралельних прямих трубах	б) газообмін серед крупних частинок	в) газообмін серед дрібних частинок
вологе середовище
Дифузія газу

Основним фактором аерації в грунті, газообміну між грунтом й атмосферою є дифузія.

Дифузія – це переміщення газів відповідно до парціального тиску.

2.9.3. Джерела тепла і теплові властивості ґрунту

Тепло відіграє важливу роль у ґрунтотворних процесах – від нього залежить інтенсивність біологічних процесів. Дослідами встановлено, що рослини, які ростуть і розвиваються за невідповідної температури, передчасно старіють, уражуються хворобами, вироджуються, а в листках та корінні їх нагромаджується більше зольних речовин, ніж звичайно.

Основним джерелом тепла в грунті є промениста енергія сонця. Незначна кількість тепла виділяється також під час біохімічного розкладу органічних речовин. На кожний квадратний сантиметр поверхні землі надходить у середньому за одну хвилину 1,946 кал сонячної енергії.

Тепловий режим кожного грунту характеризується променевбиранням, випромінюванням, теплоємністю і теплопровідністю.

Теплопоглинальна здатність – здатність грунтів поглинати та утримувати енергію сонця. Характеризується величиною альбедо – кількістю сонячної радіації, відбитою поверхнею грунту і вираженою у відсотках від сумарної сонячної радіації. Альбедо коливається від 8 до 30%. Залежить від кольору грунтів, їх структурного стану, вологості, характеру поверхні. Темні грунти поглинають більше енергії, ніж світлі, вологі більше, ніж сухі.

Теплоємність – здатність грунту поглинати тепло; кількість тепла в калоріях, необхідна для нагрівання 1 г або 1 см³ грунту на 1°С. Теплоємність залежить від мінералогічного і гранулометричного складу грунту, вмісту в ньому органічної речовини, вологості. Вологий грунт має більшу теплоємність, ніж сухий, а глинистий більшу, ніж піщаний.

Теплопровідність – здатність грунту проводити тепло. Теплопровідність залежить від гранулометричного, хімічного складу, гумусованості, щільності, пористості, ступеня зволоження грунту. Мінеральна частина грунту ліпше проводить його, ніж органічна, вода – ліпше, ніж повітря.

Тепловий режим – сукупність і визначена послідовність явищ теплообміну в системі приземний шар повітря ‒ рослини ‒ грунт ‒ підстилаюча порода, а також сукупність процесів теплопереносу, теплоакумуляції та теплорозсіювання у грунті.

2.9.4. Тепловий режим, його значення і шляхи регулювання

Тепловий режим грунту визначається сукупністю явищ поглинання, переміщення і віддачі тепла, і описується розподілом температур на різній глибині і в різні періоди. Розрізняють добові й річні коливання температур в грунті. Добова динаміка температури різко виражена у перших півметра. Вдень тепловий потік напрямлений зверху вниз; вночі ‒ знизу наверх. Максимум температури спостерігають на поверхні вдень, близько 13 години, мінімум – перед сходом сонця. Річний режим температури грунтів має велику амплітуду коливань і виражений на більшу глибину, ніж добовий. Зона активної дії сезонної динаміки обмежена 3‒4-метровою товщею.

Найбільше коливання спостерігають у верхньому шарі, а мінімальні зміни – на глибині 3‒5 м. Кожному грунтовому типу притаманні свої межі коливання температур на глибині 20 см. Тому основним показником теплового режиму є середня температура на цій глибині за певний період часу. Так, середня температура за теплий період для підзолистих грунтів коливається в межах 6‒10 °С, чорноземів ‒ 11‒15, каштанових ‒ 14‒16 °С. Добовий хід температур має форму синусоїди з максимумом близько 13 год і мінімумом 4‒5 год (перед сходом Сонця), причому добовий перепад температур може досягати 25‒30 °С.

Тепловий баланс для різних грунтово-кліматичних зон неоднаковий. Залежно від середньорічної температури і промерзання ґрунту В.М. Дімо виділяє чотири типи температурного режиму ґрунту: мерзлотний, де середньорічна температура грунтового профілю нижче нуля; довгосезонно-промерзаючий – грунт з глибиною промерзання не менше 1 м і тривалістю промерзання більше 5 місяців; сезонно-промерзаючий – середньорічна температура ґрунтового профілю вища нуля, а тривалість промерзання менше пʼяти місяців і непромерзаючий тип – промерзання ґрунтів не спостерігають.

Регулювання теплового режиму ґрунтів забезпечується різними агротехнічними та лісокультурними заходами. Такі прийоми, як снігонакопичення, прикатування снігу кільчастими котками, посипання його попелом, мульчування темними речовинами, покриття плівкою, створення лісових смуг сприяють прогріванню ґрунту. Навпаки, згрібання снігу і лісових підстилок, вирівнювання, прикатування поверхні посилюють процеси охолодження грунту. Особливо сприятливий вплив на температурний режим грунту чинить створення лісових смуг, глибока оранка, внесення органічної речовини, розпушування, вжиття заходів із cнігонакопичення.

2.10. Родючість ґрунту

2.10.1. Поняття про родючість ґрунту

Основою сільськогосподарського виробництва є грунт (земля). Поліпшення його культурного стану – одна із найважливіших умов підвищення родючості. Головне завдання землеробства передбачає максимальне і раціональне використання ґрунтів як головного засобу виробництва в сільському господарстві, забезпечення росту врожайності сільськогосподарських культур.

Під родючістю ґрунту розуміють здатність ґрунту забезпечувати рослини всіма необхідними умовами росту і розвитку (а не тільки водою й елементами живлення).

Сучасне природознавство розглядає родючість грунту як функцію грунтоутворювального процесу, визначаючи його як здатність грунту до одночасного забезпечення рослин умовами їх нормального росту і розвитку.

О.М. Грінченко (1984) зобразив фактори родючості у вигляді шести‒кутника, у кожному з кутів якого стоїть один із факторів, всі вони зв'язані між собою.

Природні фактори родючості (за О.М. Грінченком)

Родючість ґрунту визначається характером і особливостями усього ґрунтового профілю. Особливо значимими є властивості підґрунтя для багаторічних рослин із глибокою кореневою системою, зокрема деревних. Елементами (факторами) ґрунтової родючості є сукупність фізичних, хімічних й біологічних властивостей ґрунтів.

Рівень ефективної родючості ґрунту, що встановлюється за рівнем урожаю вирощуваних сільськогосподарських культур, залежить не тільки від ґрунту, але й від метеорологічних умов, біологічних особливостей рослин, дії людини. Взаємозв'язок факторів, що визначають урожайність вирощуваних рослин, а, відповідно, і рівень ефективної родючості ґрунту показаний на рисунку.

Умови утворення родючості

Рівень ефективної родючості визначають такі чинники:

• поживний, водно-повітряний, тепловий режими ґрунту, вміст фізіологічно активних речовин, реакція ґрунтового розчину, наявність у ґрунті фітотоксичних сполук тощо;

• метеорологічні умови вегетації рослин (сонячна радіація, кількість і розподіл атмосферних опадів, температурні умови, відносна вологість повітря, вміст у ньому СО₂ , тривалість вегетаційного періоду);

• рослина: сорт, репродукція, якість насіннєвого матеріалу та ін.;

• фітосанітарні умови: бур'яни, шкідники та хвороби культурних рослин;

• антропогенна дія: обробіток ґрунту, технологія вирощування рослин, сівозміни, система добрив, меліоративні та заходи захисту рослин тощо.

Науковці вирізняють шість категорій родючості ґрунту.

Природна – родючість, яку має ґрунт у природному стані без втручання людини.

Штучна – родючість, якої набуває ґрунт у результаті впливу цілеспрямованої діяльності людини (різні види обробітку, внесення добрив, меліорація тощо).

Потенціальна – сумарна родючість грунту, що визначається властивостями, які набуті у процесі ґрунтоутворення в результаті впливу діяльності людини.

Ефективна – частина потенціальної родючості, яка реалізується у вигляді врожаю рослин за певних кліматичних умов і агротехніки.

Відносна – родючість ґрунту відносно певної групи або окремих рослин.

Економічна – економічна оцінка ґрунту у зв’язку з його потенціальною родючістю та економічною характеристикою земельної ділянки.

Відтворення родючості – сукупність природних ґрунтових процесів або системи цілеспрямованих меліоративних та агротехнічних заходів для підтримання ефективної ґрунтової родючості на рівні, що наближається до потенціальної родючості.

Родючість грунту є такою властивістю, яка здатна до відтворення і в природних умовах, і під час сільськогосподарського використання грунту.

Відтворення родючості – сукупність природних ґрунтових процесів або системи цілеспрямованих меліоративних та агротехнічних заходів для підтримання ефективної ґрунтової родючості на рівні, що наближається до потенціальної родючості.

Відтворення родючості може бути розширеним, простим і неповним. Розширене відтворення родючості – це поліпшення сукупності властивостей грунту, які впливають на його родючість. Просте – це відсутність помітних змін сукупності властивостей грунту, які впливають на його родючість. Неповне – це погіршення властивостей грунту, які впливають на його родючість. Це широко розповсюджене як у світі, так і у нашій країні явище має негативні наслідки в природному й соціально-економічному відношеннях.

Зниження родючості грунту відбувається за рахунок трьох основних процесів.

Перший – антропогенна деградація (ерозія, викликана людиною, вторинне засолення та заболочення).

Другий – виснаження грунту (зменшення запасів гумусу, поживних речовин тощо).

Третій – втома грунту (накопичення в ньому різних токсичних елементів, викликаних неправильними сівозмінами, надлишком хімічних засобів тощо).

Для підвищення ефективної та природної родючості треба впроваджувати науково обґрунтовані системи землеробства, що може забезпечити окультурювання ґрунтів.

У ґрунтознавстві прийнятий підхід, який поряд із завданням забезпечення оптимального стану ґрунтових факторів для життя рослин, ставиться й практично вирішується завдання ліквідування чи зменшення дії факторів, що знижують (лімітують) ґрунтову родючість. Низка ґрунтів має не один лімітуючий фактор, а декілька (табл. 9). Наприклад, окрім того, що солонці – мають високу лужність та вміст солей, вони також мають дуже несприятливі фізичні властивості. Звідси витікає необхідність їх комплексної меліорації.

Таблиця 9

Основні фактори, що лімітують родючість ґрунтів

і засоби та прийоми їх зменшення чи усунення

Фактор	Меліоративний прийом
Надлишкова кислотність	Вапнування
Надлишкова лужність	Гіпсування, кислування, внесення фізіологічно кислих добрив
Надлишок солей	Промивання на фоні дренажу скинутих і ґрунтових – підґрунтових вод
Висока глинистість	Піскування, поліпшення структури, глибоке розпушування
Недостатність тепла	Теплові меліорації: мульчування поверхні, снігонакопичення, лісосмуги, плівкові вкриття
Недостатність води	Зрошення, агротехнологічні прийоми накопичення води в ґрунті (наприклад, чиста пара) і захист від випаровування
Недостатність мінерального живлення	Мінеральні й органічні добрива Надлишок води, заболоченість Дренаж осушувальний
Недостатність аерації	Дренаж, поліпшення структури, щілювання
Строкатість мікрорельєфу	Планування поверхні
Великий ухил поверхні	Терасування, смугасто-контурна обробка, перемежовування культур
Незначний корененаселений шар, обмежений серединними шарами ґрунту	Поступове поглиблення із застосуванням плантажу, глибокого розпушування, вибухові меліорації
Різко диференційований на горизонти профіль	Поступове поглиблення корененасиченого шару, ліквідація диференціації глибокою обробкою
Токсикоз хімічний	Хімічні й агротехнологічні меліорації
Токсикоз біологічний	Агротехнологічні й біологічні меліорації, сівозміна, парування

2.10.2. Показники родючості: біологічні, агрохімічні, агрофізичні

Показники родючості ґрунту – це кількісно визначені його властивості, які відіграють важливу роль у повному забезпеченні рослин факторами життя і створенні умов для такого забезпечення. Їх умовно поділяють на біологічні, агрохімічні, агрофізичні.

До біологічних показників відносять вміст і якісний склад органічної речовини в ґрунті, його біологічну активність і очищеність від насіння й вегетативних органів розмноження бур'янів, від шкідників і збудників хвороб сільськогосподарських культур.

До агрохімічних показників родючості й окультуреності ґрунту відносять вміст і режим у ньому поживних речовин, ємність вбирання, суму увібраних основ, ступінь насичення основами, реакцію ґрунтового розчину.

До агрофізичних показників родючості ґрунту відносять його гранулометричний склад, структуру і будову (складення). Вони зумовлюють фізико-механічні й технологічні властивості ґрунту, його водно-повітряний і тепловий режими, напрями та інтенсивність мікробіологічних процесів, які формують режим поживних речовин у ґрунтовому середовищі.

Питання самоконтролю

1. Назвіть сучасне визначення ґрунту.

2. Які дві функції виконують ґрунти у біосфері?

3. Під дією яких факторів відбувається ґрунтоутворення?

4. Роль зелених рослин у процесах ґрунтоутворення.

5. Назвіть роль рельєфу у процесі ґрунтоутворення.

6. Що таке ґрунтоутворення?

7. Назвіть складові ґрунтоутворювального процесу.

8. Які бувають грунтоутворювальні процеси?

9. Морфологічні ознаки ґрунту.

10. Генетичні горизонти.

11. Що таке включення в грунті?

12. Як відрізняється новоутворення від включень у грунті?

13. Що таке профіль грунту?

14. Класифікація ґрунтів за механічним складом.

15. Назвіть розмір тонкодисперсної фракцієї грунту.

16. Механічні елементи грунту.

17. Що означає класифікація механічних елементів грунту.

18. Як відрізняється скелет грунту від дрібнозему?

19. Як називається вмитий генетичний горизонт грунту?

20. Назвіть властивості ґрунтів легкого та важкого гранулометричного складу.

21. Як впливає механічний склад на агрономічні властивості грунтів?

22. Назвати макроелементи, які використовують рослини з ґрунту.

23. Джерела поповнення азоту в ґрунті.

24. За яких умов процес нітрифікації відбувається найінтенсивніше?

25. Що означає процес амоніфікації?

26. Що називають сульфофікацією?

27. Чим викликається штучна радіоактивність ґрунту?

28. Яке значення гумусу в ґрунтоутворенні та родючості грунтів?

29. У чому суть процесу гуміфікації?

30. Джерела органічних речовин у ґрунті.

31. Чому на кислих ґрунтах гумусові речовини не закріплюються в ґрунті і значною мірою вимиваються?

32. Якими властивостями характеризуються гумінові кислоти?

33. Які заходи сприяють збереженню і збільшенню вмісту гумусу в ґрунті?

34. Які властивості мають колоїди?

35. Охарактеризувати органічні та мінеральні колоїди.

36. Що розуміють під кислотністю грунту?

37. Що називають ґрунтовим вбирним комплексом?

38. Які є види вбирної здатності ґрунтів?

39. Якими показниками характеризується ґрунтовий розчин?

40. Як визначається реакція ґрунтового середовища?

41. Що таке лужність ґрунту та її характеристика?

42. Охарактеризувати форми ґрунтової вологи.

43. Що таке максимальна гігроскопічність?

44. Що таке водопідйомна здатність ґрунтів?

45. Що означає водний режим ґрунту?

46. Значення ґрунтового повітря для рослин.

47. Чим відрізняється ґрунтове повітря від атмосферного?

48. Що означає повітроємність грунтів.

49. Якими показниками характеризується тепловий режим грунту?

50. Яке виробниче значення теплоємності?

51. Що розуміють під тепловим режимом ґрунту?

52. На які види поділяється температурний режим ґрунту?

53. Що розуміють під родючістю ґрунту?

54. Які є категорії родючості ґрунту?

55. Які показники родючості ґрунту?

Попередня тема

На початок

Наступна тема