Еколого-генетична оцінка профільно-диференційованих ґрунтів Передкарпаття

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Інформація щодо генетичної належності, якісної характеристики та бонітувального статусу ґрунтів - важливий інструмент для розв'язання актуальних проблем раціонального та науково-обґрунтованого землекористування, створення сприятливих умов для функціонування природних і окультурених екосистем, розробки заходів з охорони ґрунтового покриву та підвищення ефективності використання земельних ресурсів.

Мета досліджень полягає у розвитку теоретико-методологічних основ і практичних принципів діагностики, оцінки якісного стану та бонітувального статусу кислих оглеєних профільно-диференційованих ґрунтів Передкарпаття.

Для досягнення мети досліджень висунена робоча гіпотеза: універсально-інформативні показники генетичної природи, якості та бонітету ґрунту залежні від екологічних умов його формування, мають зональну специфіку та функціонально-визначені комплексом ґрунтових властивостей.

Досягнення мети досліджень і перевірка робочої гіпотези здійснювалися шляхом виконання завдань:

– з'ясувати еколого-генетичну та літологічну варіабельність будови, складу й властивостей ґрунтів залежно від еколого-генетичних та літологічних чинників;

– виявити генетично зумовлені показники діагностики генетичної природи й агроекологічного стану ґрунту та розробити регресійні моделі залежності їх від ґрунтових властивостей;

– запропонувати критерії діагностики, номенклатуру та класифікаційну схему кислих оглеєних профільно-диференційованих ґрунтів Передкарпаття;

– простежити особливості формування агроекологічного стану ґрунту за умов функціонування під лісовими та трав'янистими фітоценозами;

– установити спрямованість змін агроекологічного стану ґрунту за впливу осушувальної меліорації та кальцієвмісних хіммеліорантів;

– обґрунтувати методику встановлення бонітету ґрунтів на агроекологічній основі й оцінку відповідності кліматичних умов території стосовно вирощування зернових колосових культур.

1. Теоретично-методичні підходи до встановлення генетичної природи, оцінки агроекологічного стану та продуктивної здатності кислих оглеєних профільно-диференційованих ґрунтів

Висвітлено суть підходів до тлумачення процесів і механізмів диференціації профілю кислих оглеєних елювіально-ілювіально та текстурно-диференційованих ґрунтів, як однією з найдискусійніших проблем, що супроводжували розвиток генетичного ґрунтознавства (Роде, 1937; Пономарьова, 1964; Кононова, 1956; Аристовская, 1965; Зонн, 1978; Соколовський, 1922, 1924; Алексєєв, 1983; Дюшофур, 1970; Фрідланд, 1958; Таргульян, 1964, 1971; Соколова та ін., 1971; Руднєва, 1960; Герасимов, 1959, 1960; Зонн, 1966, 1969, 1971, 1974, 1978; Герасимова, 1970; Андрущенко, 1970; Ярков, 1956; Зайдельман, 1974, 1998; Кауричев, 1965, 1967, 1974, 1996; Корсунов, Ведрова, 1982; Іванов, 1976, 1984; Соколова, 1985; Корнблюм, Зимовець, 1961, 1967; Ілічьов, 1982; Канівець, 1987, 1991; Турен ко, 1989; Топольний, 1991; Полупан та ін. 2005).

Розкрита роль концепції елементарних ґрунтових процесів для генетичної діагностики ґрунту (Герасимов, 1973, 1974, 1975; Зонн, 1982, 1994; Таргульян, 2005; Михайлюк, 2001; Матинян, 2003) і проаналізовано їх діаг нос тичні критерії (Канівець, Ільєнко, 1975; Зайдельман, 1973, 1987, 1982; Зонн, 1969, 1994; Жигеу, 2006; Подгаєвська, 1959; Карпачевський, 1960; Вальков, 1971; Горбунов, 1974, 1978; Муха, 1986; Роде, 1970, 1984; Іванова, 1989; Тихоненко, 1967; Кауричев, 1974; Зонн, Травлєєв, 1989, 1992; Бєлова, 1997; Мірошниченко, 2000; Полупан та ін., 2005, Травлєєв та ін., 2007).

Наведено суть підходів до розуміння суті аг роекологічного стану ґрунту (Ковда, 1981; Медведєв, 2002; Патика, Тараріко, 2002; Трускавецький, 2006; Гамкало, 2006; Мазур, 1992; Клименко, 1990; Надточій, 1998; Барвінський, 2005; Козловський, 1995; Позняк, 2005; Корсун, 2006; Сайко, 2000; Горін, 2005, 2009 та ін.), оцінки його на основі показників тих ґрунтових властивостей, які можуть здійснити прямий чи опосередкований вплив на рослину (Веремеєнко, 1997; Медведєв та ін., 1997; Носко, 1990, 2006; Кулаковская, 1990 та ін.), а також прогнозування змін і управління на основі теорій буферності та стійкості ґрунту (Трускавецький, 2003; Надточій, 1998; Зайцева, 1987; Мірошниченко, 2006; Медведєв, Хоролець, 1999; Тараріко та ін., 2003).

Описано принципи, методологічні підходи та методи визначення бонітувального статусу ґрунтів на агроекологічній основі (Медведєв, Пліско, 2006; Полупан та ін., 2005, 2008; Величко, 2009; Кузьмичов, 1970; Дерев'янко, 1983; Грінченко, 1986, 1992; Гаврилюк, 1984; Сєрий, 1981, 1984; Булигін, Барвінський, 2006 та ін.) та застосування методів математичного моделювання для опису й прогнозування змін родючості ґрунту та окремих її факторів за умов антропогенезу (Назаренко, 1982; Прохоров, 1982; Красєха, 1983; Семенов, 1982; Карманов, 1985; Ку лаковс кая, 1990; Шишов та ін., 1991; Мазур, 1992; Пантелеймонов, 1998; Мошинський, 2007).

На підставі аналізу літературних джерел сформульовано робочу гіпотезу, мету і завдання досліджень.

2. Методологія та методи досліджень

Згідно з основною парадигмою генетичного ґрунтознавства, властивості ґрунту виступають функцією інтенсивності розвитку ґрунтоутворюючого процесу в конкретних екологічних умовах й ґрунтові характеристики адекватні певному поєднанню факторів ґрунтогенезу. Однорідність екологічних умов території віддзеркалюється певними підтипами ґрунту, як результатом розвитку основного (профілеутворюючого) та супутних процесів ґрунтоутворення.

Закон кореляції між властивостями ґрунту доцільно використати як теоретичну основу пошуку інтегральних критеріїв діагностики та якісної оцінки ґрунту. Вважаємо, що такі критерії повинні відображати генетичну природу ґрунту, виступати функцією багатьох його властивостей та бути доступними до швидкого визначення при польових і лабораторно-аналітичних дослідженнях. Тому підбір генетично зумовлених, комплексних (інтегральних) критеріїв еколого-генетичної оцінки ґрунтів доцільно здійснювати для окремих їх підтипів шляхом аналізу тісноти кореляційних зв'язків між показниками ґрунтових властивостей та відповідних регресійних рівнянь.

3. Об'єкт, умови та методика досліджень

При виборі ключових ділянок максимально дотримувалися принципу однотипності умов рельєфу, рослинного покриву, материнської породи, глибини залягання ґрунтових вод. У межах кожної групи репрезентативних ключових ділянок було закладено не менше 10 ґрунтових розрізів та серію прикопок. За генетичними гори зон тами відібрано зразки ґрунту для лабораторно-аналітичних досліджень в 3-х разовій повторності.

Для встановлення еколого-генетичної варіабельності складу і властивостей ґрунтів підібрано ключові ділянки у Вижницько-Сторожинецькому, Космацько-Виженському та Долинсько-Калуському фізико-географічних районах. Ґрунтові розрізи закладали під лісовими та трав'янистими фітоценозами.

Вивчення впливу переважаючих на території Передкарпаття материнських порід на морфолого-генетичні особливості ґрунтів вивчали в межах Вижницько-Сторожинецького (материнська порода - делювіальний суглинок) та Обертинсько-Гвіздецького (алювіально-делювіаль ний суглинок) фізико-географічних районів.

Порівняльне вивчення агроекологічного стану ґрунту під природними лісовими та тра в'янис тими (сінокоси та пасовища) фітоценозами, в тому числі й за різної три ва лос ті осушення (закритий гончарний дренаж функціонує з 1974 (сіно кіс) та з 1914 (пасовище) років) проводили на стаціонарі поблизу с. Іспас Вижницько-Сторожинецького географічного району.

Середньозмішані зразки ґрунту з генетичних горизонтів ґрунтових розрізів і верхнього шару грунтів агровиробничих груп 27д, 27г, 28г, 28д та 182в для аналітичних досліджень відбирали за загальноприйнятою методикою.

Модельний дослід 1. Вивчення впливу можливих режимів зволоження на кислотно-основну буферність і фосфатний стан ґрунту. У пет-пляшках з відрізаним дном, які розміщувалися звуженим кінцем донизу, були закладені зменшені в 4 рази моноліти профілю ґрунту з-під пологу лісу із збереженням послідовності залягання та співвідношення між потужністю генетичних горизонтів (ґрунтові колонки). Для поліпшення дренажу материнська порода була підстелена галькою. У зразках ґрунту розміщеного в ґрунтових колонках були створені та підтримувалися можливі умови зволоження, характерні для розвитку процесів оглеєння, глеє-елювіювання та опідзолення. Повторність до сліду 4-разова. Тривалість експо зиції 2 роки.

Варіанти досліду:

1. Водозастійний режим зволоження. Упродовж 2-х років вологість ґрунтових зразків у колонках підтримували на рівні повної вологоємності (ПВ) шляхом періодичного доливання дистильованої води до затоплення їх поверхні за відсутності її відтоку. З інтервалом один місяць до ґрунтових зразків доливали 20 мл 2%-го розчину глюкози, що виступав енергетичним матеріалом для анаеробних мікроорганізмів (умови сприятливі для розвитку кислого оглеєння).

2. Контрастний режим зволоження. За увесь період експозиції вологість ґрунтових зразків впродовж 2-х тижнів підтримували на рівні 70% від ПВ, а в наступні 2 тижні проводили одноразове наскрізне їх промивання дистильованою водою до витікання 50-100 мл її з дренажу. Через кожні 2 місяці до ґрунтових зразків доливали 20 мл 2%-го розчину глюкози (умови сприятливі для розвитку глеє-елювіювання).

3. Промивний режим зволоження. Ґрунтові зразки були покриті подрібненою хвоєю (висота 3 см) та промивалися впродовж 2-3 днів один раз на місяць дистильованою водою до витікання 50-100 мл її з дренажу. Протягом міжпромивних періодів вологість ґрунту підтримували в межах 70% від ПВ (умови сприятливі для розвитку опідзолення).

Після закінчення терміну експозиції ґрунт з колонок просушували, від бирали середні зразки, готували до аналізу та проводили визначення показ ників кислотно-основної буферності, фосфатного стану та фізико-хіміч них властивостей.

Модельний дослід 2. Вивчення впливу кальцієвмісних хіммеліорантів на показники агроекологічного стану ґрунту. Використовували зразки ґрунту із гумусово-елювіального й елювіального горизонтів пасовища неосушеного та сінокосу осушеного закритим гончарним дренажем в 1974 році.

Схема досліду:

1) конт роль - без хіммеліорантів (В-1);

2) вапно - 3 норми, розраховані за гідро лі тичною кислот ністю (В-2);

3) фосфоритне борошно - 3 норми, розраховані на нейтралізацію рухо мого алюмінію (В-3);

4) вапно - 1,5 норми + фосфоритне борошно - 1,5 нор ми (В-4).

Фізичну масу хіммеліорантів встановлено згідно з вмістом діючої речовини та необхідною нормою внесення з розрахунку на 2 кг ґрунту. Перемішаний з хіммеліорантами зразок ґрунту засипали в пластикові пляшки з відрізаним дном, які розміщували звуженим кінцем донизу. Можливість віль ного стоку води забезпечувалася дренажем з битого скла на дні пляшки. Во ло гість ґрунтових зразків постійно підтримували на рівні 60-70% від ПВ. Повторність досліду 4-разо ва. Тривалість екс позиції 1 та 2 роки.

У підготовлених до аналізу зразках ґрунту визначали гранулометричний склад - методом Качинського (ГОСТ 12536-79), структурно-агрегат ний склад - методом Савінова, водостійкість ґрунтових агрегатів - методом качання сит, щільність складення - методом ріжучого кільця (ДСТУ ISO 11272-2001), рН водної та сольової суспензій - потенціометрично (ДСТУ ISO 10390-2001), обмінну кислотність та обмінний алюміній - методом Соколова, гідролітичну кислотність - методом Капена в модифікації ЦІНАО (ГОСТ 26212-84), об мінні кальцій і магній - трилонометрично методом ЦІНАО (ГОСТ 26487-85), суму обмінних основ - методом Капена-Гілько виця (ГОСТ 28721-88), гумус - методом Тюріна в модифікації Сімакова (ДСТУ 4289:2004), азот лужногідролізований - методом Корн філда (ДСТУ 4115-2002), вміст валових форм SiO2, Fe2O3 й Al2O3 - за загальноприйнятою методикою (Аринушкіна, 1989).

Рентген дифрактометричний аналіз мулистої фракції ґрунтів виконаний на при ладі УРС-50 ИМ у лабораторії мінералогії ґрунтів ННЦ “ІГА ім. О.Н. Соколовського” науковим співробіт ником І.О. Хоролець, якій автор виражає глибоку вдячність.

Визначення показників кислотно-основної буферності ґрунту проводили згідно прописів Зайцевої (1987), Трускавецького (2003), Надточія (1993), а також Понизовського і Пампури (1993).

Вміст рухомого фосфору в зразках ґрунту визначали методом Кірсанова в модифікації ЦІНАО (ГОСТ 26207-91), концентрацію фосфатів - методом Карпінського та Замятіної (витяжка 0,03 н розчину K2SO4) та Скофілда (0,01М розчину CaCl2), фракційний склад мінеральних фосфатів - за Чангом-Джексоном та фосфатний потенціал - за загальноприйнятою методикою (Агрохімічний аналіз, 2005). Вміст форм калію встановлювали на полум'яному фотометрі ПАЖ-2: водорозчинного - у водній витяжці за спів відношення ґрунт : вода - 1 : 5, обмінного - методом Кірсанова (ДСТУ 4115-2002), необмінного - методом Пчолкіна (Практикум..., 1989).

Дисперсій ний, кореляційний та регресійний аналізи проведено за методикою, описаною Б.О. Доспєховим (1985).

Для встановлення бонітету ґрунтів використовували окремі положення офіційно затверджених методик (Новаковський, 1993; Созінов, 1996) та наукові розробки (Черлінка, 2001).

Урожайність зернових колосових культур (озима пшениця, озимий ячмінь та яра пшениця) наведено за даними Сто рожинецької (Вижницько-Сторожинецький фізико-географічний район) та Калушської (Долинсько-Калуський фізико-географічний район) держсортодільниць, співробітникам яких автор виражає щиру вдячність. Використовували дані щодо середньодекадних температур повітря й сум опадів за відповідні роки згідно з метеорологічними спостереженнями Чернівецької та Коломийської метеостанцій.

Показники будови профілю та гранулометрії Дерново-підзолистих і буроземно-підзолистих ґрунтів Передкарпаття.

Морфологічні ознаки та потужність генетичних горизонтів.

Установлено, що ґрунти передгірських рівнин, відомі під номенклатурою дерново-підзолисті на делювіальних суглинках характеризують ся диференційованим за елювіально-ілювіальним типом профілем. Чітко виділяються гумусово-елювіальний - (НЕ), елю ві альний слабо гумусований (Еh) та ілювіальний (І) горизонти. Останній поступово пере хо дить у поро ду. Грунти більш високих відміток прилеглих до Карпат територій, відомі під номенклатурою буроземно-підзолисті, сформу валися на пилуватих делювіальних суглинках і глинах. Морфологічна будова профілю аналогічна до вищеописаної.

Профільно-диференційованим ґрунтам різної номенклатури притаманна близька потужність гумусово-елювіального горизонту (табл. 1). У буроземно-підзолистих та дерново-середньопідзолистих ґрунтів нижня межа елювіального горизонту проходить на однаковій глибині. У сильнопідзолистих видів елювіальний горизонт простягається глибше на 7 см. Дерново-підзолисті ґрунти належать до важких, або середніх пилуватих суглинків, іноді - важких пилуватих глин. Їх гумусово-елювіальні та, особливо, елювіальні гори зон ти збіднені, а ілювіальні - збагачені мулом. З поважчанням гра нулометричного складу порід підвищується ступінь опідзоленості ґрунту, оскільки створюються більш сприятливі умови для поверхневого застою вологи й розвитку глеє-елювіювання. Гранулометричний склад буроземно-підзолистих ґрунтів змінюється від піщаного легкосуглинкового до пилуватого важкосуглинкового і глинистого. На вирівняних понижених і пологих схилах сформувалися важчі за гранскладом різновиди цих ґрунтів.

Таблиця 1. Показники будови профілю ґрунтів різної номенклатури