Колоїдно-хімічна характеристика гумусово-акумулятивного ґрунтотворення і родючості природних й агрогенних чорноземів Лівобережного Лісостепу та Степу України

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ

І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

УДК 631.423.4:[631.452:631.445.41](477.5)

КОЛОЇДНО-ХІМІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА

ГУМУСОВО-АКУМУЛЯТИВНОГО ҐРУНТОТВОРЕННЯ

І РОДЮЧОСТІ ПРИРОДНИХ Й АГРОГЕННИХ ЧОРНОЗЕМІВ

ЛІВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ ТА СТЕПУ УКРАЇНИ

06.01.03 - агроґрунтознавство і агрофізика

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора сільськогосподарських наук

Дегтярьов Василь Володимирович

Київ - 2010

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Харківському національному аграрному університеті ім. В.В. Докучаєва Міністерства аграрної політики України

Наукові консультанти:

доктор сільськогосподарських наук, професор

ЛАКТІОНОВ МИКОЛА ІЛЛІЧ,

Харківський національний аграрний університет імені В.В. Докучаєва

доктор сільськогосподарських наук, професор

ТИХОНЕНКО ДМИТРО ГРИГОРОВИЧ

Харківський національний аграрний університет імені В.В. Докучаєва,

завідувач кафедри ґрунтознавства

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, професор, академік НААН України

МЕДВЕДЄВ ВІТАЛІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ,

Національний науковий центр “Інститут ґрунтознавства та агрохімії

ім. О.Н. Соколовського” НААН України, головний науковий співробітник доктор сільськогосподарських наук, професор балаєв Анатолій джалілович, Національний університет біоресурсів і природокористування України Кабінету Міністрів України, завідувач кафедри ґрунтознавства та охорони ґрунтів ім. професора М.К. Шикули доктор сільськогосподарських наук, професор веремеєнко Сергій іванович,

Національний університет водного господарства та природокористування Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри агрохімії, ґрунтознавства та землеробства

Захист відбудеться “22” вересня 2010 р. о 10 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.04 у Національному університеті біоресурсів і природокористування України за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв Оборони, 15, навч. корпус 3, к. 65

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного університету біоресурсів і природокористування України за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв Оборони, 15, навчальний корпус 4, к. 28

Автореферат розісланий “5” серпня 2010 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради І.В.Логінова

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

чорнозем ґрунт родючість

Актуальність теми. Чорноземні ґрунти займають в Україні майже 60% площі земель сільськогосподарського використання. Вони належать до найбільш родючих ґрунтів планети. У той же час коефіцієнт розораності чорноземної території в Україні становить майже 0,85. Інтенсифікація сільськогосподарського виробництва зумовлює зростаючий вплив людини на стан ґрунтів, що призводить до зміни їх первісних властивостей. Це, безумовно, позначається на родючості чорноземів, сучасний рівень якої визначається властивостями, успадкованими від попередніх етапів природного розвитку ґрунтів і вторинно здобутими внаслідок впливу антропогенних факторів.

Родючість - основна якість ґрунту. Природна родючість обумовлена дією ґрунтотворного процесу, який формує фізичні, хімічні, фізико-хімічні властивості конкретних ґрунтів. Кожен ґрунт має різну величину природної родючості, яка коригується антропогенним фактором. Одним із найважливіших показників дії ґрунтотворного процесу є поглинальна здатність ґрунтів. Основою для процесів поглинання служить колоїдальна складова ґрунту, і, перш за все, колоїдний гумус - предмет наших досліджень. Гумус є одним з найважливіших інтегральних показників рівня родючості ґрунтів. Тому дослідженню гумусу приділяється велика увага на всіх етапах розвитку ґрунтознавства, особливо з появою класичних робіт В.В. Докучаєва, П.А. Костичева.

Фундаментальні дослідження, які провели В.Р. Вільямс, С.П. Кравков, О.Г. Трусов, А.А. Шмук, І.В. Тюрін, О.Н. Соколовський, С. Ваксман, М.М. Коно-нова, Л.М. Александрова, Д.С. Орлов, В.В. Пономарьова, О.М. Гринченко, М.І. Лактіонов та інші, заклали основу для сучасного уявлення про органічну частину ґрунту, її природу і властивості.

Кількість і якість гумусу змінюється залежно від антропогенного навантаження на ґрунт. Обробіток ґрунтів часто обумовлює мінералізацію органічних речовин, значне зниження загальних запасів гумусу в ґрунтах. Це призводить до зниження родючості ґрунтів. Тому дослідження органічної складової ґрунту, визначення шляхів збереження і накопичення гумусу у ґрунті - це дуже актуальне питання не тільки ґрунтознавства, але й землеробства України в цілому.

Аналітичний огляд раніше проведених досліджень ґрунтового гумусу різних авторів дозволяє зробити загальний висновок про те, що на сьогодні чітко встановлені географічні закономірності гумусоутворення, досліджено біохімію процесів гуміфікації і гуміфіксації, роль гумусу в родючості ґрунтів різного походження тощо. Але недостатньо вивчена колоїдно-хімічна природа гумусу і колоїдно-хімічна діагностика природних і антропогенних перетворень чорноземних ґрунтів Лісостепу і Степу України. Їх вирішення, що складає суть наших досліджень, дає можливість розшифрувати важливу наукову проблему: надати прогноз еволюції родючості чорноземів на основі колоїдно-хімічної діагностики зміни гумусового стану ґрунтів під впливом сучасного антропогенно-природного ґрунтотворення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження за темою дисертації є складовою частиною плану і тематики досліджень кафедри ґрунтознавства Харківського національного аграрного університету імені В.В. Докучаєва відповідно до державних НТП 1990-2005 рр. “Склад органічної частини ґрунту і фізика чорноземів” (№ДР 0104U005742); НТП 1996-2000 рр. “Роль гумусу в стабілізації ґрунтових процесів у чорноземах типових Лівобережного Лісостепу України” (№ДР 0101U003197); НТП 1996-2000 рр. “Еволюція чорноземів типових глибоких Південно-Східного Лісостепу України під різними фітоценозами” (№ДР 0100U006031); НТП 1997-2000 рр. “Вплив тривалості та інтенсивності сільськогосподарського використання чорноземів України на рівень їх родючості“ (№ДР 0100U004222); НТП 2001-2005 рр. “Вивчення закономірностей розвитку культурного ґрунтотворного процесу, еволюції ґрунтів та підвищення їх природної родючості“ (№ ДР 0101U008364).

Мета і завдання дослідження. Мета роботи полягала в науковому обґрунтуванні системи колоїдно-хімічної характеристики гумусово-акумулятивного ґрунтотворення і рівня родючості ґрунтів, виборі показників її діагностики. Для досягнення цієї мети передбачалося:

– визначити кількісні і якісні зміни гумусового стану чорноземів залежно від інтенсивності і характеру антропогенного навантаження;

– дослідити колоїдно-хімічні показники гумусу чорноземів у процесі господарського використання;

– науково обґрунтувати систему показників колоїдно-хімічної діагностики гумусового-акумулятивного ґрунтотворення природних і агроекосистем;

– визначити роль окремих компонентів органічної частини чорноземів у формуванні родючості ґрунтів з колоїдно-хімічних позицій;

– установити кореляційний взаємозв'язок між колоїдно-хімічними показниками гумусового стану чорноземів і рівнем біологічної продуктивності ґрунтів.

Об'єкт дослідження - гумусовий стан і рівень родючості чорноземів типових та звичайних Лівобережного Лісостепу і Степу України.

Предмет дослідження - кількісні і якісні колоїдно-хімічні показники гумусового режиму чорноземів у зв'язку з рівнем їх родючості.

Методологія і методи дослідження. Під час виконання роботи застосовані загальнонаукові та конкретно-наукові методи, а саме: експедиційно-польовий, порівняльно-географічний, морфогенетичний, морфометричний, лабораторно-аналітичний, розрахунково-порівняльний, історико-генетичний; системний і математико-статистичний аналіз. Польові і лабораторні дослідження проводили відповідно до існуючих методик і державних стандартів, прийнятих у ґрунтознавстві.

Методологічною основою досліджень був системний аналіз і генетичний принцип, відповідно до яких ґрунт розглядається як підсистема ландшафту, розвиток якої взаємозв'язаний з розвитком біосфери, де відбувається синтез органічної речовини й утворюється “плівка життя” (В.І. Вернадський, 1926; М.А. Голубець, 1997), основу якої складає гумус ґрунтів. Теоретичною основою такого підходу є вчення про гумус і родючість ґрунтів.

Наукова новизна одержаних результатів:

– вирішено важливу науково-практичну проблему: охорона, збереження і підвищення родючості чорноземних ґрунтів України;

– доведено, що колоїдно-хімічна характеристика гумусу чорноземів дає змогу діагностувати два типи гумусово-акумулятивного ґрунтотворення на класифікаційному рівні: природний і агрогенний;

– розширено і поглиблено закономірності формування гумусового стану чорноземів типових Лівобережного Лісостепу і чорноземів Приазов'я України в природних і агроекосистемах;

– уперше обґрунтовано кількісний показник для визначення інтенсивності антропогенного навантаження на ґрунти;

– показано напрямки оцінки родючості чорноземів на основі колоїдно-хімічної характеристики гумусу;

– розроблено агроекологічну оцінку чорноземів за кількісними і якісними показниками гумусового стану;

– доведено можливість використання діагностичних показників агроекологічного стану чорноземів для здійснення їх моніторингу;

– уперше встановлено роль окремих компонентів органічної частини ґрунту в утворенні мікро- і макроструктури;

– уперше доведено, що рівень біологічної продуктивності ґрунтів чітко корелює з колоїдно-хімічними показниками гумусового стану чорноземів.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані результати досліджень дають повне уявлення про гумусовий стан чорноземних ґрунтів з колоїдно-хімічних позицій і об'єктивно характеризують рівень родючості ґрунтів залежно від характеру та інтенсивності господарського їх використання, що дає можливість застосовувати науково обґрунтовані системи добрив, сівозмін та обробітку для попередження деградації чорноземів, їх раціонального використання й отримання високих і сталих урожаїв сільськогосподарських культур.

Результати досліджень використано: Державним технологічним центром охорони родючості ґрунтів та якості продукції “Центрдержродючість” Мінагрополітики України, Харківським, Сумським, Донецьким обласними технологічними центрами охорони родючості ґрунтів та якості продукції “Держродючість” для ідентифікації кількісних і якісних змін гумусового стану чорноземів та розробки заходів щодо запобігання їх дегуміфікації та забезпечення бездефіцитного балансу гумусу; Українським природним степовим заповідником для забезпечення природоохоронних заходів у відділеннях “Михайлівська цілина” і “Хомутовський степ”; Головним управлінням агропромислового розвитку Харківської обласної державної адміністрації під час розробки агротехнічних заходів при вирощуванні сільськогосподарських культур.

Результати дисертаційної роботи використані у підручнику “Ґрунтознавство” (2005,) у навчальних посібниках “Лабораторний практикум з ґрунтознавства” (1998), “Практикум з ґрунтознавства” (2009), які рекомендовано Мінагрополітики України для вищих аграрних навчальних закладів ІІІ-ІV рівнів акредитації.

Особистий внесок здобувача. Автором безпосередньо в ході експедиційних досліджень кафедри ґрунтознавства Харківського НАУ імені В.В. Докучаєва вивчено морфологічні ознаки чорноземів, проведено аналітичні дослідження їх основних показників і властивостей, зібрано інформацію щодо врожайності сільськогосподарських культур по об'єктах досліджень, сформульовано робочу гіпотезу, розроблено програму й використано сучасні методики досліджень, проведено статистичний аналіз одержаних результатів, запропоновано систему показників колоїдно-хімічної діагностики гумусового стану і рівня родючості чорноземів, підготовлено наукові статті, оформлено дисертаційну роботу.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень оприлюднені та обговорювалися на VIII Всесоюзному з'їзді ґрунтознавців (Новосибірськ,1989); ІІІ з'їзді товариства ґрунтознавців та агрохіміків України (Харків,1990); V з'їзді товариства ґрунтознавців та агрохіміків України (Рівне, 1998); VI з'їзді товариства ґрунтознавців та агрохіміків України (Умань, 2002); VIІ з'їзді товариства ґрунтознавців та агрохіміків України (Київ, 2006); ХІ науково-виробничій конференції ґрунтознавців, агрохіміків і землеробів Уралу і Поволжя (Уфа,1988); Міжнародній науково-практичній конференції, присвяченій 175-річчю Харківського ДАУ (Харків, 1992); Міжнародній науково-практичній конференції, присвяченій 100-річчю кафедри ґрунтознавства Харківського ДАУ “Ґрунти України: еволюція, систематика, окультурювання та використання” (Харків, 1994); Міжнародній науковій конференції “Україна в світових земельних, продовольчих і кормових ресурсах і економічних відносинах” (Вінниця, 1995); Міжнародній науково-практичній конференції, присвяченій 50-річчю факультету агрохімії та ґрунтознавства Харківського ДАУ (Харків, 1996); Міждержавній науковій конференції НАН України “Сучасні проблеми охорони земель” (Київ,1997); Міжнародній науковій конференції, присвяченій 100-річчю з дня народження О.М. Можейка (Харків, 2002); Міжнародній науково-практичній конференції “Геоекосистеми України - біопродуктивність, еволюція, моніторинг і використання” (Харків, 2003); Міжнародній науково-практичній конференції, присвяченій пам'яті корифеїв - 100-річчя від дня народження О.М. Гринченка, Г.С. Гриня, М.К. Крупського (Харків, 2004); Міжнародній науково-практичній конференції “Сучасний стан і тенденції розвитку меліоративного ґрунтознавства і землеробства” (Рівне, 2007) Міжнародній науково-практичній конференції “Методологія дослідження ґрунтового покриву України у дзеркалі земельних реформ” (Харків, 2008); щорічних науково-практичних конференціях викладачів Харківського національного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 43 наукові публікації, у тому числі 25 статей у виданнях, затверджених ВАК як фахові, 17 матеріалів конференцій та отримано один патент на корисну модель.

Структура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертація складається зі вступу, восьми розділів, висновків, рекомендацій виробництву, списку літератури з 542 найменувань, її викладено на 341 с., включаючи 85 таблиць, 79 рисунків і 16 додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Колоїдно-хімічна природа гумусу і родючість ґрунтів

(стан проблеми)

Подано огляд наукової літератури з проблем дослідження органічної частини ґрунту, висвітлено основні етапи вивчення колоїдно-хімічної природи ґрунтового гумусу, показано роль і значення гумусових речовин у формуванні родючості ґрунтів. Акцентовано увагу на те, що незважаючи на значні успіхи у вивченні ґрунтового гумусу, проблема його залишається актуальною й сьогодні. Про складність проблеми свідчать розходження у поглядах, які завжди існували й вимагали від дослідників переглядати концептуальні положення про природу, шляхи утворення і трансформації гумусових речовин. Недостатня теоретична обґрунтованість загальноприйнятого підходу до вивчення гумусових речовин не дає змоги зрозуміти сутність внутрішньоґрунтових процесів, які визначають розвиток і гумусу, і ґрунту в цілому.

ОБ'ЄКТИ І МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕННЯ

Характеристика об'єктів дослідження. Об'єктами досліджень були: чорноземи типові середньосуглинкові на лесовидних суглинках Українського природного степового заповідника “Михайлівська цілина”, чорноземи звичайні важкосуглинкові на лесовидних суглинках Українського природного степового заповідника “Хомутовський степ”, також ґрунти господарств, які розташовані поряд з ними. Для досліджень також були взяті чорноземи типові важкосуглинкові Роганського стаціонару з дослідних полів кафедри ґрунтознавства, кафедри землеробства і кафедри агрохімії Харківського національного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва. Обрані об'єкти досить добре і всебічно вивчені в ботанічному, ґрунтово-геоморфологічному і сільськогосподарському аспектах.

Зразки чорноземів, які досліджували в лабораторних умовах, відбирали, головним чином, у межах гумусового горизонту всіх досліджуваних ґрунтів. Теоретичною передумовою прийнятого порядку відбору зразків для аналізу стало узагальнення літературних даних і результати власних спостережень, які переконливо свідчать про те, що діагностичні ознаки будуть виявлятися, перш за все, у межах верхнього біологічно активного шару ґрунтів. Про це свідчить той факт, що, як у цілинних, так і в орних чорноземах, основна маса кореневих систем рослин концентрується у поверхневому шарі гумусового горизонту. Дослідженнями П.А. Костичева (1886), В.Р. Вільямса (1940), І.В. Тюріна (1937), П.Г. Адеріхіна (1927), О.О. Афанасьєвої (1947), М.М. Кононової (1972) і багатьох інших встановлено пряму залежність ступеня гумусованості верхніх горизонтів ґрунтів від маси кореневої системи рослин, яка концентрується в них, а також від інтенсивності мікробіологічних процесів.

Чорноземи типові “Михайлівської цілини” Українського природного степового заповідника. Заповідник “Михайлівська цілина” розташований в межах північно-західної підпровінції лівобережної високої провінції лісостепової зони чорноземів типових та сірих опідзолених ґрунтів (ЛС41). Ґрунтовий покрив заповідника, в основному, складений чорноземами типовими середньосуглинистими, які залягають на вододільних плато та слабопологих схилах. Зразки ґрунтів для досліджень були відібрані з абсолютно цілинної ділянки заповідника (абсолютна цілина), з періодично кошеної (один раз на два роки) ділянки цілинного степу (кошена цілина), періодично випалюваної (1986, 1988, 1990 рр.) ділянки абсолютно цілинного степу (випалювана цілина), кошених перелогів віком 12 (переліг 12 р.) та 42 роки (переліг 42 р.), ділянки лісосмуги (лісосмуга), насадженої кленом у 1952-1956 рр., а також на полі № 9 польової сівозміни (рілля 65 р. ПС), полі № 1 кормової сівозміни (рілля 65 р. КС) і на полі № 4 польової сівозміни (рілля > 120 р.) КСП “Червона Зірка” Лебединського району Сумської області.

Чорноземи типові Роганського стаціонару. Чорноземи типові важкосуглинкові дослідного поля Харківського НАУ ім. В.В. Докучаєва, на території якого розташований Роганський стаціонар, знаходяться в межах східної підпровінції Лівобережної високої провінції лісостепової зони чорноземів типових і сірих опідзолених ґрунтів (ЛС42).

Об'єктами досліджень у межах Роганського стаціонару були обрані чорноземи типові важкосуглинкові на лесовидних суглинках дослідних полів кафедр ґрунтознавства, землеробства і агрохімії, де вивчається вплив добрив, обробітку, а також заростання природною трав'янистою рослинністю (переліг) на ґрунтові режими і рівень родючості чорноземів.

Із 1985 р. в цій сівозміні кафедрою землеробства ведуться дослідження щодо впливу різних способів основного обробітку на агрономічні властивості чорнозему і його родючість. У досліді вивчаються такі варіанти основного обробітку ґрунту: 1) рілля ПЛН-4-3,5 на 25-27 см (контроль); 2) безполицевий стояками СибІМЕ на 25-27 см; 3) безполицевий стояками ПРН-31000 на 25-27 см; 4) комбінований обробіток; 5) чизельний обробіток ПЧ-2,5 на 25-27 см. Варіанти закладалися в чотирикратній повторності, розміщення варіантів послідовне. Розмір ділянок на полі 6 х 100 м. Площа однієї ділянки -150 м2, облікової - 50 м2.

Для вивчення впливу використання добрив на ґрунтові режими також було проведено дослідження чорноземів типових дослідного поля кафедри агрохімії ХНАУ та поряд розташованих ділянок перелогу і лісосмуги. У 1983 році на території дослідного господарства було закладено польовий стаціонарний дослід, у якому вивчався вплив мінеральних добрив на ланцюг сівозміни: кукурудза на силос - озима пшениця - цукровий буряк - ячмінь. Повторність варіантів досліду потрійна. Розмір посівної ділянки 120 м2, облікової - 80 м2. Добрива вносили під усі культури вручну перед основним обробітком ґрунту. У досліді використовували напівперепрілий гній, аміачну селітру, суперфосфат простий гранульований і калійні солі.

Для досліджень були обрані такі варіанти: контроль (без добрив), варіант із внесенням лише мінеральних добрив з насиченістю мінеральними добривами 281 кг д.р./га та варіант з органо-мінеральним удобренням, у якому насиченість органічними добривами становила 11,3 т/га, мінеральними - 180 кг д.р./га.

Чорноземи звичайні “Хомутовського степу” Українського природного степового заповідника. Згідно з агрогрунтовим районуванням територія заповідника “Хомутовський степ” входить у Волновасько-Жданівський агроґрунтовий район Новоазовський підрайон (Гринь Г.С., 1969; Кисіль В.Д., 1969). Докладна характеристика чорноземів звичайних Хомутовського степу” наводиться у роботах Г.С. Гриня (1956), А.Ф. Яровенка (1967), В.Д. Кисіля (1969), Т.Л. Бистрицької (1975, 1976, 1978, 1979), А.П. Генова (1998).

Для досліджень відбирали зразки ґрунтів на абсолютно цілинній ділянці заповідного степу (абсолютна цілина), на періодично (один раз на два роки) кошеній ділянці цілинного степу (кошена цілина), на ділянці щорічно кошеного 42-річного перелогу (кошений переліг), а також на ділянці городів (27 років) співробітників заповідника (рілля 27 р.) та на ділянках поля №3 польової сівозміни сільськогосподарського підприємства “Маяк” Новоазовського району Донецької області. Одна з цих ділянок, площею 101,3 га, розорана в 1928-1930 рр. минулого століття (рілля 65 р.), а інша, площею 86,8 га, розорана ще в позаминулому столітті. Зі слів старожилів поряд з цією ділянкою поля було село, а поле використовувалося під городи; як добриво вносився тільки гній (рілля >120 р.). Усі зразки ґрунтів відібрані на вододільному плато між балками Брандта, Червоний Яр, Климушанська, Середня і Оболонська.

Методика і методи дослідження. Дослідження за темою дисертації проводили у 1988-2009 рр. шляхом польових досліджень ґрунтового покриву у Харківській, Сумській та Донецькій областях у складі експедицій кафедри ґрунтознавства Харківського національного аграрного університету. Польові дослідження ґрунтового покриву проводили з точною прив'язкою розрізів із використанням приладу глобального позиціювання (GPS). Вибір конкретних районів розповсюдження досліджуваних ґрунтів був обумовлений безпосередньо завданнями досліджень.

Виходячи з мети і запланованих завдань досліджень, під час обрання конкретних “ділянок-ключів” особливу увагу звертали на такі чинники:

1) обов'язковою умовою є наявність у ґрунтовому покриві ділянок поряд розташованих в однакових умовах рельєфу цілинних ґрунтів або ґрунтів перелогу і ріллі, яка використовується в сільськогосподарському виробництві певні проміжки часу, відповідного таксону ґрунтів;

2) розташовані поряд з цілиною (перелогом) староорні ґрунти повинні відрізнятися між собою за характером їх сільськогосподарського використання в історичному плані (рівень культури землеробства, сівозміни, агрофони, види і кількість внесених добрив тощо);

3) досліджувані ґрунти повинні бути вже добре вивчені, охарактеризовані і задокументовані в науковій літературі.

Підбираючи об'єкти досліджень, ми виходили з тих міркувань, що заплановані завдання можуть бути успішно виконані лише в тому випадку, коли кількісні і якісні зміни гумусу, зміни колоїдно-хімічних властивостей ґрунту, зміни структурного стану ґрунту, фізичних показників та рівня родючості староорних чорноземів, які зазнали протягом певного періоду впливу окультурення, будуть вивчатися у порівнянні з цілинними або переложними ґрунтами, які продовжують розвиватися протягом того ж періоду часу під впливом природного ґрунтотворного процесу. Та обставина, що ці об'єкти ще до початку наших досліджень широко вивчені і задокументовані, звільняє нас від величезного обсягу робіт з характеристики досліджуваних ґрунтів і дає змогу приділити головну увагу вивченню питання колоїдно-хімічної діагностики акумулятивного ґрунтотворення і родючості ґрунтів у природних і культурних біогеоценозах.

Для аналітичних досліджень відбирали індивідуальні зразки за профілем ґрунтів за загальноприйнятими методиками, які описані в літературі (Кононова М.М.,1951; Аринушкина Е.В, 1962; Орлов Д.С., 1981; Лактіонов М.І., 1998).

Для отримання достовірних даних під час вивчення колоїдно-хімічних, хімічних, фізичних та інших характеристик ґрунтів на об'єктах досліджень для відбору зразків ґрунту були виділені типові для ґрунтового покриву ділянки. На кожній з них описували рослинний покрив і закладали ґрунтові розрізи. Описуючи ґрунтові розрізи, зазначали генетичний тип і вид ґрунту, його гранулометричний склад, материнську породу (Полупан М.І., 1981, ДСТУ ІSO 15903:2004). Індивідуальні зразки ґрунту відбирали з трьох стінок розрізу за шарами 0-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50 см. З індивідуальних зразків готували середні зразки, які використовували для аналізів (ДСТУ 4287:2004, ДСТУ ІSO 10381-1:2004, ДСТУ ІSO 10381-2:2004, ДСТУ ІSO 10381-3:2004). Для опису генетичних профілів ґрунту та проведення деяких аналізів зразки ґрунту відбирали відповідно до генетичних горизонтів.

Аналітичні дослідження ґрунтів проводилися за загальноприйнятими методиками: уміст загального гумусу - методом І.В. Тюріна в модифікації С.М. Симакова (ДСТУ 4289:2004); уміст та якісний склад високодисперсних глинистих мінералів - рентгендифрактометричним методом, за М.І. Горбуновим (МВВ 31-497058-004-2001); гранулометричний склад ґрунту - методом піпетки в модифікації Н.А. Качинського (Качинский Н.А., 1958, МВВ 31-497058-010-2003); груповий та фракційний склад гумусу ґрунту - методом І.В. Тюріна в модифікації В.В. Пономарьової та Т.А. Плотнікової (МВВ 31-497058-008-2002, Кононова М.М., 1961); уміст рухомих органічних речовин - методом М.А. Єгорова (МВВ 31-497058-020-2005); мікроагрегатний склад ґрунту - методом піпетки в модифікації Н.А. Качинського (МВВ 31-497058-011-2005); структурно-агрегатний склад ґрунту - методом М.І. Саввінова (МВВ 31-497058-012-2005); уміст колоїдних форм гумусу - методом О.Н. Соколовського (Соколовський О.Н., 1956, 1971); уміст власне гумусових речовин і детриту - модифікованим методом Шпрингера (Практикум з ґрунтознавства, 2009); уміст функціональних груп гумусових речовин - методом Кухаренко-Драгунової (Орлов Д.С., 1981; Кононова М.М., 1951); оптичну щільність гумусових речовин - спектрофотометричним методом на СФ-46 (Кононова М.М., 1951,); показник реакційної здатності гумусу - за М.І. Лактіоновим (Лактіонов М.І., 1973);

Показники фізичної, фізико-хімічної, хімічної характеристики ґрунтів обробляли математично дисперсійним методом з використанням кореляційного аналізу (Доспехов Б.А., 1985), застосовуючи системи електронних таблиць Ехсеl 2000 from MS Office 2000 Rus Professional версія Internet Explorer 6.0.2800.1762 на комп'ютері фірми R-LINE з процесором 2,4 GHz Intel Celeron.

Матрична природа гуміфікації.

Закономірності акумуляції гумусу в чорноземах

природних І агроекосистем

Мінеральна матриця і фіксація гумусу. Докучаєв В.В. (1883) відмічав, що більшість властивостей ґрунту у своєму розвитку мають певну межу. Її величина специфічна для кожного типу ґрунту. Це особливо стосується закріплення гумусу у ґрунті. Відносна його кількісна стабільність обумовлюється активними центрами мінеральної матриці. Різні мінерали і часточки беруть неоднакову участь у ґрунтових процесах. Серед мінералів найбільш активними є глинисті мінерали, а серед них - високодисперсні монтморилоніт, смектити, гідрослюди. При цьому такі мінерали, як кварц, польові шпати, достатньо інертні у ґрунтах і беруть незначну участь у ґрунтових процесах (Карпачевський Л.О, Зубкова Т.А., 2001,2002). У процесі ґрунтотворення на піщаних породах утворюються залізисті, глинисті, гумусові та інші плівки - колоїдні “сорочки”, що покривають зерна мінералів (Тихоненко Д.Г.,1981, 1983).

Ґрунтова матриця включає три матриці: мінеральну, органічну і органо-мінеральну. Основою ґрунтової матриці є мінеральна, яка представлена колоїдами і поверхневими шарами ґрунтових часточок (мінералів, уламків порід). У реальних ґрунтах майже неможливо відокремити мінеральну матрицю від органічної (у гумусових горизонтах). Органічна матриця в гумусованих горизонтах у чистому вигляді майже не існує.

Дослідження показали, що в усіх зразках чорноземів є змішано-шаруваті утворення (рис.1), хоча кількість їх невелика - від 7,6% до 14,1%. У чорноземі ріллі, як окремий випадок, їх уміст збільшується за рахунок „чистого” монтморилоніту і гідрослюд. Уміст змішано-шаруватих мінералів має велике значення як діагностичний показник процесів, що відбуваються у ґрунтах. Їх присутність свідчить, що незважаючи на те, що об'єкт можна віднести до природоохоронного та виключити інтенсивний антропогенний тиск на ґрунти, природні процеси мають свій вплив, і мінерали реагують на іонно-обмінні процеси, водний, тепловий режими тощо. Слід також зазначити тенденцію до зменшення вмісту мінералів групи монтморилоніту у ґрунті ріллі. Можливо припустити, що у чорноземі ріллі за рахунок самостійного мінералу монтморилоніту утворилися окремі групи змішано-шаруватих утворень, тобто у ґрунті ріллі створені такі умови, які вплинули на тонкодисперсні мінерали з великою ємністю обміну катіонів і викликали їхню структурну перебудову, але це не означає, що процеси повинні бути незворотні. За зміни умов можливі інші процеси. На даний час такі зміни не вплинули категорично на ґрунтові процеси, але тенденції, що спостерігаються, свідчать про те, що група змішано-шаруватих мінералів є найбільш чутливою до будь-яких втручань. Найбільш консервативними залишаються гідрослюда, каолініт і особливо хлорит.

На відміну від чорноземів типових середньосуглинкових Михайлівської цілини, чорноземи звичайні важкосуглинисті Хомутовського степу характеризуються більш високим умістом змішано-шаруватих мінералів та монтморилоніту.

Закономірності акумуляції гумусу в природних і агроекосистемах. Проблемі гумусу як найважливішої складової частини ґрунту приділялося досить багато уваги в дослідженнях ґрунтознавців усіх часів. Огляд і узагальнення літератури з цього питання наведено в роботах І.В. Тюріна (1937), М.М. Кононової (1951,1963), Л.М. Александрової (1980), Д.С. Орлова (1981), А.Д. Балаєва (1997), Г.А. Мазура (2002), М.І. Полупана (1985), С.І. Веремеєнко (2002, 2003, 2006) та інших дослідників, які сформулювали основні закономірності утворення і накопичення гумусу в різних типах ґрунтів.

Уміст і запаси гумусу в цілинних і орних чорноземах. Сільськогосподарська діяльність людини змінює природний хід гумусоутворення і гумусонакопичення, кількість та якість маси органічних речовин, які надходять до ґрунту, інтенсивність і спрямованість процесів гуміфікації. Результати визначення вмісту загального гумусу в чорноземах типових “Михайлівської цілини” свідчать (табл. 1), що вже найменше втручання людини в хід природних процесів ґрунтотворення призводить до змін умісту загального гумусу.

Зниження вмісту і запасів гумусу у чорноземах спостерігається протягом перших 60-80 років сільськогосподарського використання. Найвищі темпи мінералізації гумусу проявляються у перші три-чотири десятиріччя використання чорноземів. У подальшому вміст гумусу стабілізується.

Таблиця 1

Уміст загального гумусу в цілинних і орних чорноземах України

Угіддя	Глибина, см
	0-10	10-20	20-30	30-40	40-50
Чорноземи типові заповідника “Михайлівська цілина”*
Абсолютна цілина	10,05	8,27	7,16	5,61	4,59
Кошена цілина	9,75	7,87	6,97	5,86	4,90
Кошений переліг 12 років	7,81	6,90	5,99	4,73	4,48
Кошений переліг 42 роки	8,59	7,79	6,35	5,71	4,99
Лісосмуга 44 роки	9,28	7,81	6,50	5,83	5,13
Рілля 65 років	5,96	5,84	5,24	4,72	4,43
Рілля більше 120 років	5,88	5,74	5,08	4,57	3,90
Чорноземи типові Роганського стаціонару **
Переліг 42 роки	7,24	6,08	5,41	5,28	4,36
Лісосмуга 44 роки	6,97	6,78	5,63	4,90	4,22
Рілля (без добрив, контроль)	5,09	4,98	4,84	4,23	4,16
Рілля (мінеральна с-ма добрив)	5,36	5,25	5,17	4,51	4,29
Рілля (органо-мінеральна с-ма добрив)	5,49	5,36	5,30	4,78	4,38
Чорноземи звичайні заповідника “Хомутовський степ”***
Абсолютна цілина	6,46	5,81	5,07	4,10	3,10
Кошена цілина	6,08	5,50	4,71	4,59	3,87
Переліг 42 роки	5,84	5,15	4,53	4,51	3,13
Рілля 27 років	4,62	4,27	3,62	2,66	2,43
Рілля 70 років	4,00	3,86	3,73	3,33	2,87
Рілля більше 120 років	4,40	4,35	4,30	3,62	3,27

*НІР05 = 0,06; **НІР05 = 0,04; ***НІР05 0,02.

Перелоговий режим сприяє накопиченню гумусу в чорноземах. Ураховуючи темпи його накопичення у ґрунтах перелогів різного віку, можливо передбачити, що через 59-60 років перелогового режиму вміст і запаси гумусу у чорноземі досягнуть рівня вмісту гумусу в абсолютно цілинному ґрунті.

Періодичне викошування трав'янистої рослинності на цілинних ділянках майже не впливає на вміст гумусу в чорноземах типових, незважаючи на вилучення наземної частини фітомаси. В умовах степової частини Приазов'я сіножать на цілині призводить до деякого незначного зниження вмісту гумусу у верхніх шарах (0-30 см) чорнозему звичайного. У більш глибоких шарах ґрунту, навпаки, його вміст зростає. У цілому 50-сантиметровий шар чорнозему звичайного кошеної цілини не відрізняється від аналогічного шару ґрунту абсолютної цілини.

Особливий вплив на гумусовий стан чорноземів здійснює деревна рослинність. Вона викликає деяке збіднення на гумус верхніх шарів ґрунту і збагачення ним нижніх порівняно з ґрунтами перелогу і цілини. У цілому досліджувана 50-см товща чорнозему не відрізняється за вмістом гумусу від ґрунту абсолютної цілини.

Періодичне випалювання цілинної трав'янистої рослинності викликає зниження вмісту загального гумусу за профілем чорнозему типового. Особливо це стосується нижніх шарів ґрунту.

Уміст і запаси власне гумусових речовин і детриту в цілинних й орних чорноземах. Ґрунтовий гумус являє собою досить складний та динамічний за своєю природою комплекс численних і дуже різнорідних за своєю хімічною природою сполук. На думку М.І. Лактіонова (1998), органічна частина ґрунту складається з чотирьох компонентів: 1) свіжих органічних решток, переважно відмерлих частин кореневих систем рослин; 2) первинних продуктів розкладу цих решток; 3) напіврозкладених органічних решток - детриту; 4) специфічно ґрунтових власне гумусових речовин (ВГР). Учені М.І. Лактіонов (1974, 1977), О.А. Чесняк (1965), В.Д. Муха (1978) та інші довели, що вміст гумусу в процесі сільськогосподарського використання чорноземів зменшується, перш за все, за рахунок мінералізації найменш стійкого компоненту органічної частини цих ґрунтів - детриту.

Результати визначення вмісту власне гумусових речовин і детриту в досліджуваних чорноземах показують (табл.2), що для цілинних ґрунтів характерним є найвища частка детриту у складі загального гумусу. На вміст ВГР найбільш суттєвий впливає сільськогосподарське використання. Зниження вмісту загального гумусу відбувається, в основному, за рахунок мінералізації детриту. Він більш чутливий до впливу людини на хід біогеохімічних процесів у ґрунті і тому, при найменшому втручанні людини, моментально реагує на це. Найбільш інтенсивна мінералізація детриту відбувається у перші три-чотири десятиріччя використання чорноземів у сільськогосподарському виробництві. У подальшому процеси надходження органічних решток та їх мінералізація збалансовуються і вміст детриту у ґрунті стабілізується. В умовах просапної сівозміни з глибиною вміст ВГР знижується, а в умовах кормової сівозміни спостерігається деяке зниження вмісту ВГР у верхній 20-см частині профілю і підвищення його у більш глибоких шарах ґрунту відносно абсолютно цілинного чорнозему.

Перелоговий режим відновлює вміст ВГР у чорноземах. Більш суттєвих змін зазнає вміст детриту - його кількість дещо збільшується. Найвища інтенсивність цього процесу спостерігається у перше десятиріччя. Але, на відміну від ВГР, уміст детриту не відновлюється навіть при 42-річному перелоговому режимі.

Викошування цілинної рослинності призводить, з одного боку, до деякого зниження вмісту ВГР у верхньому 10-см шарі ґрунту, з іншого - до досить суттєвого підвищення їх умісту у більш глибоких шарах ґрунту. Одночасно у чорноземі знижується вміст детриту. Під деревною рослинністю йде найбільш інтенсивне накопичення ВГР, крім того, вона сприяє значному уповільненню темпів мінералізації детриту. При випалюванні цілинної трав'янистої рослинності змінюється склад органічної частини ґрунту. По всій досліджуваній частині профілю чорнозему відбувається суттєве зниження вмісту ВГР. Уміст же детриту у верхньому 10-см шарі зростає, а потім з глибиною різко падає.

Застосування як органічних, так і мінеральних добрив стримує процес дегуміфікації чорноземів. Використання добрив сприяє підвищенню вмісту ВГР і детриту у чорноземі.

Таблиця 2

Уміст власне гумусових речовин і детриту в цілинних й орних чорноземах

Угіддя	Глибина, см
	0-10	10-20	20-30	30-40	40-50
Чорноземи типові заповідника «Михайлівська цілина»*
Абсолютна цілина	4,79 5,26	3,84 4,43	3,34 3,82	3,16 2,45	2,54 2,05
Кошена цілина	4,63 5,12	4,26 3,61	4,00 2,97	3,35 2,51	2,80 2,10
Кошений переліг 12 років	4,37 3,44	4,14 2,76	3,94 2,05	2,72 2,01	2,48 2,00
Кошений переліг 42 роки	4,45 4,14	4,06 3,73	3,47 2,88	3,25 2,46	2,69 2,30
Лісосмуга 42 роки	5,30 3,98	3,92 3,89	3,63 2,87	3,25 2,58	3,10 2,03
Рілля 65 років	3,62 2,34	3,62 2,22	2,73 2,51	2,11 2,61	2,03 2,40
Рілля > 120 років	3,63 2,25	3,55 2,19	2,67 2,41	2,21 2,36	1,90 2,00
Чорноземи типові Роганського стаціонару **
Переліг 42 роки	3,48 3,76	2,91 3,17	2,85 2,56	2,81 2,47	2,31 2,05
Лісосмуга 42 роки	3,97 3,00	3,99 2,79	2,82 2,81	2,53 2,37	2,42 1,80
Рілля (без добрив, контроль)	3,20 1,89	3,19 1,79	3,09 1,75	2,66 1,57	2,29 1,87
Рілля (мінеральна система добрив)	3,32 2,04	3,32 1,93	3,20 1,97	2,43 2,08	2,36 1,93
Рілля (органо-мінеральна система добрив)	3,36 2,13	3,34 2,02	3,16 2,14	2,80 1,98	2,50 1,88
Чорноземи звичайні заповідника «Хомутовський степ»***
Абсолютна цілина	3,29 3,17	2,85 2,96	2,48 2,59	2,08 2,02	1,88 1,22
Кошена цілина	3,02 3,06	2,79 2,71	2,58 2,13	2,49 2,10	1,92 1,95
Кошений переліг 42 роки	2,98 2,86	2,70 2,45	2,44 2,09	2,43 2,08	1,59 1,54
Рілля 27 років	2,52 2,10	2,47 1,79	2,25 1,37	1,60 1,06	1,41 1,02
Рілля 70 років	2,09 1,91	2,06 1,80	2,03 1,70	2,01 1,32	1,75 1,12
Рілля > 120 років	2,22 2,18	2,21 2,14	2,21 2,09	1,55 2,07	1,39 1,88

*НІР05 0,06; **НІР05 0,04; ***НІР05 0,03.

Примітка: Над рискою - уміст активного гумусу, під рискою - уміст пасивного гумусу.

Безполицевий і комбінований обробіток чорноземів сприяє накопиченню гумусу, особливо у верхніх шарах ґрунту. Підвищення вмісту загального гумусу відбувається за рахунок накопичення ВГР при одночасному зниженні вмісту детриту.

Для абсолютно цілинних чорноземів характерним є вузьке співвідношення вмісту ВГР і детриту. Випалювання і викошування цілинної рослинності сприяють поступовому зростанню цього показника. Саме широке співвідношення вмісту ВГР і детриту спостерігається в орних чорноземах. Перелоговий режим наближає чорноземи за співвідношення ВГР і детриту до цілинних чорноземів.

Якість гумусу чорноземів природних і агроекосистем. Агрономічне ґрунтознавство (В.Р. Вільямс, П.А. Костичев, О.Н. Соколовський) розглядає якість гумусу в тісному зв'язку з агрономічними властивостями ґрунтів, які визначають їх родючість. На цьому етапі досліджень до них відносять: уміст і співвідношення колоїдних форм гумусу, уміст рухомого гумусу, показник реакційної здатності гумусу тощо.

Вплив господарської діяльності людини на вміст колоїдних форм гумусу. Результати визначення колоїдних форм гумусу в досліджуваних чорноземах показують (табл.3), що вміст активної (АГ) і пасивної (ПГ) форм колоїдного гумусу в чорноземах Лівобережжя України залежить від їхнього гранулометричного складу. Чорноземи типові глибокі важкосуглинкові Роганського стаціонару містять більше активного гумусу, ніж чорноземи типові глибокі середньосуглинкові Михайлівської цілини. У межах одного підтипу чорнозему вміст колоїдних форм гумусу залежить від інтенсивності, характеру і тривалості антропогенного використання. Розорювання чорноземів типових викликає зростання як абсолютного, так і відносного вмісту активної і зниження вмісту пасивної форм колоїдного гумусу в верхній частині профілю ґрунту. Тривалість розорювання майже не впливає на процес накопичення активного і пасивного гумусу. В умовах кормової сівозміни спостерігається більш інтенсивне накопичення активного гумусу, ніж за просапної сівозміни. Перелоговий режим на чорноземах типових сприяє накопиченню активного гумусу в найбільш біологічно активній верхній частині профілю ґрунту.

Періодичне викошування цілинної рослинності викликає зниження вмісту і частки в загальному гумусі активного гумусу порівняно з абсолютно цілинним чорноземом, особливо у верхній частині профілю ґрунту. Періодичне випалювання цілинної рослинності супроводжується зростанням умісту активного гумусу в 0-10 см і 40-50 см шарах профілю ґрунту.

Деревна рослинність спричиняє досить суттєве підвищення вмісту активного і зниження вмісту пасивного гумусу в 0-20-см шарі ґрунту. Із глибиною, навпаки, відбувається зниження вмісту активного і зростання вмісту пасивного гумусу як за абсолютним значенням, так і порівняно з цілинним аналогом.

Застосування мінеральної і органо-мінеральної системи добрив сприяє зростанню вмісту активного гумусу порівняно з ґрунтом контролю. За даними В.І. Філона (1998, 2009), причиною цього може бути пептизація частини пасивного гумусу на межі контакту гранул мінеральних добрив і органо-мінеральних агрегатів.

Таблиця 3

Уміст колоїдних форм гумусу в цілинних і орних чорноземах

Угіддя	Глибина, см
	0-10	10-20	20-30	30-40	40-50
Чорноземи типові заповідника «Михайлівська цілина»*
Абсолютна цілина	1,78 8,27	2,86 5,41	3,21 3,95	1,96 3,65	1,31 3,28
Кошена цілина	1,73 8,02	2,35 5,52	2,56 4,41	1,38 4,48	1,14 3,76
Кошений переліг 12 років	1,89 5,92	2,48 4,42	2,40 3,59	1,37 3,36	1,29 3,19
Кошений переліг 42 роки	3,54 4,36	3,43 4,36	2,74 3,61	1,52 4,19	1,12 3,87
Лісосмуга 42 роки	3,30 5,98	3,40 4,41	2,18 4,32	1,35 4,48	0,84 5,05
Рілля 65 років	2,49 3,47	2,44 3,40	2,05 3,19	1,98 2,74	1,10 3,33
Рілля > 120 років	2,38 3,50	2,54 3,20	2,00 3,08	1,68 2,89	1,19 2,71
Чорноземи типові Роганського стаціонару **
Переліг 42 роки	1,96 5,28	1,79 4,29	2,21 3,20	2,53 2,75	2,11 2,25
Лісосмуга 42 роки	1,63 5,34	2,22 4,56	1,98 3,65	1,43 3,47	0,91 3,31
Рілля (без добрив, контроль)	1,12 3,97	1,20 3,78	1,63 3,21	1,86 2,37	2,38 1,78
Рілля (мінеральна система добрив)	1,28 4,08	1,38 3,87	1,87 3,30	2,10 2,41	2,36 1,93
Рілля (органо-мінеральна система добрив)	1,76 3,73	1,54 3,82	1,76 3,54	2,07 2,71	2,34 2,04
Чорноземи звичайні заповідника «Хомутовський степ»***
Абсолютна цілина	2,10 4,36	2,29 3,52	1,88 3,19	1,57 2,53	1,05 2,05
Кошена цілина	1,67 4,41	1,99 3,51	1,76 2,95	1,80 2,79	1,21 2,66
Кошений переліг 42 роки	2,13 3,71	2,15 3,00	1,55 2,98	1,77 2,74	1,41 1,72
Рілля 27 років	1,82 2,80	1,50 2,76	1,42 2,20	1,04 1,62	0,71 1,72
Рілля 70 років	1,38 2,62	1,04 2,82	1,06 2,67	1,05 2,28	0,84 2,03
Рілля > 120 років	2,08 2,32	2,10 2,25	2,00 2,30	1,70 1,92	1,01 2,26

*НІР05 0,07; **НІР05 0,09; ***НІР05 0,02.

Примітка: Над рискою - уміст активного гумусу, під рискою - уміст пасивного гумусу.

Уміст колоїдних форм гумусу залежить від способів основного обробітку. У ґрунті варіантів чизельного, полицевого і комбінованого обробітку складаються найбільш сприятливі умови для утворення активної форми колоїдного гумусу.

Розорювання чорноземів звичайних Хомутовського степу супроводжується зниженням умісту активного гумусу і його частки в загальному гумусі, яке спостерігається у перші 60-70 років сільськогосподарського використання. Більш тривале розорювання досліджуваних ґрунтів зі систематичним використанням органічних добрив сприяє накопиченню активного гумусу в усій досліджуваній частині профілю ґрунту.

Академік О.Н. Соколовський (1919) розглядав співвідношення колоїдних форм гумусу як показник якості гумусу в агрономічному розумінні. Він вважав, що чим ширше це співвідношення, тим вища якість гумусу.

Орні чорноземи типові незалежно від тривалості використання і типу сівозміни мають близькі між собою показники співвідношення колоїдних форм гумусу (рис. 2), але в цілому для досліджуваної товщі ґрунту (0-50 см) вищі порівняно з абсолютно цілинним ґрунтом. Застосування органічних і мінеральних добрив сприяє деякому розширенню співвідношення колоїдних форм гумусу.

Викошування цілинної рослинності знижує показник співвідношення колоїдних форм гумусу в усіх досліджуваних шарах ґрунту порівняно з чорноземами абсолютної цілини. Періодичне випалювання цілинної рослинності сприяє зростанню співвідношення АГ:ПГ, особливо в нижній частині досліджуваної товщі ґрунту. Найвужче співвідношення колоїдних форм гумусу в цілому для досліджуваної товщі профілю спостерігається у ґрунті під лісосмугою. Чорноземи перелогу за значеннями співвідношення АГ:ПГ займають проміжне положення між ґрунтами ріллі і лісосмуги.

Уміст рухомих органічних речовин у цілинних і орних чорноземах. Професор М.А. Єгоров (1938) вважав, що легкорухомі органічні речовини, що вилучаються з ґрунту 0,2 н NaOH, можуть бути гарним показником ступеня його окультуреності. Він стверджував, що цій частині гумусу належить визначальна роль у забезпеченні сприятливих умов життя рослин, а не органічній частині ґрунту загалом.

Таблиця 4

Уміст рухомих органічних речовин у цілинних і орних чорноземах

Угіддя	Глибина, см
	0-10	10-20	20-30	30-40	40-50
Чорноземи типові заповідника «Михайлівська цілина»*
Абсолютна цілина	1,24 12,5	0,46 5,6	0,18 2,5	0,14 2,5	0,10 2,2
Кошена цілина	0,71 7,3	0,20 2,5	0,12 1,7	0,11 1,9	0,09 1,8
Кошений переліг 12 років	0,15 1,9	0,10 1,5	0,07 1,2	0,07 1,5	0,07 1,6
Кошений переліг 42 роки	0,34 4,0	0,30 3,9	0,17 2,7	0,15 2,6	0,10 2,0
Лісосмуга 42 роки	0,44 4,7	0,30 3,9	0,15 2,3	0,13 2,2	0,12 2,3
Рілля 65 років	0,08 1,3	0,08 1,4	0,08 1,5	0,06 1,3	0,06 1,3
Рілля більше 120 років	0,08 1,4	0,09 1,6	0,08 1,6	0,07 1,5	0,06 1,5
Чорноземи типові Роганського стаціонару**
Переліг 42 роки	0,30 4,2	0,16 2,6	0,10 1,8	0,09 1,6	0,07 1,5
Лісосмуга 42 роки	0,27 3,9	0,19 2,8	0,09 1,7	0,09 1,8	0,08 1,8
Рілля (без добрив, контроль)	0,23 4,6	0,24 4,8	0,18 3,7	0,11 2,6	0,07 1,7
Рілля (мінеральна с-ма добрив)	0,29 5,4	0,29 5,6	0,21 4,1	0,14 3,1	0,11 2,6
Рілля (органо-мінеральна с-ма добрив)	0,27 4,8	0,24 4,4	0,20 3,8	0,12 2,4	0,10 2,3
Чорноземи звичайні заповідника «Хомутовський степ»***
Абсолютна цілина	0,50 7,7	0,16 2,8	0,10 2,0	0,07 1,7	0,06 1,9
Кошена цілина	0,12 2,0	0,09 1,6	0,07 1,5	0,06 1,3	0,06 1,5
Кошений переліг 42 роки	0,14 2,4	0,07 1,4	0,06 1,3	0,06 1,3	0,05 1,6
Рілля 27 років	0,06 1,3	0,05 1,2	0,06 1,7	0,05 1,9	0,04 1,7
Рілля 70 років	0,07 1,8	0,07 1,8	0,06 1,6	0,06 1,8	0,04 1,4
Рілля > 120 років	0,07 1,6	0,06 1,4	0,06 1,4	0,06 1,7	0,04 1,2

*НІР05 0,01 **НІР05 0,003 ***НІР05 0,003

Примітка: Над рискою - уміст активного гумусу, під рискою - уміст пасивного гумусу.

Розорювання і сільськогосподарське використання чорноземів призводить до зниження вмісту рухомих органічних речовин у складі загального гумусу (табл. 4). Орні чорноземи типові і звичайні, які містять більше 5% загального гумусу, характеризуються меншим умістом рухомих органічних речовин порівняно з цілинними аналогами.

Найбільш інтенсивних змін рухомі органічні речовини зазнають в перші десятиріччя розорювання цілинних ґрунтів. Викошування цілинної рослинності змінює водний, повітряний, тепловий, світловий та інші режими ґрунтів, що відповідно відбивається на вмісті рухомих органічних речовин. Напрямок цього впливу аналогічний тому, який відбувається в орних ґрунтах, але інтенсивність його значно менша.

Уміст рухомих органічних речовин залежить від способів основного обробітку ґрунту. В умовах комбінованого, чизельного і полицевого обробітку створюються більш сприятливі умови для формування рухомих органічних речовин у ґрунті.

Залежність реакційної здатності гумусу від антропогенного впливу на чорноземи. Для оцінки колоїдно-хімічних властивостей ґрунтового гумусу М.І. Лактіонов запропоновав метод оцінки реакційної здатності гумусу в орному шарі ґрунтів у зв'язку зі змінами вмісту його у цих ґрунтах. Автор виходив з того, що колоїдно-хімічні властивості гумусу обумовлені, головним чином, кількістю й активністю функціональних груп, які розташовані на поверхні колоїдних міцел.

Нашими дослідженнями встановлено, що показник реакційної здатності як загального гумусу, так і власне гумусових речовин змінюється в зональному аспекті, зростаючи від Північного Лісостепу до Південного Степу. Розорювання цілинного ґрунту призводить до зростання реакційної здатності і власне гумусових речовин, і загального гумусу в цілому (рис.3).

Перелоговий режим знижує реакційну здатність гумусових речовин, наближаючи їх до значень абсолютно цілинних ґрунтів. Заходи, спрямовані на накопичення загального гумусу у ґрунті (внесення добрив, травосіяння тощо), викликають деяке зниження реакційної здатності гумусових речовин. Використання безполицевого і комбінованого обробітку знижує реакційну здатність гумусу.

У наукових дослідженнях поряд з визначенням показника реакційної здатності загального гумусу рекомендується використовувати показник реакційної здатності власне гумусових речовин, який показує реакційну здатність найбільш активного у фізико-хімічному відношенні компонента органічної частини ґрунту. Цей показник більш чутливий до змін у процесі антропогенезу і відображає навіть найменший вплив людини на хід ґрунтотворних процесів.

Функціональні групи гумусових речовин чорноземів

Функціональні групи гумусових речовин чорноземів в агроекосистемах. Гумусові речовини не є хiмiчно iндивiдуальними сполуками. Це група речовин, що має лише загальні риси будови, але складається з хімічних сполук різної природи. Основними структурними одиницями гумусових речовин є ядро, бокові ланцюги та периферійні функціональні групи: карбоксильні, фенольні, метоксильні, карбонільні, хінонні.

Визначення кількості карбоксильних і фенолгідроксильних функціональних груп гумусових речовин у досліджуваних чорноземах показало (табл.5), що досліджувані ґрунти не мають дуже суттєвих відмін за абсолютним умістом функціональних груп у гумусі.

Таблиця 5

Кількість функціональних груп гумусових речовин

у цілинних і орних чорноземах, мг-екв/г

Варіант	Глибина, см	Чорноземи типові Михайлівської цілини	Чорноземи звичайні Хомутовського степу
		карбоксильні групи	фенолгідро-ксильні групи	карбоксильні групи	фенолгідро-ксильні групи
Абсолютна цілина	0-20	3,98 100,0	2,38 100,0	3,38 100,0	2,22 100,0
	20-40	4,22 100,0	2,67 100,0	4,27 100,0	2,17 100,0
Кошена цілина	0-20	4,13 103,8	3,02 131,3	3,88 114,8	2,93 132,0
	20-40	4,44 105,2	2,56 95,9	4,67 109,4	2,41 111,0
Рілля 65 років	0-20	4,54 114,1	2,17 94,3	4,29 126,9	2,13 95,9
	20-40	4,48 106,2	2,51 94,0	4,34 101,6	2,11 97,2
Рілля >120 років	0-20	4,86 122,1	2,14 93,0	4,97 147,0	2,09 94,1
	20-40	4,54 107,6	2,16 80,9	4,45 104,2	2,08 95,8
НСР05 0,02

Примітка: Під рискою - % до цілинного аналога.

Розорювання цілинних ґрунтів сприяє збільшенню кількості карбоксильних груп гумусових речовин і зменшенню кількості фенолгідроксильних груп. Зміни кількості функціональних груп гумусових речовин тісно пов'язані з умістом гумусу в ґрунтах і тривалістю їх використання. У більш гумусованих чорноземах типових відносне збільшення вмісту карбоксильних груп у гумусі верхнього досліджуваного шару ґрунту значно нижче, ніж у менш гумусованих чорноземах звичайних. Саме тоді зниження кількості фенолгідроксильних груп більш помітне у чорноземах типових, ніж у чорноземах звичайних. При цьому фіксується пряма залежність кількості функціональних груп від тривалості використання чорноземів.