Час як фактор грунтоутворення

В своїх працях В. В. Докучаєв вказував, що сучас-
ні грунти є продукт тривалої і складної геологічної історії земної
поверхні. Грунт не може виникнути миттєво, тривалий час зали-
шатись незмінним, а потім раптово зникнути. Для формування
грунту потрібен певний час.

Процес грунтоутворення, як і будь-який природний процес, має
свій початок, етапи розвитку, певну швидкість і час завершення.

Грунтоутворення починається з моменту поселення живих орга-
нізмів на пухкій вивітреній породі.

В літературі наведено чимало фактів про час, потрібний для
утворення зрілого грунту. Ще В. В. Докучаєв (1883) встановив, що
на вапнякових плитах Староладозької фортеці за 760 років утво-
рився грунт, аналогічний грунтам, які сформовані на різного роду
вапнякових відкладах. На стінах Кам’янець-Подільської фортеці
з 1700 р. до 1930 р. сформувався грунт потужністю 30 см. За дани-
ми шведського грунтознавця О.Тамма, для розвитку підзолистого
грунту (А—10 см; Е—10 см і В—25 см) потрібно 1000—1500 ро-
ків. М. І. Горбунов (1960), вивчаючи вулканічні грунти, встановив,
що на лавах тисячолітнього віку сформувався грунт потужністю
30—40 см.

За спостереженнями багатьох вчених 1 см гумусового горизон-
ту грунту в умовах помірного поясу формується за 100—200 років,
а повний профіль сучасного грунту — від кількох сотень до кількох
тисяч років.

Ознакою завершення формування грунту, досягнення ним зріло-
го стану є чітка диференціація профілю на генетичні горизонти.

Сучасний грунтовий покрив землі різновіковий. Нульовий вік
мають ті ділянки суші, які щойно звільнились від води в результа-
ті морської регресії (Прикаспій, Приаралля), осушення дельт рі-
чок, при будівництві польдеров (Голландія). Нульовий вік мають
також поверхні, вкриті вулканічним попелом сучасних вулканічних
вивержень та відслонення відкритих кар’єрів і насипів.

Грунти, які не досягли повної диференціації і повного розвитку
профілю, називають незрілими, молодими.

В. М. Фрідлянд і Г. А. Буяновський (1977) наводять таку хро-
нологію появи і розвитку деяких грунтів (рис. 11).

Грунти на земній поверхні почали формуватися з появою жи-
вих організмів. Першими організмами на Землі були бактерії, які
з’явилися в нижньопалеозойський період (понад 500 млн років то-
му) Вчені припускають, що під їх впливом формувалися примі-
тивні грунти, подібні до тих, які формуються в наш час в умовах
високогір’я.

У кінці силурійського періоду, коли на Землі з’явилися рослини
псилофіти (400 млн років тому), на планеті розпочався новий етап
грунтоутворення. Під їх впливом на перезволожених узбережжях
морів сформувалися вологі грунти. Ці грунти є найстарішими на
Землі. До нашого часу дійшли викопні рештки цих грунтів (горю-
чі сланці Ленінградської області і Естонії).

В аналогічних умовах формуються подібні грунти і в наш час.
350—360 млн років тому в кінці девонського періоду псилофіти
зникли і на їх зміну прийшли папороті і хвощі. Вони мали корене-
ву систему і в карбоні займали великі території суші з тропічним
і субтропічним кліматом. В таких умовах формувались фералітні
грунти, подібні до сучасних тропічних і субтропічних грунтів. При
добуванні вугілля в Донбасі виявлено грунти, вік яких понад
300 млн років, але вони мають ознаки і властивості сучасних
грунтів.

У пермський період (285—240 млн років тому) відбулися різкі
кліматичні зміни. На значних територіях суші встановився арид-
ний, пустинний клімат, а в інших — холодний гумідний. Вважають,
що інтенсивне випаровування і кріогенні процеси зумовили форму-
вання пустинних, засолених, мерзлотних грунтів. В умовах помірно
холодного вологого клімату почали формуватися грунти, подібні до
підзолистих.

Протягом наступних 120—130 млн років не було умов для ви-
никнення нових грунтів. Лише в еоцені виникли нові природні ланд-
шафти — степи. В цей період почали формуватися чорноземи і каш-
танові грунти.

На початку четвертинного періоду утворилася тундра, а дещо

Млн

Років

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 11. Хронологія появи і розвитку деяких грунтів (за
В. М. Флідляндом і Г. А. Буяновським, 1977).

пізніше виникли сфагнові болота. В цей період почали формува-
тися тундрові грунти і торфово-болотні верхових боліт.

Таким чином, в процесі еволюції органічного світу на Землі
простежується процес виникнення нових грунтів, збільшення їх різ-
номаніття.

Вік грунтів на території Східної Європи відповідає періоду за-
кінчення останнього материкового зледеніння (близько 10 тис. ро-
ків тому) та початку Каспійсько-Чорноморської регресії. У зв’язку
з цим вік чорноземів становить 8—10 тис, років, а вік каштано-
вих — 5—6 тис. років.

Частина II
БУДОВА, СКЛАД І ВЛАСТИВОСТІ ГРУНТІВ

Розділ 7
МОРФОЛОГІЯ І КЛАСИФІКАЦІЯ ГРУНТІВ

У будові грунту виділяють морфологічні елементи,
під якими розуміють природні внутрішньогрунтові тіла, утворення
або включення з чіткими або дифузними межами. Морфологіч-
ними елементами грунту є генетичні горизонти, структурні агрега-
ти, новоутворення, включення і пори. Різняться вони між собою за
формою і зовнішніми властивостями — морфологічними ознаками.
Морфологічними ознаками грунтів є форма елементів, характер їх
меж, забарвлення, гранулометричний склад, взаємне розташування
і співвідношення в просторі твердих часток і зв’язаних з ними пор,
характер поверхні, щільність, твердість, деякі фізичні властивості
(липкість, пластичність). Їх специфіка залежить від фазового скла-
ду грунту.

ФАЗОВИЙ СКЛАД ГРУНТУ

Грунт — багатофазне природне утворення. До його
складу входять такі фізичні фази речовин: тверда, рідка, газова
і жива речовина організмів, які населяють грунт.

Тверда фаза грунту формується в процесі грунтоутворення з
материнської породи і відмерлих решток організмів. До її складу
входять уламки первинних і вторинних мінералів, гірських порід,
рослинних решток, гумусових речовин тощо. Отже, грунт — бага-
токомпонентна органо-мінеральна система. Показниками, які ха-
рактеризують грунт, є механічний, хімічний і мінералогічний
склад, структура, пористість і будова.

Рідка фаза грунту (грунтовий розчин) — волога грунту з роз-
чиненими мінеральними і органічними сполуками. Це динамічна
фаза, яка має дуже важливе значення для грунтоутворення. Під
її впливом відбуваються майже всі елементарні грунтові процеси.
Г. М. Висоцький назвав грунтовий розчин «кров’ю землі».

Газова фаза грунту — грунтове повітря, яке заповнює пори
грунту. У зв’язку з біологічними процесами склад грунтового по-

вітря відрізняється від атмосферного Рідка і газова фази грунту
є антагоністами і тому перебувають у динамічній рівновазі.

Жива фаза грунту — сукупність організмів, які населяють
грунт і беруть безпосередню участь у грунтоутворенні.

Завдяки тісному взаємозв’язку між фазами грунт функціонує
як єдина система.

7.2. ГРУНТОВИЙ ПРОФІЛЬ І ГЕНЕТИЧНІ
ГОРИЗОНТИ

Поняття про грунтовий профіль і профільний ме-
тод вивчення грунтів в науку ввів В. В. Докучаєв в кінці минулого
століття. Основними складовими частинами профілю є генетичні
горизонти. В сучасному грунтознавстві під генетичним горизонтом
розуміють однорідні шари грунту, з яких складається грунтовий
профіль і які різняться між собою зо морфологічними ознаками,
складом і властивостями.

Сукупність генетичних горизонтів називають грунтовим про-
філем. Для кожного природного типу грунтоутворення характерна
своя сукупність горизонтів. Всі горизонти в профілі взаємно по-
в’язані і взаємно зумовлені. Вони формуються в процесі генезису
грунту з материнської породи одночасно як єдине ціле. Отже, про-
філь грунту—це генетична цілісність всіх його горизонтів.

В свій час В. В. Докучаєв виділив в грунті всього три генетич-
них горизонти і позначив їх першими літерами латинського алфа-
віту А В С (А — перегнійно-акумулятивний, В — перехідний, С —
материнська порода). З накопиченням знань про грунти ця номен-
клатура горизонтів стала недостатньою. Над її доповненням і удо-
сконаленням працювали Г. М. Висоцький, К. Д. Глінка, С. О. Заха-
ров, Д. Г. Віленський, Б. Б. Полинов та ін.

У тридцятих роках нинішнього століття український грунтозна-
вець О. Н. Соколовський (1936) запропонував принципово нову си-
стему індексів. Детальніше її розробили його учні (М. К. Крупсь-
кий та інші, 1979). Систему індексів О. Н. Соколовського в наш
час з успіхом використовують в Україні.

Розвиток грунтознавства привів до виділення великої різнома-
нітності генетичних горизонтів різних типів грунтів. На жаль, до
сьогоднішнього дня у грунтознавстві різних наукових шкіл немає
єдиного підходу до діагностики і символіки різних грунтових го-
ризонтів. Далі наведено індексацію генетичних горизонтів, запро-
поновану Б. Г. Розановим (1983), який сподівається, що ця систе-
ма стане загальновизнаною і буде узаконена як стандартна
(табл. 5).

Крім головних символів у всіх системах індексації використо-
вується додаткова символіка, яка розкриває специфіку тихчи ін-

Таблиця 5. Система індексів генетичних горизонтів грунту

	Індекси горизонтів
Назва горизонтів	За систе- мою В.В. Докучаєва	За систе- мою О.Н. Соколовсь- кого	За систе- мою Б.Г. Розанова	Коротка характеристика
Торф’яний	ат	Т	Т	Формується на поверхні в умо вах постійного надмірного зволоження
Торф’яний мінералі- зований	ат	ТС	ТА	Орний торф’яний горизонт змінений осушенням і обро- бітком
Лісова підстилка або степова повсть	Ао	Но, Нл, Нс	О	Шар відмерлих органічних решток рослин і тварин
Дерновий	Ad	Hd	Ad	Формується під трав’янистою рослинністю, половину і біль- ше об’єму становлять коріння рослин
Перегнійний або торфово-перегнійний	А	ТН	АТ	Гумусно-акумулятивний, вміст органічної речовини 15–35%, мулуватий, чорний, постійно або періодично насичений водою
Гумусний	А; А1	Н	А	Гумусно-акумулятивний гори-зонт з вмістом органічних ре- човин до 15%
Орний	АОРН	Н	АОРН	Поверхневий гумусний гори- зонт, змінений обробітком
Елювіальний	A2	Е	Е	Освітлений, білястий, розта-шований під гумусним гори-зонтом (підзолистий, осолоді- лий та ін.)
Ілювіальний (пере-хідний)	В (В1, В2, B3)	І	В	Глинисто-ілювіальний (Bt), залізисто-ілювіальний (Bf), гумусо-ілювіальний (Bh), сольовий (Bsa), гіпсовий (Bcs) та ін.
Глейовий	G	Gl	G	Формується в умовах постій-ного надмірного зволоження, має сизе або оливкове забарв-лення, іноді з іржавими пля-мами
Солонцевий	В1	Sl	Впа	Характерний для солонців, має високий вміст обмінного Na^+
Карбонатний	Вк	Ік, Рк	Вса
Материнська порода	С	Р	С
Підстилаюча порода	D	D	D

 

ших горизонтів. Так, в системі О. Н. Соколовського перехідні гори-
зонти позначають мішаними символами, які складаються з симво-
лів основних горизонтів. Наприклад, Не — гумусно-елювіальний,

Рис. 12. Типи будови грунтових профілів (за Б. Г. Розановим. 1983):
1 — примітивний; 2 — неповнорозвинений; 3 — нормальний; 4 — слабкодиферен-
ційований; 5 — порушений (еродований); 6 — реліктовий; 7 — багаточленний;
8 — поліциклічний; 9 — порушений (перевернутий); 10 — мозаїчний (строкатий).

Іh — ілювіально-гумусний, Egl — елювіально-глейовий, Pk — кар-
бонатна материнська порода та ін.

Отже, українська символіка більше відбиває характерні озна-
ки горизонтів.

Різноманітні природні умови зумовлюють велику різноманіт-
ність грунтових профілів. За характером співвідношення генетич-
них горизонтів всі грунтові профілі поділяють на дві великі групи:

Рис. 13. Схема формування (будови) профілю автоморфних (1)
і гідроморфних грунтів (2).

 

прості і складні. В межах кожної групи виділяють кілька типів
грунтових профілів.

До групи простих профілів належать грунти з примітивним, не-
повнорозвиненим, нормальним, слабкодиференційованим і еродо-
ваним профілями.

До групи складних профілів належать профілі реліктового, ба-
гаточленного, поліциклічного, перевернутого глибоким обробітком,
строкатого (мозаїчного грунтів) (рис. 12). Переважна кількість су-
часних зональних і інтрозональних грунтів мають нормальний тип
будови профілю, який і потрібно детально вивчити.

Залежно від ландшафтно-геохімічних умов формування грунти
поділяють на дві групи: автоморфні і гідроморфні.

Лвтоморфні грунти формуються на добре дренованих вододілах
під впливом низхідного руху атмосферних опадів, які зумовлюють
рух хімічних елементів зверху донизу.

Гідроморфні грунти формуються в умовах близького заляган-
ня грунтових вод. У цьому разі грунтоутворення відбувається під
впливом висхідного руху води, яка періодично або постійно зба-
гачує грунт хімічними сполуками і таким чином формується хіміч-
ний склад грунту. Схеми будови автоморфного і гідроморфного
грунтів наведені на рис. 13.

СТРУКТУРА ГРУНТУ

Механічні частки грунту перебувають в роздільному
(вільному) стані або об’єднуються в структурні агрегати різного
розміру і форми.

Здатність грунту розпадатися на агрегати називають структур-
ністю. Структура грунту— це сукупність агрегатів різної величи-
ни, форми, пористості, механічної міцності і водоміцності, які ха-
рактерні для кожного грунту і кожного горизонту.

Для морфології грунтів велике значення має класифікація
структурних агрегатів. Над цим питанням працювали С. О. Заха-
ров і С. О. Монін. Класифікація структурних агрегатів в сучасно-
му вигляді представлена в табл. 6, а їх зовнішній вигляд на рис. 14.

Форма і розмір структурних агрегатів є діагностичною озна-
кою того чи іншого грунту або окремого горизонту.

Структурні агрегати грунту формуються під впливом ряду фак-
торів: періодичного намокання і висихання, замерзання і відтаю-
вання грунтової маси, коагуляції, надходження гумусу тощо. Ос-
новною умовою цього процесу є наявність тонкодисперсних час-
ток і двовалентних катіонів як коагуляторів. Коагуляція грунтових
колоїдів зумовлює укрупнення часток грунту, формування струк-
турних агрегатів. Третьою важливою умовою структуроутворення

Рис. 14. Найголовніші види структури грунту (за С. О. Захаровим):

І тип: 1 — крупногрудкувата; 2 — середньогрудкувата: 3 — дрібногрудкувата;
4 — крупногоріхувата; 5 — горіхувата; 6 — дрібногоріхувата; 7 — крупнозер-
ниста; 8 — зерниста; II тип: 9 — стовпчата; 10 — призматична: III тип: 11 — сланцювата; 12 — пластинчата; 13 — листувата.

Таблиця 6. Класифікація структурних агрегатів (за С. О. Захаровим, 1931)

 

Рід

Вид

Розмір

Тип А. Кубоподібна — рівномірний розвиток по трьох осях

Макроструктурні агрегати

I. Брилиста — грані і ребра погано ви- ражені, крупні   II. Грудкувата

1. Крупнобрилиста 2. Дрібнобрилиста 3. Крупногрудкувата 4. Грудкувата 5. Дрібногрудкувата

10 см 10—5 см 5—3 см 3—1 см 1—0,5 см

Мікроструктурні агрегати

III. Пилувата — грані і ребра добре ви- ражені IV. Горіхувата — більш-менш правильна форма, поверхня граней рівна, ребра гострі V. Зерниста — більш-менш правильно оформлена, іноді округла з шершави- ми або гладенькими і блискучими гранями

6. Пилувата   7. Крупногоріхувата 8. Горіхувата 9. Дрібногоріхувата 10. Крупнозерниста 11. Зерниста 12. Дрібнозерниста

0,25 см   10 мм 10—7 мм 7—5мм 3—5мм 3—1 мм 1—0,25 мм

Тип Б. Призмоподібна — розвиток переважно по вертикальній осі

VI. Стовпчаста — правильної форми з досить добре вираженими гладеньки- ми бічними вертикальними гранями, з округлою верхньою і плоскою ниж- ньою поверхнями VII. Призматична — з рівними, часто глянцевими поверхнями, гострими ребрами

13. Крупностовпчаста 14. Стовпчаста 15. Дрібностовпчаста     16. Крупнопризматична 17. Призматична 18. Дрібнопризматична

5 см * 5—3 см 3 см     5 см 5—3 см 3 см

Тип В. Плиткоподібна — розвиток переважно по двох горизонтальних осях

VІІІ.Плитчаста — шарувата з розвинени- ми горизонтальними площинами IX. Лускувата — з порівняно невеликими частково зігнутими горизонтальними площинами і часто гострими ребрами

19. Сланцювата 20. Плитчаста 21. Пластинчаста 22. Листувата 23. Шкаралупчаста 24. Грубошкаралупчаста 25. Дрібношкаралуп-часта

5 мм ** 5—3 мм 3—1 мм 1 мм 3 мм 3—1 мм 1 мм

* По довжині вертикальної осі.
** По довжині горизонтальної осі.

 

є наявність гумусних речовин і, зокрема, гумінових кислот, які
склеюють, зцементовують механічні частки грунту. При відсутності
хоча б одного з трьох компонентів структурні агрегати можуть
утворитися, але вони будуть неміцними.

Отже, під агрегатами розуміють сукупність механічних елемен-
тів, які взаємно утримуються в результаті коагуляції. Від ступеня
оструктуреності грунту залежать його фізичні властивості і родю-
чість. Ступінь оструктуреності грунту виражають коефіцієнтом
структурності грунту (К), який визначають за даними ситового
аналізу грунту.

Всі агрегати поділяють на три групи:

мікроагрегати—	< 0,25 мм;
мезоагрегати—	0,25—7 (10) мм;
макроагрегати—	>7 (10) мм.

a

Мезоагрегати вважаються агрономічне цінними. Тому: K = —,

b

де а — кількість мезоагрегатів; b — сума макро- і мікроагрегатів.
Наприклад, грунт (або горизонт) містить макроагрегатів 7,2, ме-
зоагрегатів — 87,3 і мікроагрегатів — 5,5%.

87,3
К = —— = 6,87.

12,7

Чим вище коефіцієнт структурності, тим кращі фізичні властивості
і родючість даного грунту.

Крім цього, в агрономічній літературі є інший підхід до оцінки
структурного стану грунту. Вважають, що з агровиробничої точки
зору найціннішими є структурні агрегати розміром від 1 до 5 мм.
Процентний вміст в грунті агрегатів такого розміру встановлюють.
визначаючи його структурний склад. Добре оструктуреними грун-
тами є ті грунти, що містять 80% і більше структурних агрегатів
розміром 1—5 мм, середньооструктуреними — 50—80% і погано
оструктуреними — менше 50%. Оцінюючи структурний склад грун-
ту, слід брати до уваги вміст макроагрегатів і мікроагрегатів.
Якщо в грунті багато макроагрегатів (більш як 10 мм), то таку
структуру називають брилистою, а якщо багато мікроагрегатів
(0,25 мм) — пилуватою. Важливим в оцінці структури грунту є
визначення її водоміцності. Для землеробства важливо мати не
будь-яку структуру, а певного розміру і міцну проти розмивання.

Якщо в грунті є природні агрегати будь-якої форми, його на-
зивають структурним. Якщо грунтова маса не розпадається на
агрегати, а має сипучість (як пісок), то такий грунт називають
безструктурним.

Чому структурні грунти є високородючими? Над цим питанням
працювало багато грунтознавців (В. Р. Вільямс, К. К. Гедройц.
П. В. Вершинін та ін.). Одержані ними результати свідчать про те,
що в структурних грунтах формуються оптимальні водний, повіт-
ряний, тепловий, поживний, окислювально-відновний і мікробіоло-
гічний режими.

Одночасно з формуванням структурних агрегатів в грунті від-
бувається їх руйнування. Якщо переважає процес руйнування, то
грунт може стати безструктурним і втратити свою родючість. Ос-
новними факторами руйнування структури грунту є частий обро-
біток грунту сільськогосподарськими машинами, випасання худоби
на полях, виснаження грунту на перегній, вилуговування двова-
лентних катіонів та ін.

Працівники сільського господарства приділяють багато уваги
збереженню структури грунту. Основними заходами збереження
і поліпшення структурного стану грунтів є мінімальний обробіток
грунту, захист його від водної ерозії, внесення органічних добрив,
вапнування і гіпсування, вирощування багаторічних трав тощо.

ЗАБАРВЛЕННЯ ГРУНТУ

Забарвлення горизонтів грунту також важлива
морфологічна ознака, яка залежить від фізичних властивостей і
хімічного складу. Недаремно багато типів грунтів названо за їх
забарвленням. Забарвлення грунту — перша морфологічна ознака,
за якою виділяють генетичні горизонти. Всі зміни забарвлення
відбивають зміни властивостей окремих горизонтів профілю грун-
ту. Отже, за забарвленням можна характеризувати як профіль
грунту в цілому, так і окремі його горизонти.

Забарвлення грунту частково успадковується від забарвлення
грунтоутворюючої породи, а частково (інколи значною мірою) на-
бувається в процесі грунтоутворення.

Чорне забарвлення грунту зумовлене, як правило, накопиченням
гумусу і, зокрема, гумінових кислот. Фульвокислоти надають грун-
там світлого забарвлення. Крім гумусу чорного забарвлення грун-
там надають деякі хімічні сполуки: оксид марганцю, деревне ву-
гілля, залізний монтморилоніт, магнетит та ін.

Біле забарвлення грунту залежить від наявності кварцу, као-
лініту, вапна, водорозчинних солей, вівіаніту, гіпсу тощо.

Червоне і жовте забарвлення зумовлюють оксиди заліза; чер-
воне — негідратований гематит і тур’їт; жовте — гідратований ли-
моніт.

Буре забарвлення характерне для грунтів з високим вмістом
іліту, слюди та суміші різних оксидів заліза. Це забарвлення влас-
тиве більшості глинистих мінералів. Крім того, буре забарвлення
формується в результаті змішування чорного, червоного, білого і
жовтого кольорів.

Синє забарвлення мають глейові горизонти, які містять вівіа-
ніт (болотні грунти північних регіонів), інші грунти мають забарв-
лення похідне від синього — сизе різних відтінків. Воно зумовлене
наявністю оксиду заліза (ІІ).

Пурпурове забарвлення вказує на високий вміст оксидів мар-
ганцю. Трапляється дуже рідко.

Оливкове (зелене) забарвлення характерне для грунтів з над-
мірним зволоженням, які містять зеленуваті глинисті мінерали з
увібраним залізом.

Зазначені забарвлення в чистому вигляді в грунтах існують
рідко. Частіше вони зміщуються і утворюють перехідні кольори,
що свідчить про змішаний склад грунтової маси.