Основи теорії утворення ґрунтів

Тип работы:
Контрольная
Предмет:
Геология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ЗМІСТ

Вступ

1. Фактори ґрунтоутворення

1.1 Гірські породи як ґрунтоутворюючий фактор

1.2 Біологічні фактори ґрунтоутворення

1.3 Клімат як фактор ґрунтоутворення

1.4 Рельєф як фактор ґрунтоутворення

1.5 Час як фактор ґрунтоутворення

1. 6 Виробнича діяльність людини як ґрунтоутворюючий фактор

2. Загальна схема ґрунтоутворення

2. 1 Стадійність ґрунтоутворення

2.2 Процеси ґрунтоутворення

Висновок

Література

Вступ

Тема контрольної роботи «Основи теорії утворення ґрунтів» з дисципліни «Ґрунтознавство».

Ґрунтознавство — наука про грунт, його утворення (генезис), будову, склад, властивості, закономірності географічного поширення, взаємозв'язок з навколишнім середовищем, роль у природі, шляхи й методи його меліорації, охорону і раціональне використання у народному господарстві.

Ґрунтознавство є самостійною галуззю природознавства. Як наукова дисципліна сформувалась у кінці XIX ст. завдяки працям видатних вчених В.В. Докучаєва, П. А. Костичева, М.М. Сибірцева, їхніх учнів і послідовників.

1. Фактори ґрунтоутворення

ґрунтоутворення фактор теорія

Процес ґрунтоутворення — це процес перетворення гірських порід в якісно новий стан — грунт під впливом комплексу факторів.

Вчення про фактори ґрунтоутворення створив В.В. Докучаєв. Він показав, що грунт формується під впливом клімату, рослинності, ґрунтоутворюючих порід, рельєфу та часу. Ці фактори діють на всій теріторії суші, тому вони називаються глобальними факторами ґрунтоутворення. Пізніше В.Р. Вільямс виділив ще один фактор ґрунтоутворення — виробничу діяльність людини. Виробнича діяльність людини — це локально діючий фактор.

В.В. Докучаєв писав, що всі агенти — ґрунтоутворювачі мають однакове значення в процесі ґрунтоутворення. Для того, щоб вивчити грунт, необхідне знання всіх ґрунтоутворюючих факторів.

1.1 Гірські породи як ґрунтоутворюючий фактор

Роль грунтоутворючих порід як фактора ґрунтоутворення полягяє в тому, що вони є матеріалом, з якого утворюється грунт. Материнські породи передають ґрунтам свій гранулометричний, мінералогічний та хімічний склад.

Основними ґрунтоутворюючими породами є продукти вивітрювання гірських порід.

Вивітрювання (гіпергенез) — процес руйнування гірських порід і мінералів під впливом деяких природних факторів (повітря, води, коливання температури і живих організмів). При цьому утворюються інші породи і синтезуються нові мінерали. Вивітрювання — це сукупність складних і різноманітних процесів, кількісних і якісних змін гірських порід. Горизонти гірських порід, де відбувається процес вивітрювання, називають корою вивітрювання. Потужність її буває від кількох сантиметрів до 2−10 м.

Характер руйнування гірських порід і, як правило, склад продуктів вивітрювання залежать від умов навколишнього середовища та від мінералогічного складу самої породи. Геохімічними дослідженнями доведено, що при вивітрювання кислих порід формуються піски і супіски, середніх — суглинки і основних — важкі суглинки і глини. Всі названі пухкі відклади мають певні фізичні і фізико-механічні властивості, які дають змогу для перебігу процесів ґрунтоутворення. Цим відрізняються від невивітрених скельних порід.

Як правило, сучасні грунти формуються на складних комплексах продуктів вивітрювання. Найпоширенішими ґрунтоутворюючими породами є пухкі відклади четвертинного періоду. Вони різноманітні за складом, будовою, властивостями, що певним чином впливає на ґрунтоутворення і рівень родючості грунту. Нижче розглянуті найбільш поширені ґрунтоутворюючі породи.

Елювіальні відклади — різноманітні за складом продукти вивітрювання корінних порід, що залишились на місці утворення.

В.А. Ковда (1973) наводить вісім різновидностей елювіальних порід. Найпоширенішими з них є дрібноземний карбонатний елювій. Первинний елювій поширений на вивержених породах, зокрема, в Монголії, Вірменії і Криму; вторинний (неоелювий) — на великій території Європи і Азії у вигляді лесу, лесовидних і сиртових суглинків. Вони наче ковдрою вкривають підстилаючи корінні породи і тому їх називають покривними.

Леси мають палеве або бурувато-палеве забарвлення і пилувато-суглинковий механічний склад. Їм властива карбонатність, пористість, борошнистість, добра водопроникність. Хімічний склад і фізичні властивості лесу дуже сприятливі для росту рослин.

Лесовидні суглинки містять менше карбонатів, трапляються і безкарбонатні. Вони крупнозернисті, часто шаруваті, з меншою борошнистістю і пористістю.

Леси поширені в основному в Україні, південних регіонах Росії, в Середній Азії, в центрі Північної Америки; лесовидні суглинки — в Білорусі, Центральній Нечорноземній зоні Росії та в інших районах. На цих породах сформувались чорноземні, сірі лісові, каштанові та сірі пустинно-степові грунти.

Пролювіальні і делювіальні наноси формуються в передгірських районах і в підніжжях гір. На них формуються різноманітні грунти. В Передкарпатті та в Карпатах на таких відкладах формуються бурі лісові грунти.

Льодовикові відклади (морена) злягають невеликими островами на підвищених елементах рельєфу Українського Полісся. Великі площі ці відклади займають на півночі європейської частини Росії та в Західному Сибіру.

Льодовикові відклади утворені з неоднорідного уламкового матеріалу, переважно суглинкового складу з включенням гравійного піску, гальки, валунів. За хімічним складом морена буває карбонатна і безкарбонатна. На карбонатній морені утворені дерново-карбонатні, слабко- і середньо-підзолисті грунти. На безкарбонатній — середньо- і сильно-підзолисті грунти. За наявності великої кількості валунів агрономічні властивості грунту значно погіршуються.

Водно-льодовікові (флювіогляціальні) відклади займають велику територію в тайгово-лісовій зоні європейської частини Росії, Білорусі, Польщі, Прибалтиці. В Україні вони займають 10,5% території республіки. Їх утворення пов’язане з діяльністю потужних льодовикових потоків.

Флювіогляціальні відклади являють собою шаруватий сортований матеріал піщаного, супіщаного, подекуди суглинкового механічного складу світло-жовтого або світло-сірого забарвлення. Основною складовою частиною їх є кварц з домішками зерен польового шпату. Подекуди в піщаній масі трапляються прошарки дрібної гальки і валунчики кристалічних порід. Механічний і хімічний склад цих відкладів є несприятливим для формування високородючих ґрунтів.

Озерно-льодовикові відклади поширені в північно-західній частині європейської території Росії. Вони сформувались в пониженнях стародавнього рельєфу і мають глинистий механічний склад (шаруваті стрічкові глини прильодовікових озер). Формування озерних відкладів супроводжувалось накопиченням водорозчинних солей, карбонатів і гіпсу. При пересиханні озер утворюються солончаки.

Алювіальні відклади поширені в заплавах річок (заплавний алювій). За віком розрізняють сучасні і стародавні алювіальні відклади. Для них характерна диференційованість за розміром часток і шаруватість. Механічний склад алювіальних відкладів залежить від їх положення відносно русла річки. Так, в прирусловій частині заплави формуються гравійно-галечникові і піщані відклади, в центральній частині - піщані, в притерасній — супіщано-глинисті. На алювіальних відкладах формуються високородючі заплавні грунти. В Україні вони займають близько 9% території.

Глини різного походження на території України теж часто є ґрунтоутворюючими породами. Здебільшого вони поширені на схилах балок, терас, в долинах річок тощо.

Крім того, ґрунтоутворюючими породами в Україні є продукти вивітрювання твердих карбонатних порід (Південний Берег Криму), пухкі продукти вивітрювання магматичних порід (Приазовська і Придніпровська височини), продукти вивітрювання пісковиків (Донбас, Крим, Карпати), продукти вивітрювання глинистих сланців (Донбас, Крим, Карпати)

Механічний склад ґрунтоутворюючої породи має важливе значення в процесі формування грунту. Крім того, мінералогічний і хімічний склад безпосередньо впливає на хід елементарних процесів, що відбуваються у ґрунті. Залежно від цього грунт набуває певних фізичних і фізико-механічних властивостей, які зумовлюють його агровиробничу характеристику.

Так, піщані і супіщані ґрунти легко обробляти сільськогосподарськими машинами. Тому їх називають легкими ґрунтами. Вони мають сприятливий повітряний режим, високу водопроникність, швидко прогріваються. Одночасно вони мають ряд негативних властивостей, а саме: низький вміст гумусу і поживних речовин (внаслідок інтенсивного промивання), низький ступінь оструктуреності, незначну ємкість вбирання катіонів, легко піддаються ерозії тощо.

Ґрунти, сформовані на глинистих породах, називають важкими. Вони мають високу вологоємкість і водоутримуючу здатність. Як правило, вони багаті на гумус і легкодоступні елементи живлення. В таких грунтах при наявності необхідних умов інтенсивно відбувається процес формування структурних агрегатів.

Якщо глинисті ґрунти з тих чи інших причин є безструктурними, вони мають несприятливі фізичні властивості. Докорінне поліпшення механічного складу ґрунту здійснюють шляхом глинування піщаних і піскування глинистих ґрунтів з одночасним внесенням високих доз органічних добрив.

Мінералогічний і хімічний (елементарний) склад ґрунтоутворюючих порід значною мірою впливає на характер і спрямованість хімічних реакцій, перерозподіл хімічних елементів по профілю ґрунту, тобто на геохімію ґрунтоутворення. Все це певним чином впливає і на інші процеси ґрунтоутворення. В результаті на обмеженій території, яка має ділянки, вкриті різними ґрунтоутворюючими породами, формуються різні типи або підтипи ґрунтів.

1.2 Біологічні фактори ґрунтоутворення

Процес ґрунтоутворення починається з моменту поселення живих організмів на гірській породі. Вони засвоюють елементи літосфери, воду і елементи атмосфери, включають їх у метаболізм і повертають у грунт в інших формах і співвідношеннях. Отже, в результаті життєдіяльності організмів виникають малий біологічний кругообіг речовин, а також ґрунтові цикли кругообігу цілого ряду хімічних елементів (C, O, H, N, P, S та ін.).

Життєдіяльність всіх організмів, що населяють грунт (мікроорганізми, рослини, тварини), та продукти їх життєдіяльності здійснюють найважливіші елементарні процеси ґрунтоутворення — синтез і розкладання органічної речовини, руйнування і новоутворення мінералів, перерозподіл і акумуляцію речовин тощо. Все це визначає загальний хід процесу ґрунтоутворення і формування родючості ґрунту.

Грунт одночасно населяють представники всіх чотирьох царств живої природи — прокаріоти, гриби, рослини, тварини. Проте функції організмів кожного царства в ґрунтоутворенні різні.

Мікроорганізми, які населяють грунт, дуже різноманітні за складом і за характером біологічної діяльності. Тому їх роль у формуванні ґрунтів надзвичайно складна і різноманітна. Мікроорганізми існують на Землі мільярд років, вони є найстародавнішими ґрунтоутворювачами, бо з’явились на землі задовго до появи вищих рослин і тварин. Крім ґрунтоутворення їх діяльність значною мірою визначає властивості осадових порід, склад атмосфери і природних вод, геохімічну історію багатьох елементів (C, O, H, N, P, S та ін.). В біосфері вони здійснюють такі процеси, як фіксація атмосферного азоту, окислення аміаку і сірководню, відновлення сульфатів і нітратів, акумуляцію сполук заліза і марганцю, синтез в ґрунтах біологічно активних речовин — ферментів, вітамінів, амінокислот тощо. Мікроорганізми беруть безпосередньо участь в руйнуванні мінералів і гірських порід в процесі біологічного вивітрювання.

Проте основною функцією мікроорганізмів в ґрунтоутворенні є розкладання органічних решток рослинного і тваринного походження до гумусоутворення і повної мінералізації.

Основна маса мікроорганізмів зосереджена в горизонті поширення кореневих систем на глибині 10−20 см. Їх чисельність в 1 г ґрунту десятки і сотні мільйонів штук. Загальна маса мікроорганізмів орного горизонту (25−30см) становить 10 т/га. Високородючі окультурені ґрунти містять найбільше мікроорганізмів.

У процесі ґрунтоутворення беруть участь бактерії, водорості, лишайники, амеби, мікронематоди, джгутикові, війчасті, гриби і актиноміцети. Є дані про присутність в ґрунтах неклітинних форм мікроорганізмів (вірусів, бактеріофагів).

Вищі рослини. Ознайомлення з роллю мікроорганізмів у ґрунтоутворенні свідчить про те, що вони самі по собі ще не створюють грунт. Формування ґрунту можливе лише при поселенні на материнській породі продуцентів органічної речовини. Такими продуцентами на Земній кулі є вищі рослини. Саме цим організмам і належить провідна роль у процесах ґрунтоутворення. Відмерлі рештки вищих рослин, перетворені мікроорганізмами і тваринами, становлять основну масу органічної частини ґрунту. Отже, зелені рослини — основне джерело органічних речовин для ґрунтоутворення.

Зелені рослини суші щороку продукують близько 5. 31011 т біомаси. Частина цієї біомаси у вигляді відмерлих решток коренів і надземних органів щорічно надходить у грунт. Кількість біологічної маси, яка надходить у грунт, залежить від типу рослинності і кліматичних умов. Частина рослинного опаду розкладається мікроорганізмами, а друга частина накопичується у вигляді лісової підстилки і степової повсті.

Засвоєння хімічних елементів ґрунту корінням вищих рослин, синтез органічних речовин, повернення їх у грунт і розкладання їх мікроорганізмами є основними ланками біологічного кругообігу речовин. З раніше зазначеного видно, що зелені рослини — основний агент біологічного кругообігу, а грунт виступає його ареною. В цьому полягає друга функція рослин як ґрунтоутворювачів.

У процесі життєдіяльності рослини здійснюють біогенну міграцію хімічних елементів в системі грунт-рослина-грунт. При цьому значна частина зольних елементів, а також азоту акумулюється у верхньому горизонті грунту. В цьому разі рослини виступають як концентратори хімічних елементів. Це третя функція рослин у ґрунтоутворенні.

Тварини. У процесах ґрунтоутворення беруть участь представники таких типів тварин: найпростіші, черви, молюски, членистоногі і ссавці. За розмірами ґрунтову фауну поділяють на чотири групи: нано-, мікро-, мезо- і макрофауну. Кожна група тварин пристосована до певних умов життя, до певної взаємодії з навколишнім середовищем. Загальні запаси зоомаси в ґрунтах щодо фітомаси незначні - в середньому 1−2%.

Головною функцією тварин в біосфері і ґрунтоутворенні є споживання, первинне і вторинне руйнування органічних речовин, перерозподіл запасу енергії і перетворення її на теплову, механічну і хімічну.

Серед тварин, що населяють грунт, переважають безхребетні. Їх сумарна біомаса в 1000 разів перевищує загальну біомасу хребетних. В ґрунтах живуть дощові черви, енхітреїди, кліщі, ногохвостки та ін. Поїдаючи рослинні рештки, вони значно прискорюють біологічний кругообіг речовин.

Серед безхребетних особливо важливу роль у ґрунтоутворенні відіграють дощові черви. Вони поширені в ґрунтах різних ґрунтово-кліматичних зон. Їх кількість на 1 га ґрунту може досягати кількох мільйонів особин.

Діяльність дощових червів в ґрунтоутворенні різноманітна, вони утворюють у ґрунті густу мережу ходів, що поліпшує його фізичні властивості: пористість, аерацію, вологоємкість. Продукти життєдіяльності дощових червів — капроліти поліпшують структурність ґрунту і підвищують водоміцність структурних агрегатів. Грунт, багатий на дощових червів, має низьку кислотність, високий вміст гумусу та інші позитивні властивості. Підраховано, що дощові черви перемішують весь поверхневий горизонт ґрунту за 50 років.

У ґрунтах живе значна кількість личинок різних комах, терміти, мурашки та ін. Вони також інтенсивно перемішують ґрунтову масу, утворюють в ній велику кількість ходів і цим самим поліпшують водні і фізичні властивості ґрунту.

Серед хребетних тварин активну участь у процесах ґрунтоутворення беруть степові гризуни (полівки, бабаки, кроти, ховрахи та ін.). Вони будують глибокі нори і довгі ходи в ґрунті. Об'єм ґрунту, який вони перемішують, досягає кількох сотень кубічних метрів на 1 га. Інтенсивне перемішування ґрунтової маси землерийними тваринами зумовлює не лише фізичні, а й глибокі хімічні зміни. Ґрунтова маса, внесена з глибин на поверхню, змінює хімічний склад верхніх горизонтів ґрунту.

1.3 Клімат як фактор ґрунтоутворення

Клімат є один з основних факторів ґрунтоутворення і географічного поширення грантів. Про різнобічний вплив його на ґрунтоутворення зазначав ще В.В. Докучаєв. Тепер відомо, що клімат впливає на ґрунтоутворення як прямо (визначає гідротермічний режим ґрунту), так і опосередковано — через рослинність, мікроорганізми і тварин.

Основними кліматичними факторами, які впливають на процеси ґрунтоутворення, є сонячна радіація, атмосферні опади і вітер.

Сонячна радіація. Сонячне світло, яке приносить теплову енергію на поверхню Земної кулі, є основним джерелом енергії для життя і ґрунтоутворення. Сонячна енергія, увібрана ґрунтом, витрачається на такі процеси, як нагрівання, випарування, транспірація, фотосинтез, синтез гумусу тощо.

Теплові умови ґрунтоутворення на нашій планеті дуже різноманітні, але в загальних рисах вони зумовлені величинами радіаційного балансу, які корелюють з такими показниками, як середньорічна температура і сума активних температур (табл. 1).

Високі середньорічні температури (+32; +35С) характерні для тропіків, найнижчі - для полярних областей. Різниця середньорічних температур на Землі досягає 60−70С.

Сума активних температур використовується для агрономічної і ґрунтової оцінки територіального термічного режиму. Для трав’янистої рослинності активними є температури вище +5С, для лісової - вище +10С.

Таблиця 1

Планетарні термічні пояси

Пояс

Середньорічна

температура

повітря, °С

Радіаційний

баланс,

кДж/(см2?рік)

Сума активних температур, °С, за рік на південній межі поясів

Полярий

— 23 — 15

21 — 42

400 — 500

Бореальний

— 4 + 4

42 — 84

2400

Суббореальний

+ 10

84 — 210

4000

Субтропічний

+ 15

210 — 252

6000 — 8000

Тропічний

+ 32

252 — 336

8000 — 10 000

Середньорічна температура, величина радіаційного балансу і сума активних температур за рік збільшуються від полярних областей до тропічних. Природно, що в цьому ж напрямку збільшуються інтенсивність вивітрювання, синтез органічної маси, активізується життєдіяльність тварин і мікроорганізмів. У тому ж напрямку підвищується інтенсивність ґрунтоутворюючих процесів: руйнування мінералів, розкладання органічних решток, синтез гумусних кислот тощо. За високих середньорічних температур утворюється більше глинистих часток як продукту інтенсивного вивітрювання.

Температура ґрунту впливає на швидкість хімічних реакцій. Згідно з правилом Вант-Гоффа, при підвищенні температури на 10С швидкість хімічних реакцій збільшується у 2−3 рази. Тому в районах з високою середньорічною температурою геохімічні процеси відбуваються значно швидше, ніж у широтах з холодним кліматом. Це зумовлює річну швидкість вивітрювання, формування різних кір вивітрювання і, як наслідок, різноманітний хімічний склад грунтів. Крім того, від температури залежить ступінь дисоціації хімічних сполук у водних розчинах. При підвищенні температури від 0С до 50С дисоціація збільшується у 8 разів.

Температура впливає на розчинення газів в ґрунтовому розчині, на швидкість коагуляції і пептизації та інші фізико-хімічні процеси.

Атмосферні опади. Ефективний вплив тепла і світла на біологічні і ґрунтоутворюючі процеси можливий лише при наявності достатньої кількості вологи. Тому значення атмосферних опадів у ґрунтоутворенні дуже велике. На ґрунтоутворення певним чином впливає як кількість, так і сезонний розподіл атмосферних опадів.

Атмосферні опади, які надходять у грунт, розчиняють мінеральні та органічні сполуки, переміщують їх в нижні горизонти (вилуговують), переносять рухомі форми сполук і механічні частки з підвищених елементів рельєфу на понижені. Ці процеси здійснюють води поверхневого і підземного стоків.

Під впливом атмосферних опадів відбуваються процеси гідролізу первинних мінералів і формування вторинних глинистих мінералів. Атмосферні опади приносять на поверхню ґрунту пилуваті частки, розчинені солі, кислоти, азот, аміак, СО2, токсичні сполуки. Волога атмосферних опадів утримується в порах і капілярах ґрунту і використовується рослинами для синтезу органічної речовини, яка в майбутньому витрачається на поповнення запасу гумусних речовин і є джерелом енергії і поживних речовин для тварин і мікроорганізмів. Таким чином, атмосферні опади прямо і опосередковано впливають на процеси гуміфікації.

Низхідний рух води врешті-решт формує генетичні горизонти ґрунту — гумусний, елювіальний, ілювіальний та ін. Інтенсивний стік атмосферних опадів спричинює водну ерозію ґрунтів.

Характер атмосферних опадів на даній території впливає на термічний режим ґрунтів.

Ступінь зволоження ґрунтів зумовлює їх хімічний склад. В аридних областях формуються ґрунти з високим вмістом карбонатів і водорозчинних солей, з низьким вмістом гумусу, з малою ємкістю вбирання. В гумідних ландшафтах посилюється промивання ґрунту, підвищується вміст гумусу, глинистих мінералів і вбирна здатність ґрунту. В умовах перезволоження значно підвищується кислотність ґрунту, знижуються вміст гумусу і ємкість вбирання.

Оцінюючи роль клімату як фактора ґрунтоутворення, слід одночасно враховувати вплив атмосферних опадів і температури. Вчені ґрунтознавці вже давно шукали форму вираження сукупного впливу теплоти і опадів на ґрунтоутворення. Оригінальним підходом до вирішення цієї проблеми стала концепція гідротермічних рядів, яку розробив В.Р. Волобуєв (1956). Він довів загальнопланетарний зв’язок між атмосферними опадами, середньорічними температурами, радіаційним балансом, випаруванням і особливостями ґрунтового покриву. На основі аналізу співвідношення цих факторів було встановлено гідротермічні умови формування основних типів ґрунтів і виділено їх кліматичні ареали.

За гідротермічними умовами ґрунти поділяють на дві категорії.

1. Ґрунти, в яких біологічні процеси пригнічені. Вони утворились у регіонах з низьким зволоженням (500мм за рік), але в різних термічних поясах. До цієї категорії належать сіроземи пустинь, каштанові і тундрові ґрунти.

2. Ґрунти, що утворилися у теплих і помірних тропічних широтах. Ця категорія ґрунтів сформувалась в обмежених термічних умовах, але в широкому діапазоні кількості атмосферних опадів (1000−5000мм за рік). Це — бурі лісові ґрунти, жовтоземи субтропіків і латеритні вологих тропіків.

Умовно ґрунти відносять до рядів зволоження (гідроряди) і термічних рядов. Гідроряди об'єднують ґрунти, які формуються в різних термічних умовах, але в умовах майже однакового зволоження. Терморяди, навпаки, об'єднують ґрунти які формуються в умовах різного зволоження, але в близьких термічних умовах. Всього позначено сім гідро рядів (пустинний (А), сіроземний (В), каштановий ©, чорноземний (D), три підзолистих (E, F, G) і сім терморядів (арктичний (І), субарктичний (ІІ), помірно холодний (ІІІ), помірний (IV), помірно теплий (V), субтропічний (VI) і тропічний (VII).

Сумарний ефект сукупного впливу опадів і температури на ґрунтоутворення дуже складний. Характер процесу ґрунтоутворення, крім того, залежить від поєднання гідротермічних умов з рельєфом, геохімічним балансом речовин та іншими факторами.

Вітер. Крім сонячної радіації і атмосферних опадів на ґрунтоутворення впливає також вітер. Він переносить мінеральні і органічні частки з однієї території на іншу, перерозподіляє опади, посилює випаровування і таким чином бере участь у формуванні механічного, хімічного складу і водного режиму ґрунту.

Всі процеси руйнування, перенесення і відкладення механічних часток порід і ґрунтів, які відбуваються під впливом вітру, називають еоловими. Виділяють еолову дефляцію, еолову корозію і еолову акумуляцію.

Інтенсивність видування ґрунту визначається багатьма факторами: швидкістю вітру, наявністю рослинного покриву, механічним і структурним складом ґрунту, рельєфом тощо. При сильній дефляції виникають пилові бурі.

В результаті дефляції видувається верхній родючий шар, знижується родючість ґрунту. В місцях акумуляції принесених вітром речовин (балки, яри, лісосмуги, населені пункти, сільськогосподарські угіддя) гинуть багаторічні насадження і посіви, заносяться родючі землі, зрошувальні канали, дороги тощо.

Отже, еолові процеси причиняють значну шкоду сільському, водному і іншім галузям народного господарства. Як денудація, так і акумуляція різко порушують нормальний перебіг процесів ґрунтоутворення.

1.4 Рельєф як фактор ґрунтоутворення

Рельєф — своєрідний фактор ґрунтоутворення. Його значення у формуванні і географічному поширенні ґрунтів велике і різноманітне. Він виступає як головний фактор перерозподілу сонячної радіації і опадів. Залежно від експозиції і крутизни схилів впливає на водний, тепловий, поживний і сольовий режими ґрунту, визначає структуру ґрунтового покриву і є основою ґрунтової картографії.

В практиці польових ґрунтових досліджень прийнято користуватись такою систематикою типів рельєфу:

1) макрорельєф;

2) мезорельєф;

3) мікрорельєф;

4) нанорельєф.

Кожний з цих типів рельєфу відіграє певну роль в ґрунтоутворенні і географії ґрунтів, у формуванні структури ґрунтового покриву.

Макрорельєф — крупні форми рельєфу, які визначають загальний вигляд великої території земної поверхні: гірські хребти, плоскогір'я, долини тощо. Виникнення форм макрорельєфу пов’язане головним чином з тектонічними явищами в земній корі.

Форми макрорельєфу впливають насамперед на перерозподіл сонячного тепла та атмосферних опадів на великих територіях і зумовлюють горизонтальну і вертикальну зональність ґрунтів.

На великих рівнинах відбувається зміна біокліматичних зон, для яких характерні певний тип рослинності, тип водного та температурного режимів. Таким чином, певне поєднання факторів ґрунтоутворення набуває зонального характеру. В результаті формуються ґрунтові зони і під зони, що є проявом закону горизонтальної зональності.

Гірські системи також здійснюють перерозподіл атмосферних опадів, що зумовлює зміну рослинних і ґрунтових зон. Високі гори є бар'єром на шляху теплих вологих повітряних мас. Тому на навітрені схили випадає велика кількість опадів, а на схилах протилежної експозиції формується посушливий клімат. Зрозуміло, що ґрунтовий покрив вологих і сухих схилів неоднаковий.

Крім перерозподілу сонячного тепла і атмосферних опадів в гірських районах на ґрунтоутворення впливає абсолютна висота місцевості. Зі зміною висоти місцевості змінюються всі кліматичні фактори: температура, вологість повітря, кількість опадів, тиск, інсоляція тощо. З підняттям у гори розріджується атмосфера, у повітрі зменшується вміст водяних парів і пилуватих часток, збільшується сонячна радіація, надходження ультрафіолетових променів і одночасно випромінення тепла. Такі зміни кліматичних умов зумовлюють диференціацію рослинності і ґрунтів, тобто виникнення природної зональності. Ґрунтові зони, які закономірно змінюють одна одну, утворюють вертикальні ґрунтові структури.

Мезорельєф — це форми середніх розмірів за висотою і протяжністю (кілька квадратних кілометрів). Прикладом таких форм є яри, балки, улоговини, тераси, долини струмків, горби тощо. Виникли вони в результаті геологічних процесів денудації, утворення континентальних відкладів тощо.

Мікрорельєф — це дрібні форми рельєфу, які займають незначні площі і є деталями крупних форм. Сюди належать горбочки, пониження, купини, невеликі западини, спучування, карстові воронки, берегові вали тощо.

Елементи мезо- і мікрорельєфу перерозподіляють сонячну енергію і вологу атмосферних опадів на даній території.

Перерозподіл сонячної енергії визначається наявністю схилів неоднакової крутизни і експозиції. Північні схили у всі пори року на всій території Північної півкулі дістають менше тепла, ніж південні, і тому холодні. Різниця температури ґрунту влітку між північним і південними схилами при однаковій їх крутизні може досягати 5−8.

Особливості теплового режиму на схилах різних експозицій неоднаково впливають на їх водний режим і характер рослинності. Це зумовлює формування різнотипних ґрунтів. На південних схилах ґрунти формуються в умовах відносно меншого зволоження і більш контрастного температурного режиму. У зв’язку з цим на південних схилах, як правило, розвиваються землеробство, а північні схили залишаються неосвоєними.

Нерівності рельєфу зумовлюють стікання поверхневих вод. Вода атмосферних опадів стікає по схилах з підвищених елементів рельєфу в понижені. В результаті підвищені ділянки втрачають частину вологи, а ґрунти понижених одержують їх додатково.

З перерозподілом вологи по елементах рельєфу пов’язана міграція твердих і водорозчинних продуктів вивітрювання і ґрунтоутворення. Стікаючи по схилах дощові і талі води несуть з собою частки ґрунту і розчинені сполуки, які акумулюються на понижених ділянках. Таким чином, ґрунтоутворення на різних елементах рельєфу відбувається в різних гідротермічних і геохімічних умовах.

За положенням на рельєфі і характером перерозподілу атмосферних опадів виділяють три групи ґрунтів, які називають генетичними рядами зволоження.

На підвищених елементах рельєфу в умовах вільного стоку поверхневих і при глибокому заляганні ґрунтових вод, тобто в автономних ландшафтно-геохімічних умовах, під впливом низхідного руху води по профілю формуються автоморфні ґрунти.

Гігроморфні ґрунти формуються на понижених ділянках рельєфу в умовах тривалого застою поверхневих вод або при неглибокому (менше 3м) заляганні ґрунтових вод, які збагачені хімічними елементами і сполуками, принесеними з підвищених елементів. Ці ґрунти формуються залежно від ландшафтно-геохімічних умов під впливом висхідного руху води.

Ґрунти, які формуються в автономних умовах, але їх короткочасно затоплюють поверхневі води або вони формуються при неглибокому (3 — 6м) заляганні ґрунтових вод, називають напівгідроморфними (лучно-чорноземні ґрунти).

Ґрунти, які формуються в умовах сезонного ґрунтового зволоження, називають автоморфно-гідроморфними.

Залежність гігроморфних ґрунтів від хімічного складу порід і ґрунтів підвищених елементів рельєфу називають геохімічним сполученням ґрунтів.

Тісний зв’язок між елементами рельєфу і характерними відмінностями ґрунтів став основою розробки методу опорних ділянок («ключів») при картуванні ґрунтів. Суть цього методу полягає в тому, що на типовій для даного району ділянці встановлюється зв’язок елементів рельєфу з рослинними угрупуваннями, із складом ґрунтоутворюючих порід і характерними особливостями ґрунтів. Для цього закладають потрібну кількість ґрунтових розрізів на різних елементах рельєфу і встановлюють приуроченість до них ґрунтових відмін. Добуті дані є гіпсометричною основою для картографування ґрунтів даного району.

1.5 Час як фактор ґрунтоутворення

В своїх працях В.В. Докучаєв вказував, що сучасні ґрунти є продукт тривалої і складної геологічної історії земної поверхні. Грунт не може виникнути миттєво, тривалий час залишатись незмінним, а потім раптово зникнути. Для формування ґрунту потрібен певний час.

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

Ґрунтоутворення починається з моменту поселення живих організмів на пухкій вивітреній породі.

За спостереженнями багатьох вчених 1 см гумусного горизонту ґрунту в умовах помірного поясу формується за 100−200 років, а повний профіль сучасного ґрунту — від кількох сотень до кількох тисяч років.

Ознакою завершення формування ґрунту, досягнення ним зрілого стану є чітка диференціація профілю на генетичні горизонти. Ґрунти, які не досягли повної диференціації і повного розвитку профілю, називають незрілими (молодими).

Ґрунти на земній поверхні почали формуватися з появою живих організмів. Першими організмами на Землі були бактерії, які з’явилися в нижньопалеозойський період (понад 500 млн. років тому). Вчені припускають, що під їх впливом формувалися примітивні ґрунти, 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 ґрунтоутворення. Під їх впливом на перезволожених узбережжях морів сформувалися вологі ґрунти. Ці ґрунти є найстарішими на Землі. До нашого часу дійшли викопні рештки цих ґрунтів (горючі сланці Ленінградської області і Естонії).

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

У пермський період (285 — 240 млн. років тому) відбулися різкі кліматичні зміни. На значних територіях суші встановився аридний, пустинний клімат, а в інших — холодний гумідний. Вважають, що інтенсивне випаровування і кріогенні процеси зумовили формування пустинних, засолених, мерзлотних ґрунтів. В умовах помірно холодного вологого клімату почали формуватися ґрунти, подібні до підзолистих. Протягом наступних 120−130 млн. років не було умов для виникнення нових ґрунтів. Лише в еоцені виникли нові природні ландшафти — степи. В цей період почали формуватися чорноземи і каштанові ґрунти.

На початку четвертинного періоду утворилась тундра, а дещо пізніше виникли сфагнові болота. В цей період почали формуватися тундрові грунти і торфово-болотні верхових боліт.

Таким чином, в процесі еволюції органічного світу на Землі простежується процес виникнення нових ґрунтів, збільшення їх різноманіття.

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

Вік ґрунтів на території Східної Європи відповідає періоду закінчення останнього материкового зледнення (близько 10 тис. років тому) та початку Каспійсько-Чорноморської регресії. У зв’язку з цим вік чорноземів становить 8−10 тис. років, а вік каштанових — 5−6-тис. років.

1.6 Виробнича діяльність людини як ґрунтоутворюючий фактор

Розглянуті раніше фактори ґрунтоутворення — гірські породи, клімат, живі організми, рельєф та час — є глобальними. Вони впливають на процеси грунтоутворення на всій території суші.

Крім глобальних факторів є ряд локально діючих. До цих факторів відноситься виробнича діяльність людини.

У процесі виробничої діяльності людина за допомогою потужних засобів впливає на навколишнє середовище, в тому числі на грунт, що призводить до значних змін в природних екологічних системах, до змін в процесі ґрунтоутворення.

Освоюючи цілинні землі, людина створює сприятливі умови для розвитку культурних рослин. Однак при цьому порушується динамічна рівновага всіх компонентів природного ландшафту: змінюється характер рослинності, склад мікроорганізмів і зоофауни, характер обміну речовин і енергії в системі грунт — рослина тощо. Змінюється вплив інших факторів ґрунтоутворення: клімату, рельєфу, материнської породи.

Обробіток ґрунту, регулювання водного режиму (осушення, зрошення, снігозатримання, внесення добрив, хімічні та інші види меліорацій докорінно змінюють хімічний склад ґрунту, його фізичні, теплові і водні властивості.

Таким чином, з початком обробітку цілинного ґрунту починає змінюватися характер ґрунтоутворення. Грунт переходить з природної до культурної фази свого розвитку, до культурного процесу ґрунтоутворення. Суть цього процесу спрямовується на утворення потужного гумусного горизонту, який повинен мати високу біологічну активність, високий вміст гумусу, сприятливий структурний склад, оптимальний поживний, тепловий, водний і повітряний режими.

Основними факторами впливу на грунт на всіх етапах культурного ґрунтоутворення є культурні рослини, механічний обробіток ґрунту, удобрення та різноманітні меліоративні заходи. Роль даних факторів в ґрунтоутворенні детально вивчають у курсі агрономічного ґрунтознавства.

Систематичне поліпшення властивостей ґрунту і підвищення його родючості шляхом застосування агротехнічних заходів називають окультуренням ґрунту. В окультурених ґрунтах створюються сприятливі умови для росту і розвитку рослин.

2. Загальна схема ґрунтоутворення

2. 1 Стадійність ґрунтоутворення

Процес ґрунтоутворення — це сукупність явищ перетворення речовин і енергії у верхньому шарі земної кори під впливом комплексу природних факторів. Загальний процес ґрунтоутворення складається з комплексу біохімічних, хімічних, фізичних і фізико-хімічних процесів. Ґрунтоутворення починається з моменту поселення живих організмів на скельних породах або на пухких продуктах гіпергенезу і в своєму розвитку проходить ряд стадій (рис. 1).

Характер проходження окремих стадій ґрунтоутворення зумовлений комплексом факторів в різних природно-кліматичних зонах земної кулі.

1. Стадія початкового ґрунтоутворення часто збігається з процесом вивітрювання скельних гірських порід. Ця стадія триває довго, оскільки ґрунтоутворення охоплює незначний шар субстрату. Малопотужний профіль слабко диференційований на генетичні горизонти.

2. Стадія розвитку ґрунту відбувається на пухких відкладах великої потужності і завершується диференціацією профілю на генетичні горизонти. Між морфологічними ознаками і властивостями ґрунту, з одного боку, і факторами ґрунтоутворення, з другого, встановлюється динамічна рівновага. Ця стадія відбувається інтенсивно.

3. Стадія рівноваги (клімаксний стан) триває незначний час. Між ґрунтом і комплексом факторів підтримується динамічна рівновага.

4. Стадія еволюції. У процесі еволюції екологічної системи елементи ландшафту (фактори ґрунтоутворення) можуть зазнавати тих чи інших змін (зміна клімату, рослинності, порушення екосистеми людиною тощо). Такі зміни зумовлюють зміни в процесі ґрунтоутворення. Настає стадія еволюції ґрунту, яка зумовлює перехід його до нової стадії рівноваги нового ґрунту з новим профілем (заболочування аморфних грунтів, перехід солончаку в солонець, формування чорнозему з лучного ґрунту при зниженні рівня ґрунтових вод тощо). На самому субстраті такі еволюційні цикли можуть відбуватися кілька разів.

Рис. 1. Стадії грунтоутворення (за Л.О. Гришиною)

1 — початкове нрунтоутворення

2 — розвиток грунту

3 — клімаксний стан I

4 — евелюція грунту по шляху, а або б

5 — клімаксний стан II (а або б)

6 — нова еволюція грунту по шляху в, г, д або е

7 — клімаксний стан III (в, г, д або е)

2.2 Процеси ґрунтоутворення

Грунт — арена взаємодії малого біологічного і великого геологічного кругообігу речовин. Взаємодія біологічного і геологічного кругообігів проявляється через ряд процесів, які відбуваються в ґрунті у процесі його формування. Сукупність цих процесів і становить загальний процес ґрунтоутворення. Багато з цих процесів мають циклічний характер.

Всі ґрунтоутворюючі процеси О. А. Роде поділив на макропроцеси і мікропроцеси.

Макропроцеси охоплюють весь профіль ґрунту в цілому, а мікропроцеси відбуваються в межах ізольованих ділянок ґрунтового профілю. Макропроцеси, які є специфічними для ґрунтоутворення, І.П. Герасимов назвав елементарними ґрунтовими процесами (ЕГП). Цей термін набув загального визнання серед ґрунтознавців.

Аналізуючи та узагальнюючи концепції О. А. Роде і І.П. Герасимова, Б. Г. Розанов (1988) всі ЕГП поділив на сім груп, а саме:

Біогенно-акумулятивні (гумусоутворення, торфоутворення).

Гідрогенно-акумулятивні (засолення, оруднення, загіпсовування).

Метаморфічні (оглеєння,, озалізнення, сіалітизація).

Елювіальні (вилуговування, опідзолення, осолодіння).

Ілювіально-акумулятивні (підзолисто-ілювіальний, глинисто-ілювіальний).

Педотурбаційні (спучування, розтріскування, кріотурбація).

Деструктивні (ерозія, дефляція, поховання).

Висновок

Таким чином, процес ґрунтоутворення — це сукупність різноманітних елементарних ґрунтових процесів, які формують склад твердої фази ґрунту, розчину і ґрунтового повітря, будову і властивості ґрунту.

Література

1. Ковриго В. П., Кауричев И. С. Почвоведение с основами геологии. — М.: Колос, 2000. — 416 с.

2. Добровольский В. В. География почв с основами почвоведения. — М.: ВЛАДОС, 1999. — 384 с.

3. Чорний І.Б. Географія грунтів з основами ґрунтознавства: Навч. посібник. — К.: Вища школа, 1995. — 240 с.

4. Лозе Ж., Матье К. Толковый словарь по почвоведению: Пер. с франц. — М.: Мир, 1998. — 398 с.

5. Атлас почв Украинской ССР / Под ред. Н. К. Крупского, Н. И. Полупана. К.: Урожай, 1979.

6. Веденичев П. Ф. Зкмельные ресурсы Украинской ССР и их хозяйственное использование. — К.: Наукова думка 1979.

7. Білявський Г. О., Падун М. М., Фурдуй Р. С. Основи загальної екології. — К.: Либідь, 1993. — 300 с.

8. Білявський Г. О., Фурдуй Н. С. Практикум із загальної екології. — К.: Либідь, 1997.

9. Сафранов Т. А. Екологічні основи природокористування. Львів: «Новий світ», 2003. — 248 с.

10. Лабораторний та польовий практикум з екології / Під. ред. В. П. Замостяна, та Я.П. Дідуха. — Київ: Фітосоціоцентр, 2000. — 216 с.

11. Перельман А. И. Геохимия биосферы. — М.: Наука, 1973. — 168 с.

12. Якушова А. Ф., Хаин В. Е., Славин В. И. Общая геология. — М.: Изд. МГУ, 1988. — 448 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой