Фактори ґрунтотворення

Ґрунт (від нім. Grund — земля, основа) — самостійне природно-історичне органомінеральне 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 для росту і розвитку рослин відповідні умови.

Сучасна наука про ґрунти — ґрунтознавство — визначає ґрунт як складову частину педосфери разом з іншими біокосними тілами — ґрунтоподібними тілами (педолітами), ґрунтовими плівками, підґрунтовим ярусом біосфери. У докучаєвському генетичному ґрунтознавстві загальноприйнятим є субстанційно-функціонально-атрибутивне визначення, за яким ґрунт  — це складна поліфункціональна і полікомпонентна відкрита багатофазна структурна система в поверхневому шарі кори вивітрювання гірських порід, що володіє родючістю, і є комплексною функцією гірської породи, організмів, клімату, рельєфу та часу[1]. Ґрунтова школа США[2] має у цілому тотожне докучаєвській парадигмі визначення ґрунту, за яким 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 в природному середовищі. Світова реферативна база ґрунтових ресурсів (WRB) використовує ширший підхід, називаючи ґрунтом будь-який об'єкт, що формує частину епідерми Землі; у WRB ґрунт — це будь-який матеріал у межах 2 м від поверхні Землі, що контактує з атмосферою (за виключенням ділянок із суцільним льодом, водних тіл, глибших 2 м, живих організмів).

Ґрунт серед інших фізичних тіл Землі живої (організми) і косної (гірські породи та мінерали) природи займає особливе проміжне положення, будучи так званим «біокосним тілом природи». У його складі беруть участь як мінеральні, так і органічні речовини, у тому числі велика група специфічних сполук — ґрунтовий гумус. Невід'ємну частину ґрунту — його живу фазу — складають живі організми: кореневі системи рослин, тварини різного розміру, що живуть у ґрунті, величезна різноманітність мікроорганізмів. Але більш глибоке розуміння сутності ґрунту передбачає, що його основні ознаки не специфічні[3]: ґрунт є біокосним тілом, але є і інші біокосні тіла; ґрунт є багатофазною системою, але є і інші багатофазні системи, включно із живою фазою; фактори, що називаються ґрунтоутворюючими, формують також і інші природні тіла; не тільки ґрунти володіють біопродуктивностю.

Екологічні функції ґрунтів

Виділяють дві групи функцій, що виконують ґрунти у біосфері: глобальні та біогеоценотичні[4].

Глобальні екологічні функції ґрунтів:

• ґрунт є середовищем для розвитку і еволюції життя на Землі. В одному грамі ґрунту можна нарахувати один мільярд бактеріальних клітин; амеб і жгутиконосців до мільйона особин, інфузорій — 1000. У верхньому шарі родючого ґрунту біомаса бактерій може становити 400-5000 кг/га[5][6].

• ґрунт забезпечує великий геологічний і малий біологічний кругообіг речовин на земній поверхні. В ґрунті акумулюються біогенні елементи, він їх накопичує і перешкоджає швидкому виносу в гідросферу.

• ґрунт регулює хімічний склад атмосфери і гідросфери. Ґрунти постійно обмінюються газами з приземним шаром тропосфери, 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. Ґрунт регулює біосферні процеси, зокрема, густоту живих організмів на земній поверхні. Ґрунт має певні властивості, які 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 густоту та інші параметри життєдіяльності організмів.

• ґрунт є акумулятором необіогенної неживої речовини (гумусу) і зв'язаної з ним хімічної енергії, арена трансформації та передачі в глибокі шари літосфери палеобіогенної речовини.

Ґрунт є найважливішим компонентом біогеоценозів і виконує в ньому біогеоценотичні функції. Ґрунт це умова існування і еволюції організмів:

• життєвий простір, житло і притулок, механічна опора, депо насіння;

• джерело елементів живлення; депо вологи, елементів живлення та енергії; стимулятор та інгібітор біохімічних та інших процесів;

• адсорбатор речовин із атмосфери і ґрунтових вод;

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

• регулятор чисельності, складу і структури біоценозів;

У ґрунті акумулюються і трансформуються речовини і енергія, що знаходиться чи поступає до нього. Ґрунт виконує санітарні функції. Ґрунт є буфером і захисним біогеоценотичним екраном.

Родючість — головна властивість ґрунту

Ґрунт як природно-історичне тіло володіє родючістю, яка визначається комплексом його взаємозв'язаних механічних, фізичних, хімічних, фізико-хімічних і біологічних властивостей, що обумовлюють життєдіяльність рослинних організмів. Родючість ґрунту — біологічна якісна властивість, яка відрізняє ґрунт від гірської породи і робить це природне утворення основним засобом сільськогосподарського виробництва та об'єктом застосування праці.

Родючість — це здатність ґрунту задовольняти потреби рослин у елементах живлення, волозі, повітрі, а також забезпечувати умови їхньої нормальної життєдіяльності для створення ними відповідної біомаси (врожаю). Але рівень родючості ґрунту в одних і тих самих умовах буде неоднаковий для різних як природних, так і культурних рослин. Родючість ґрунту — явище відносне, вона залежить не тільки від властивостей ґрунту, а й від рослин, які культивуються на ньому. Поняття «родючість ґрунту» не ідентичне «продуктивності», і його слід застосовувати тільки в агрономічному значенні. Біопродуктивністю володіють всі біокосні тіла, наприклад води океану. Часто високопродуктивні рослинні формації (хвойні ліси в субарктичній зоні, очеретяні зарості) формуються на бідних ґрунтах, родючість яких при розорюванні буде дуже низькою.

Фактори ґрунтотворення

Фактори ґрунтотворення — це елементи природного середовища, під впливом яких утворюються ґрунти. Системне сприйняття ґрунту як функції агентів-ґрунтоутворювачів започатковане В.В.Докучаєвим. Ним виділено п’ять факторів ґрунтотворення: клімат, материнські гірські пори, рослинні і тваринні організми, особливо нижчі, рельєф і висота місцевості, геологічний вік країни. Функціональне визначення ґрунту виражають у вигляді моделі: S=f(d,o,r,p,t…) де S — ґрунт, d — клімат, o — організми, r — рельєф, p — порода, t — час (Jenny, 1941[7]). Докучаєвська формула «ґрунти – фактори», доповнена І.П.Герасимовим (1973) так званими «передавальними механізмами» і тепер сприймається у вигляді послідовності: фактори ґрунтотворення → процеси ґрунтотворення → ґрунти (профіль, властивості).

Клімат, материнські породи і організми для ґрунтів є матеріальними донорами речовини і енергії. Рельєф є чинником-ретранслятором , що перерозподіляє речовину і енергію по поверхні Землі. Час є мірою розвитку і зміни усіх явищ і процесів.

• Клімат (за О.А.Роде — Сонце і атмосфера) визначають тепловий, водний та інші режими ґрунтів, їх будову, склад і властивості. Найважливішими є три чинники: сонячна радіація як джерело для фотосинтезу і чинник, що формує тепловий режим фітогеосфери; кількість опадів, які визначають водний режим ґрунтів та умови існування організмів; газовий склад атмосфери.

• Материнські породи визначають гранулометричний, хімічний і мінералогічний склад ґрунтів, їх фізичні та фізико-механічні властивості, водно-повітряний, тепловий і поживний режими, впливають на швидкість ґрунтоутворювального процесу і його спрямованість. Виділяють генетичні типи порід гравітаційного походження (елювій, колювій), пов’язаних з текучою водою (алювій, пролювій, делювій), водно-льодовикові (морена), еолові та іншого походження породи (леси і лесоподібні суглинки, покривні суглинки і глини, піски).

• Організми є джерелом органічної частини ґрунту, вони і продукти їхньої життєдіяльності визначають спрямованість ґрунтотворного процесу, перетворюючи косну речовину в біокосне природне тіло — ґрунт. Педосфера формується за участі 4 царств живих організмів: царств рослин, тварин, грибів і мікроорганізмів.

• Рельєф обумовлює просторову організацію педосфери, виконуючи такі функції: 1) розподіляє продукти вивітрювання і ґрунтотворення; 2) розподіляє тепло і атмосферні опади.

• Час є умовою і мірою існування та взаємодії інших факторів ґрунтотворення, обумовлюючи еволюцію ґрунтів.

Новітнім чинником ґрунтотворення є господарська діяльність людини (антропогенний фактор), що впливає як безпосередньо, так і побічно через інші фактори ґрунтотворення, обумовлюючи реградацію чи деградацію ґрунтів.

Серед загальних принципів генетичного ґрунтознавства, в якому ґрунт розглядається як самостійне природно-історичне тіло в його функціональній залежності від інших природних тіл та явищ, виділяють такі:

• при формуванні ґрунту всі фактори рівнозначні і ґрунт є їх функцією;

• при рівнозначності клімату, рельєфу, ґрунтотворних порід і біоти такий фактор як час є певним множником, а ґрунт — функцією факторів, помножених на час;

• фактори ґрунтотворення не тільки рівнозначні, але й незамінні;

• фактори ґрунтотворення взаємопов’язані між собою і діють системно;

• фактори ґрунтотворення поділяються на групи — фактори-донори речовини й енергії і контролюючі фактори, фактори зовнішні та внутрішні.

Системи класифікації ґрунтів

Єдиної загальноприйнятої класифікації ґрунтів не існує. Поряд з міжнародною (Класифікація ґрунтів ФАО, яку змінила в 1998 році WRB) у багатьох країнах світу діють національні системи класифікації ґрунтів, часто засновані на принципово різних підходах. По мірі нагромадження нових фактів раніше створені класифікаційні системи переглядаються та уточнюються. У колишньому СРСР, незважаючи на єдність науково-теоретичних основ і методичних підходів на принципах генетичного ґрунтознавства, також існували розбіжності між окремими республіками в розробці класифікаційної проблеми.

Класифікація ґрунтів СРСР 1977 року

До тепер українські і російські ґрунтознавці продовжують активно використовуватися класифікацію ґрунтів СРСР 1977 року[8], яку називають факторно-генетичною. Ця класифікація була підготовлена на основі «Вказівок щодо класифікації та діагностики ґрунтів», випущених у 1967 році Ґрунтовим інститутом ім. В. В. Докучаєва, та схвалена Науково–технічною Радою і Головним управлінням землекористування і землеустрою Міністерства сільського господарства СРСР в якості керівництва при проведенні ґрунтових обстежень і вишукувань, робіт по держобліку земель та земельного кадастру. Вона передбачала такі таксономічні одиниці:

• Тип ґрунту — основна класифікаційна одиниця. До одного типу ґрунтів відносяться ґрунти: 1) з подібними процесами перетворення і міграції речовин; 2) з подібним характером водно-теплового режиму; 3) з однотипною будовою ґрунтового профілю за генетичними горизонтами; 4) з подібним рівнем природної родючості; 5) з екологічно подібним типом рослинності. У межах типу ґрунту виділяються також так звані «фаціальні типи ґрунтів», для яких вживаються номенклатурні позначення, пов'язані з їх термічним режимом: теплі, помірні, холодні, тощо.

• Підтип ґрунту — класифікаційна одиниця в межах типу. Це групи ґрунтів, що розрізняються між собою за проявом основного і супутнього процесів ґрунтоутворення і є перехідними ланками між типами.

• Рід ґрунту — класифікаційна одиниця в межах підтипу, обумовлена особливостями ґрунтоутворення, пов'язаними, насамперед, із властивостями материнських порід, а також ознаками, набутими в минулих фазах ґрунтоутворення (так звані реліктові ознаки), особливостями складу ґрунтово-поглинаючого комплексу, основними формами новоутворень тощо.