Ґрунт як стимулятор та інгібітор біохімічних процесів
Ця функція зумовлена надходженням у ґрунт різноманітних продуктів метаболізму рослин, тварин і мікроорганізмів: органічні кислоти, амінокислоти, ферменти, спирти, вітаміни та інші сполуки, які можуть стимулювати або уповільнювати (пригнічувати) життєдіяльність живих організмів. Певним чином вона впливає на загальну динаміку екологічних систем і формування біологічної продуктивності. Наукові дослідження і практика сільського господарства показали, що ця функція в окремих випадках контролює життя наземних біоценозів.
За приклад можна взяти ґрунтовтому, коли ґрунт знижує свою родючість не дивлячись на достатню кількість в ньому поживних елементів і сприятливі кліматичні умови. Таке явище спостерігається на орних землях при монокультурі.
Ґрунтовтома може бути викликана розмноженням специфічних патогенних мікроорганізмів, які паразитують на певних видах рослин; надмірним засміченням ґрунту бур’янами; погіршенням водно-повітряного режиму ґрунту.
Як у природних фітоценозах, так і в агроценозах давно виявлено пригнічення росту рослин дією кореневих виділень. Воно може бути як само- пригнічення, так і пригнічення одного виду іншим. У спеціальній літературі наведені численні факти взаємного впливу живих організмів продуктами життєдіяльності (метаболітами), які надходять у ґрунт і надземну частину біогеоценозу (рис. 13.1.). Самопригнічення росту рослин виявлено в дослідах з монокультурою – вирощування одного й того ж виду на одній ділянці протягом кількох років. Негативний вплив кореневих виділень одного виду на ріст і розвиток іншого також виявлено у багатьох випадках. Так за даними Коліснічен-ко М.В. (1976), Гродзинського А.М. (1983) та інших авторів негативний біохімічний вплив на дуб здійснюють ясен, в’яз, осика, сосна.
У фітоценозах різного видового складу виявлено взаємний позитивний вплив кореневих виділень двох видів рослин. Класичним прикладом такого явища є сумісне вирощування злакових і бобових трав. Продуктивність біомаси таких ценозів набагато вища, ніж при вирощуванні цих компонентів на окремих ділянках. У лісових насадженнях виявлено позитивний вплив на дуб липи дрібнолистої і клена гостролистого, взаємний позитивний вплив сосни і модрини.
Більш детальна інформація про функцію ґрунту як стимулятора та інгібітора біохімічних процесів і хімічну взаємодію рослин у фітоценозах висвітлено в спеціальній літературі з фізіології рослин у розділі алелопатія.
Засолені ґрунти: формування, морфологія, агроекологічна характеристика
Засоленими називають ґрунти, які містять в своєму складі таку кількість легкорозчинних солей, яка згубно впливає на сільськогосподарські рослини. До них належать солончаки, солончакуваті ґрунти, солонці і солоді. Значний вклад у вивчення засолених ґрунтів внесли К.Д. Глінка, В.С. Богдан, М.О. Дімо, В.А. Ковда (Росія), О.Н. Соколовський, О.М. Можейко (Україна), Є. Гільгард (США), Ж. Обер (Франція), І. Сабольч (Угорщина) та ін.
Засолені ґрунти поширені на всіх континентах, особливо в сухих степах, напівпустинях і пустинях суббореального і субтропічного поясів. В Україні ця група ґрунтів поширена в південних районах.
Площа всіх засолених ґрунтів земної кулі 240 млн га (О.В. Лобова, О.В. Хабаров, 1983).
Солончаки
Солончаками називають ґрунти, які містять велику кількість водорозчинних солей по всьому профілю. До солончаків відносять ґрунти, які у верхній частині профілю (0-30 см) містять понад 0,6% соди, або 1% і більше хлоридів, або більше 2% сульфатів. При такій кількості солей ґрунт майже повністю втрачає родючість. За міжнародною систематикою ґрунтів до солончаків відносять ґрунти, які у верхньому горизонті (0-15 см) містять більше 1% солей.
Ґрунти, які містять меншу кількість солей, називають солончакуватими.
Солончаки утворюються в умовах випітного водного режиму при близькому заляганні ґрунтових мінералізованих вод. Випаровування вологи в цих умовах значно перевищує кількість опадів. При цьому верхні горизонти збагачуються водорозчинними солями. Ці ґрунти формуються також при наявності інших джерел засолення.
Рослинність на солончаках неоднорідна. Видовий склад рослин залежить від характеру засолення і вмісту солей. Здебільшого переважають різні види солянок. Фітомаса галофітів багата на зольні елементи (20-40%). У складі золи солянок переважають хлор, сірка, натрій. З відмерлою частиною рослин у ґрунт щороку надходить від 200 до 600 кг солей на 1 га.
Профіль солончаків слабкодиференційований на генетичні горизонти і дуже розрізняється за підтипами. Характерною морфологічною ознакою всіх солончаків є вицвіти легкорозчинних солей по всьому профілю. У багатьох солончаків на поверхні формується сольова кірка у кілька сантиметрів завтовшки.
Профіль содового солончаку Полтавської області має таку будову (за Г.М. Самбуром) (рис. 13.2.):
Горизонт Ак – сольова кірка біла з буруватим відтінком до 2 см.
Горизонт А – гумусний, чорного забарвлення, безструктурний, ущільнений, скипає від НСІ. Потужність 20-24 см.
Горизонт В – перехідний, темнувато-сірий, пухкий, крупно-грудкуватої структури. Потужність 35-40 см.
Горизонт С – ґрунтоутворююча порода – карбонатний, мергелізований, легкий суглинок.
|
Рис. 13.2. Схематична будова профілю
солончаку (1), солонцю (2) і солоді (3)
Виділяють два типи солончаків: тип автоморфних солончаків, які утво-рилися на засолених породах, і тип гідроморфних солончаків, які сформувалися під впливом засолених ґрунтових вод. Головною властивістю, за якою діагнос-тують солончаки, є високий вміст солей та характер їх розподілу за профілем. За цією ознакою виділяють два види солончаків: поверхневі (солі містяться в шарі ґрунту 0—30 см) і глибокопрофільні (солі містяться за всім профілем до ґрунтових вод).
За хімічним складом солей солончаки поділяють на хлоридні, хлоридно-сульфатні, сульфатні, содово-сульфатні та ін.
Якісний склад солей зумовлює зовнішні ознаки солончаків. Серед них виділяють кіркові (високий вміст хлориду натрію), пухкі (сульфату натрію), мокрі (хлориду кальцію і магнію) і чорні (соди).
Ступінь засолення встановлюють, визначаючи вміст солей у водних витяжках. При хлоридно-сульфатному засоленні виділяють такі категорії ґрунтів:
практично не засолені—вміст солей <0,25%
слабкозасолені » 0,25—0,40%
середньозасолені » 0,4—0,7%
сильнозасолені » 0,7—1,2%
солончаки » >1,2%
Солончаки належать до малогумусних ґрунтів. У верхньому горизонті вони містять менше 1% фульватного гумусу. Якщо солончак утворюється внаслідок засолення високогумусних лучних ґрунтів, тоді він містить більше гумусу (5% і більше).
Ємкість вбирання більшості солончаків становить 10—20 мг-екв на 100 г ґрунту. У складі обмінних катіонів переважають натрій і магній. Хлоридні і сульфатні солончаки мають нейтральну реакцію, содові — лужну. Солончаки мангрових заростей і прибережних маршів, які містять галуни, мають кислу реакцію.
Всі горизонти солончаків напівпустинь і пустинь містять карбонати і значну кількість гіпсу.
Високий вміст солей негативно впливає на природну родючість солончаків. У таких ґрунтах різко зменшується кількість доступної для рослин вологи. У культурних рослин порушуються мінеральне живлення і фотосинтез, внаслідок чого знижується урожай і його якість.
Використання солончаків у землеробстві можливе лише після проведення меліоративних заходів. Основним заходом поліпшення засолених ґрунтів є промивання їх прісною водою.
Промивання солончаків проводять в поєднанні з іншими заходами: глибокою оранкою, влаштуванням дренажу для відведення промивних вод, внесенням органічних і мінеральних добрив, вирощуванням багаторічних трав. У процесі використання меліорованих солончаків вживають заходи, які запобігають їх вторинному засоленню.
Солонці
Солонцями називають ґрунти, які у вбирному комплексі ілювіального горизонту (В) містять багато натрію і магнію. Вони поширені в субаридних і азидних областях різних термічних поясів, але найбільшу площу вони займають в суббореальному поясі. Формуються на рівнинних понижених елементах макрорельєфу таких, як Придніпровська, Середньодунайська, Прикаспійська, Західно-Сибірська низовини.
Кількість опадів на цих територіях коливається від 100 до 550 мм, коефіцієнт зволоження — від 0,2 до 0,9. Важливим фактором формування солонців є інтенсивне випаровування ґрунтових вод.
Ґрунтоутворюючими породами для солонців є різноманітні пухкі дрібнозернисті породи.
Формуються солонці під специфічною солонцевою рослинністю, для видів якої характерна глибока коренева система (полини, кохія, кермек, камфоросма, піретрум та інші види). На солонцях Лісостепу і Степу поширена костриця. Біологічна продуктивність солонців набагато нижча за продуктивність зональних ґрунтів. На поверхні солонців багато водоростей (носток і діатомові). Земле-
рийних тварин дуже мало.
Профіль солонцю має таку будову (див. рис. 13.2.):
Горизонт А — гумусний, сірого забарвлення, грудкувато-пилуватий, пухкий. Потужність 3—10 см.
Горизонт Е — надсолонцевий, ясно сірого забарвлення, листувато-шаруватої неміцної структури, потужність 5—10 см. Часто горизонти А і Е важко розмежовувати і тоді горизонт Е позначають індексом А і називають надсолонцевим. Загальна потужність його досягає 20—30 см.
Горизонт Впа — солонцевий, темно-бурого забарвлення, щільний, з характерною стовпчастою структурою.
Горизонт Bsa — підсолонцевий. Порівняно з солонцевим має меншу щільність. Містить карбонати, гіпс і водорозчинні солі. Загальна потужність горизонтів Впа і Bsa 40—50 см.
Класифікація солонців. За характером водного режиму і комплексом властивостей, які пов’язані з ним (особливості сольового режиму, накопичення гумусу тощо), солонці поділяють на три типи: автоморфні, напівгідроморфні і гідроморфні. На підтипи поділяють залежно від розташування в тій чи іншій біокліматичній зоні (табл. 13.3.).
Крім солонців виділяють солонцюваті ґрунти (чорноземи, каштанові, сіро-бурі та ін.), які мають деякі ознаки солонців: лужну реакцію, брилисту структуру, щільний і злитий горизонт В, наявність увібраного натрію (5—15% суми увібраних катіонів).
Генезис солонців вивчало багато вчених (К. К. Гедройц, В. А. Ковда, О. Н. Соколовський, О. М. Можейко, Б. В. Андрєєв та ін.). Численними дослідженнями було встановлено, що профіль цих ґрунтів формується під впливом складної комбінації процесів, серед яких варто виділити такі:
§ процес осолонцювання (насичення вбирного комплексу натрієм, надходження соди в ґрунтовий розчин, пептизація колоїдів під впливом натрію);
§ процес осолодіння (руйнування пептизованих мінералів і винесення їх вниз по профілю разом з розчиненими органічними речовинами);
§ елювіально-глейовий процес в надсолонцевому горизонті;
§ дерновий процес у верхній частині надсолонцевого горизонту;
§ накопичення легкорозчинних солей, гіпсу, карбонатів в підсолонцевому горизонті;
§ оглеєння нижньої частини профілю гідроморфних солонців.
Щодо походження солонців вчені висунули кілька теорій, але жодна з них не є універсальною. Загальним для всіх теорій є визнання провідної ролі іону натрію в розвитку солонцевих ознак.
Доведено, що солонці в природних умовах утворюються різними шляхами:
§ розсоленням солончаків, засолених нейтральними солями;
§ завдяки дії на ґрунт розчинів, які містять соду;
§ в результаті біогенного накопичення натрієвих солей, в тому числі і соди, а також внаслідок підняття солей по капілярах у верхні горизонти з глибини залягання засолених порід;
§ 
накопиченням в ґрунтах гідрофільних колоїдів, які зумовлюють формування солонцевих властивостей. Утворення гідрофільних колоїдів зумовлено гальміролізом — руйнуванням натрієвих мінералів сольовими розчинами.
Таблиця 13.3. Класифікація солонців
| Типи | Підтипи |
| Автоморфні (ґрунтові води глибше 6 м) Напівгідроморфні (ґрунтові води на глибині 3—6 м) Гідроморфні (ґрунто- ві води на глибині 1—3 м) | Чорноземні Каштанові Напівпустинні Лучно-чорноземні Лучно-каштанові Напівгідроморфні мерзлотні Чорноземно-лучні Каштаново-лучні Лучні мерзлотні Лучно-болотні |
Характерними властивостями солонців є чітка диференціація профілю на генетичні горизонти, різкий перерозподіл по профілю тонкодисперсної маси, висока щільність солонцевого горизонту, високий вміст водорозчинних солей і увібраного натрію (15—60% суми увібраних катіонів), лужна реакція ґрунтового розчину. Солонці мають погані водно-фізичні і фізико-механічні властивості.
В сухому стані вони кам’яніють і розтріскуються, при зволоженні дуже набухають, стають в’язкими і липкими. В такому стані вони мають низьку водопроникність. Завдяки високому вмісту гідрофільних колоїдів солонці утримують значну кількість води, недоступної для рослин.
Солонці у землеробстві можна використовувати лише після докорінного поліпшення їх родючості. Основним меліоративним заходом на солонцях є гіпсування з метою заміщення натрію на кальцій. Для цього в ґрунт вносять кальцієві солі: гіпс, фосфогіпс, хлорид кальцію та ін. Гіпсування проводять, як правило, у поєднанні з промиванням ґрунту прісною водою.
При наявності в підсолонцевому горизонті карбонатів кальцію і гіпсу проводять меліоративну глибоку оранку спеціальним плугом, який переміщує гіпсовий горизонт ближче до поверхні ґрунту і перемішує його з масою солонцевого горизонту (самогіпсування солонців). Меліоровані солонці потребують високих доз органічних і мінеральних добрив.
5.3. Солоді
Солоді також поширені у всіх географічних поясах Землі в умовах помірно посушливого і сухого клімату. Вони трапляються на території Придніпровської, Причорноморської, Тамбовської, Західно-Сибірської, Прикаспійської низовин, на рівнинах Північної Америки, Австралії, в басейнах р. Парана, Уругвай
(Південна Америка), Замбезі (Африка) та в інших регіонах.
Формуються солоді виключно на мезо- і мікропониженнях рельєфу, наприклад, поди півдня України, під гідрофітними рослинними угрупованнями: заболочені луки, різнотравно-злакові луки, осикові або березові гаї на западинах тощо.
Отже, солоді — це гідроморфні або напівгідроморфні ґрунти. Вони мають різко диференційований профіль, в якому виділяють такі горизонти (див. рис. 13.2.):
Горизонт О — лісова підстилка або дернина.
Горизонт А — гумусний, буруватого забарвлення, пронизаний коренями трав, часто оторфований. Потужність 3—10 см.
Горизонт Eg — елювіальний, осолоділий, білястий, борошнистий з шарувато-лускуватою структурою. Часто містить залізомарганцеві конкреції та іржаво-охристі плями. Потужність 10—20 см.
Горизонт Bt,g — вимивання, темно-бурого забарвлення, стовпчато-призмоподібної структури, з присипкою SiO2 на гранях структурних агрегатів, щільний, в’язкий. Потужність 50 см і більше.
Нижче залягають горизонти Вса, g; Bsa, g, які утворюють поступовий перехід до ґрунтоутворюючої породи.
За ступенем гідроморфності солоді поділяють на три підтипи: солоді лучно-степові (ґрунтові води на глибині 6—7 м), лучні (води на глибині 1,5—3 м) і лучно-болотні (води на глибині 1—1,5 м).
На думку К. К. Гедройца (1912), солоді є продуктом розсолення і вилуговування солонців, інакше, солоді утворюються з солонців в результаті заміщення обмінного Na+ на Н+. При цьому руйнуються мінерали ґрунтового вбирного комплексу. Оксиди, які при цьому утворюються, виносяться в нижні горизонти. Виноситься також частина органічних речовин. Ці процеси зумовлюють руйнування солонцевого горизонту, який перетворюється на осолоділий.
У горизонті А солоді містять 3—7% гумусу, в осолоділому — до 1%. Вбирний комплекс насичений Са2+, Mg2+ і Na+. В горизонтах А і Eg часто є водень і алюміній, які зумовлюють кислу реакцію. Горизонт вмивання має нейтральну або слабко лужну реакцію. Висока щільність цього горизонту робить його водонепроникним. На ньому часто виникає верховодка, яка перезволожує верхню частину профілю. Порівняно з солонцями солоді містять значно менше водорозчинних солей (до 0,3%).
Солоді — низькородючі ґрунти. Це зумовлено низьким вміcтом поживних елементів, кислою реакцією верхніх горизонтів, несприятливими водно-фізичними властивостями. Необхідними заходами підвищення їх родючості є глибоке розпушування, внесення високих доз органічних і мінеральних добрив, вапнування.
Формування солодей на замкнених пониженнях обмежує їх використання у землеробстві. Тривалий час вони перебувають у перезволоженому стані, що не дає змоги своєчасно проводити польові роботи. Здебільшого солоді використовують як сіножаті і пасовища.