ЗМІСТ

Вступ

1. Клімат як фактор ґрунтоутворення, його характерні особливості

2. Водний режим ґрунтів

3. Теплові властивості й тепловий режим ґрунтів

4. Роль у ґрунтоутворенні материнської породи, рельєфу місцевості

Висновок

Література

Вступ

Під умовами ґрунтоутворення розуміються зовнішні по відношенню до ґрунту компоненти природного середовища, під впливом і за участю яких формується ґрунтовий покрив земної поверхні.

Умови ґрунтоутворення - це явища навколишнього середовища, які впливають на ґрунтоутворення не безпосередньо, а через матеріальні фактори, сили і напрямок дії яких змінюється при зміні цих умов.

До умов ґрунтоутворення належать географічне розташування місцевості, рельєф та ін. Географічне розташування місцевості впливає на інтенсивність ґрунтоутворення через зміну клімату; рельєф - через перерозподіл атмосферних опадів, тепла на поверхні Землі; час - через нагромадження кількісних змін факторів.

Початок ученню про умови ґрунтоутворення поклав В.В. Докучаєв. Ним установлено, що формування ґрунтового покриву зв'язано з фізико-географічним середовищем та історією його розвитку. Різні комбінації факторів та умов ґрунтоутворення за земній кулі утворили багато типів ґрунтів.

1. Клімат як фактор ґрунтоутворення, його характерні особливості

Під атмосферним кліматом розуміють середній стан атмосфери тієї чи іншої території, що характеризується середніми показниками метеорологічних елементів (температура, опади, вологість повітря) і їх крайніми показниками. Кліматичні показники відіграють важливу роль у формуванні характеру ґрунтових процесів, тому що з ними тісно пов'язаний водно-повітряний і тепловий режими ґрунту, а відповідно - спрямування біологічних процесів [4, 178].

Головним джерелом енергії ґрунтових процесів служить сонячна радіація, води - атмосферні опади. Характеристики клімату за температурним режимом і режимом зволоження мають важливе значення для розуміння особливостей гідротермічного режиму ґрунтів. Термічні групи кліматів виділяються за рядом температурних показників (табл.1), вони розташовуються на планеті у вигляді широтних смуг, закономірно характеризуються певними типами рослинності та ґрунтів, тому ці пояси (смуги) отримали назву грунтово-біокліматичних поясів.

Таблиця 1. Планетарні термічні (грунтово-біокліматичні) пояси

У термічних поясах виділяють зони зволоження (групи кліматів) за коефіцієнтом зволоження. Спосіб характеристики клімату як фaктopa водного режиму грунтів був застосований у ґрунтознавстві Г.М.Висоцьким у вигляді коефіцієнта зволоження (Кз) території:

де Р - кількість опадів за рік, мм; Е - річне випаровування з вільної поверхні, мм.

Важливість виділення груп кліматів за режимом зволоження обґрунтовується тим, що вода - найважливіший компонент земної атмосфери. Вона є неодмінною умовою формування усіх природних екосистем. До світового кругообігу щорічно залучається 577 тис.км3 води; 505 тис.км3 випаровується з поверхні океану і 72 тис.км3 - з поверхні суші, із яких десь біля 119 тис.км3 щорічно випадає на сушу у вигляді опадів [3, 152].

Надходження атмосферних опадів наростає від полюса до екватора. У середині континентів спостерігається відхилення від цієї загальної закономірності. Воно залежить від розмірів материка, відстані від моря, наявності холодних і теплих течій, висоти гірських систем. За характером зволоження прийнято виділяти такі групи кліматів (за Кз):

- дуже вологі (екстрагумідні) - >1,33;

- вологі (гумідні) - 1,33-1,00;

- напіввологі (семигумідні) - 1,00-0,55;

- напівсухі (семиаридні) - 0,55-0,33;

- сухі (аридні) - 0,33-0,12;

- дуже сухі (екстрааридні) - <0,12.

Наприклад, для ґрунтових зон України коефіцієнт зволоження складає для: лісостепової - 1,00; лісо-лугової - 1,38; степової чорноземної - 0,67, сухих степів - 0,38.

Клімат має прямий і опосередкований вплив на ґрунтоутворення. Прямий вплив - це безпосередня дія на ґрунт атмосферних факторів: зволоження, промочування, висихання, нагрівання, охолодження тощо. Опосередкована роль клімату як фактора ґрунтоутворення полягає ось в чому:

1. Клімат - важливий фактор розвитку біологічних і біохімічних процесів. Він зумовлює тип рослинності, темпи утворення або руйнування органічної речовини, склад та інтенсивність ґрунтової мікрофлори, фауни.

2. Атмосферний клімат істотно впливає на водно-повітряний, температурний і окисно-відновний режими ґрунтів [3, 153].

3. З кліматичними умовами міцно зв'язані процеси перетворення мінеральних сполук у ґрунті (напрямок і темпи вивітрювання, акумуляція продуктів ґрунтоутворення).

4. Клімат багато в чому визначає процеси вітрової та водної ерозії ґрунтів.

2. Водний режим ґрунтів

Сукупність добових, сезонних і річних циклічних змін складу та стану компонентів ґрунту, які відбуваються у зв'язку з обміном речовиною й енергією між ґрунтом і навколишнім середовищем, називається ґрунтовим режимом. Виділяють водний, тепловий, повітряний, окис-но-відновний, сольовий, поживний та інші режими. Типи водного й теплового режимів у великій мірі визначають характер ґрунтоутворення, його енергетику і динаміку, а самі, в першу чергу, залежать від кліматичних характеристик території, де знаходиться грунт.

Водний режим ґрунту - це сукупність явищ надходження води в грунт, її переміщення, змін фізичного стану, втрати з ґрунту [4, 178].

Основи вчення про водний режим ґрунтів і його типи закладені Г.М. Висоцьким (1899). До елементів водного режиму (балансу) належать: поглинання, фільтрація, капілярне підняття, поверхневий стік, низхідний та боковий стоки, фізичне випаровування, десукція, замерзання, розмерзання, конденсація води (рис.1). Залежно від співвідношень цих явищ у ґрунтах складається тип водного режиму (ТВР). Виникнення того чи іншого ТВР залежить від багатьох факторів: клімату, розташування ґрунту в рельєфі, водних властивостей ґрунту, рівня ґрунтових вод, наявності мерзлоти, характеру рослинності, діяльності людини.

Рис.1. Схема балансу води в ґрунті: 1 - опади; 2 - випаровування з поверхні рослин; 3 - випаровування з поверхні ґрунту; 4 - поверхневий стік; 5 - десукція рослинами; 6 - внутрішньоґрунтовий стік; 7 - ґрунтовий стік

Виділяють 14 типів водного режиму.

1. Мерзлотний водний режим властивий ґрунтам, які формуються в області багаторічної мерзлоти. Протягом більшої частини року ґрунтова вода знаходиться у твердому стані у вигляді льоду. У теплий період лід розмерзається зверху вниз і над мерзлим шаром утворюється надмерзлотна верховодка. Вода витрачається на випаровування, боковий стік, десукцію. Ґрунт постійно вологий. Протягом більшої частини вегетаційного періоду волога підтримується на рівні від найменшої до повної вологоємності і ніколи не буває нижчою від вологи в'янення (ВВ).

2. Водонасичений (водозастійний) режим характеризує болотні ґрунти атмосферного зволоження і деколи ґрунтового зволоження. Волога ґрунту зберігається протягом року в межах повної вологоємкості (ПВ) і тільки в посушливі періоди знижується до найменшої вологоємкості (НВ).

3. Періодично водонасичений (водозастійний) режим має місце у болотних ґрунтах ґрунтового зволоження. Відповідно із сезонними коливаннями рівня ґрунтових вод волога ґрунту варіює від повної до найменшої вологоємкості, але в окремі періоди поверхневий горизонт може висушуватись і нижче від найменшої вологоємкості.

4. Промивний режим властивий ґрунтам лісових зон тайги, вологих субтропіків і тропічних лісів, помірних широколистяних лісів, де річна сума опадів перевищує річну випаровуваність. Щорічно ґрунтова товща промочується до рівня ґрунтових вод, що забезпечує винос продуктів ґрунтоутворення за межі ґрунтової товщі (рис.2). Ґрунти мають надлишок води.

Рис.2. Водний баланс ґрунту при промивному водному режимі:

1 - затримується кронами (30%), 2 - поверхневий стік (5%), 3 - фізичне випаровування (10%), 4 - ґрунтовий стік (10%), 5 - десукція деревами (30%), 6 - підґрунтовий стік (15%)

5. Періодично промивний режим характерний для ґрунтів, які формуються при річній сумі опадів, що приблизно дорівнює річній випаровуваності. Це характерно для зони лісостепу з вилугуваними, типовими чорноземами. Наскрізь вода проникає один раз в 10-15 років. Періодично (не щорічно) весь профіль насичується водою до вологи найменшої вологоємкості. У нижній частині профілю періодично волога падає до вологи розриву капілярів, а у верхній - до ВВ.

6. Промивний сезонно-посушливий режим характерний для територій з двома контрастними сезонами: дощового з вологістю ґрунту від ПВ до НВ і посушливого від ВРК до ВВ (тропічні вологі савани) [4, 179].

7. Непромивний режим властивий зонам, де середня річна норма опадів менша від середньорічної випаровуваності (степ, посушлива савана). Ґрунтова товща промочується на глибину 0,5-2 м, нижче знаходиться шар із постійно низькою вологою. У верхній частині профілю відповідно з режимом опадів волога коливається в межах від ПВ до ВВ, у нижній - від вологи розриву капілярів (ВРК) до ВВ протягом року (рис.3).

Рис.3. Водний баланс грунту при непромивному водному режимі:

1 - затримано кронами (15%); 2 - фізичне випаровування (25%); 3 - десукція рослинами (60%)

8. Аридпий (посушливий) - весь профіль ґрунту сухий протягом всього року. Волога близька до ВВ або навіть нижча. Формуються напівпустельні ґрунти.

9. Випітний режим, як і непромивний або посушливий, має місце в ґрунтах аридного клімату, але в яких ґрунтові води близькі до поверхні. В них капілярна кайма періодично піднімається до поверхні, ґрунтові води випаровуються фізично і в разі наявності солей, розчинних у воді, поверхневі горизонти збагачуються ними. Формуються лугові солончаки і солончакові ґрунти (рис.4).

10. Десуктивно-випітний режим. Капілярна кайма ґрунтових вод не виходить на поверхню, і випаровується вода не фізично, а через рослини. Солі, розчинні в ґрунтових водах, відкладаються на деякій глибині профілю. Цей водний режим має місце при формуванні лугових ґрунтів, лугово-чорноземних, лугово-каштанових. Режим зволоження складається з двох періодів - весною і після сильних опадів профіль ґрунту промочується до ґрунтових вод, у посушливий - вода піднімається вверх [3, 157].

11. Затоплюваний режим характерний для ґрунтів, які періодично затоплюються водами рік, схилів, дощовими або іншими водами (заплави річок).

12. Амфібіальний режим - у постійно затоплюваних маршах і плавнях дельт річок, у морських і озерних мілководдях, або в періодично затоплюваних приливними водами манграх.

13. Іригаційний характерний для штучно зрошуваних ґрунтів.

14. Осушувальний характерний для осушених болотних і заболочених ґрунтів.

Дослідження водного режиму ґрунтів має теоретичне і практичне значення для того, щоб зрозуміти правильно генезис ґрунтів, окремих горизонтів, оцінити і прогнозувати напрямок подальшої еволюції сучасних ґрунтів, управляти водним режимом для раціонального використання у землеробстві та лісівництві. Регулювання водного режиму проводять за допомогою меліорації, агромеліоративних і агротехнічних прийомів.

Рис. 4. Водний баланс при випітному водному режимові ґрунту

3. Теплові властивості й тепловий режим ґрунтів

До теплових властивостей ґрунтів відносяться теплопоглинальна здатність, теплоємність, і теплопровідність.

Теплопоглинальна здатність - здатність ґрунтів поглинати та утримувати енергію сонця.

Характеризується величиною альбедо - кількістю сонячної радіації, відбитою поверхнею ґрунту і вираженою в % від сумарної сонячної радіації. Альбедо коливається від 8 до 30%. Залежить від кольору ґрунтів, їх структурного стану, вологості, характеру поверхні. Темні ґрунти поглинають більше енергії, ніж світлі, вологі більше, ніж сухі [4, 180].

Теплоємність - здатність ґрунту поглинати тепло; кількість тепла в калоріях, необхідна для нагрівання 1г або 1 см3 ґрунту на 1°С.

Теплоємність залежить від мінералогічного і гранулометричного складу ґрунту, вмісту в ньому органічної речовини, вологості. Вологий грунт має більшу теплоємність, ніж сухий, а глинистий більшу, ніж піщаний.

Теплопровідність - здатність ґрунту проводити тепло.

Теплопровідність залежить від гранулометричного, хімічного складу, гумусованості, щільності, пористості, ступеня зволоження ґрунту. Мінеральна частина ґрунту ліпше проводить його, ніж органічна, вода - ліпше, ніж повітря.

Тепловий режим - сукупність і визначена послідовність явищ теплообміну в системі приземний шар повітря - рослини - ґрунт - підстилаюча порода, а також сукупність процесів теплопереносу, теплоакумуляції та теплорозсіювання у ґрунті [3, 158].

Температура ґрунту - дуже динамічна величина. Рівновага між температурою атмосфери і 0-5 см шару ґрунту встановлюється протягом декількох хвилин. Тепловий і водний режими тісно взаємопов'язані. Переходи води з однієї фази в іншу залежать від теплового режиму. Добова динаміка температури різко виражена у перших півметра. Вдень тепловий потік напрямлений зверху вниз; вночі - знизу наверх. Максимум температури спостерігається на поверхні вдень, біля 13 год., мінімум - перед сходом сонця. З глибиною амплітуда коливань температури знижується і добова динаміка на глибині 50 см практично повністю затухає. На добовий режим ґрунтів суттєво впливають клімат і погодні умови місцевості, вологість ґрунтів, їх гранулометричний склад, стан поверхні, кількість органічної речовини, забарвлення, рельєф, наявність снігового покриву тощо. Наприклад, рослинний покрив, важкий грансклад зменшують добові амплітуди коливань температури.

Річний режим температури ґрунтів має велику амплітуду коливань і виражений на більшу глибину, ніж добовий. Зона активної дії сезонної динаміки обмежена 3-4 метровою товщею.

Тепер прийнята систематика теплових режимів ґрунтів В.Н.Дімо (табл. 2).

1. Мерзлотні режими типові для ґрунтів із багаторічною мерзлотою. Середньорічна температура ґрунтів від'ємна. Температура най-теплішого місяця на глибині 0,2 м не перевищує 20°С (ґрунти Євразійської полярної та Східносибірської мерзлотно-тайгової областей) [3,159].

2. Тривало-сезонно-промерзаючі: до п'яти місяців переважає позитивна середньорічна температура профілю. Температура найтеплішого місяця на глибині 0,2 м - від 0 до 25°С. Глибина промерзання більше їм, але вона не змикається з вічною мерзлотою.

Таблиця 2. Теплові режими ґрунтів

3. Сезонно-промерзаючі ґрунти мають позитивну середньорічну температуру. Термін промерзання не більше 2-х місяців. Підстилаючі породи немерзлі. Температура найтеплішого місяця на глибині 0,2 м - 20-30°С (чорноземи, сірі лісові, каштанові ґрунти).

4. Непромерзаючі ґрунти мають протягом року позитивні середньорічні температури профілю, включаючи температури найхолоднішого місяця (бурі лісові, субтропічні, тропічні ґрунти).

Суттєві зміни в характері теплового режиму ґрунтів вносить їх обробіток, а також агромеліоративні заходи (снігозатримання, гребнювання, дренаж, зрошення). Тепловий режим має значний вплив на ґрунтоутворення (визначає інтенсивність процесів у ґрунтах, життєдіяльність мікроорганізмів, продуктивність рослин) [3,159].

4. Роль у ґрунтоутворенні материнської породи, рельєфу місцевості

Материнські породи істотно впливають на гранулометричний, хімічний і мінералогічний склад ґрунтів; фізичні, фізико-механічні властивості; водно-повітряний, тепловий і поживний режими. Вони є матеріальною основою ґрунту і передають йому свої властивості. Особливо це помітно на ранніх стадіях ґрунтоутворення. Первинний грунт відображає ознаки кори вивітрювання. З віком взаємозв'язки поступово зменшуються. Рівень ґрунтової родючості залежить від складу і властивостей материнських порід [1, 164].

Як відомо, літосфера землі складається з магматичних, метаморфічних і осадових гірських порід. Магматичні породи утворились із силікатних розплавів (магми). Ґрунтоутворюючими вони бувають дуже рідко. Кислі магматичні породи (граніти, гранітогнейси, піщаники) утворюють грунти з низькою природною родючістю. На основних андезитах, габро-базальтових породах формуються ґрунти, багаті поживними елементами і катіонами, з високою родючістю, нейтральні або слаболужні з високим вмістом гумусу.

Метаморфічні гірські породи - вторинні масивно-кристалічні породи (мармур, кварцити, сланці, гнейси тощо), утворені з магматичних чи осадових. Мають невелике значення в ґрунтоутворенні.

Осадові породи - відкладення продуктів вивітрювання масивно-кристалічних порід або залишків організмів. Розрізняються за своїм походженням. їх характер відіграє найбільшу роль у процесах ґрунтоутворення. Наприклад, рендзини (дерново-карбонатні ґрунти) у нечорноземній зоні - приклад того, як на карбонатних породах у цій зоні формуються родючі ґрунти. Дуже велике значення мають ґрунтоутворюючі породи в практиці зрошувально-осушувального землеробства. Засоленість материнських порід легкорозчинними солями в цих умовах може бути причиною вторинного засолення ґрунтів, їх осолонцювання. Важкий грансклад, низька пористість, незначна водопроникність можуть призвести до оглеєння [1, 164].

Рельєф місцевості дуже впливає на генезис ґрунтів, структуру ґрунтового покриву, його просторову неоднорідність. В.В.Докучаєв за рельєфом поділяв ґрунти на нормальні, перехідні і анормальні. Перші знаходяться на вододілах, другі - ґрунти депресій і понижень, які відчувають вплив ґрунтових вод; треті - не зовсім розвинуті. С.О.Захаров розробив положення про прямий і опосередкований вплив рельєфу на процеси ґрунтоутворення. Пряме значення рельєфу полягає у розвитку ерозійних процесів, непряме виявляється через перерозподіл тепла, світла і води. С.С. Неуструєв увів поняття про ґрунти автоморфні, сформовані в умовах вододілу і гідроморфні, які залягають у пониженнях і зазнають впливу ґрунтових вод.

У практиці польових досліджень ґрунтів застосовується наступна систематика впливу типів рельєфу на ґрунтоутворення та географію ґрунтів. Макрорельєф, тобто рельєф крупних територій, що займає площі тисячі, десятки тисяч квадратних кілометрів, формує особливості ґрунтового покриву цих територій завдяки перерозподілу атмосферної вологи, температури. На рівнинах спостерігається поступова зміна гідротермічних показників залежно від змін клімату, тому тут найбільш чітко формують широтні ґрунтові пояси (проявляється горизонтальна зональність ґрунтів); в горах змінюється розподіл гідротермічних показників, що в свою чергу змінює загальний обрис широтних зон, але натомість виникає вертикальна зональність ґрунтів. Мезорельєф, тобто рельєф обмежених за площею територій, з перепадом висот ± 100 м, впливає, переважно, на топографію ґрунтів у границях цих ареалів: поверхні різного похилу та експозиції формують неоднаковий гідротермічний режим, різну рослинність і різні ґрунти. Мікро- і нанорельєф (рельєф із перепадами висот відповідно ± 1 і 0,3 м) впливають на формування плямистості, комплексності ґрунтового покриву [1,165].

Оцінити роль рельєфу у ґрунтоутворенні можна при врахуванні сумісної дії всіх факторів ґрунтоутворення в границях конкретної місцевості. Наприклад, у гумідних і субгумідних регіонах при переважанні зволоження над випаровуваністю, в понижених ділянках рельєфу формуються болотні, лучно-болотні, дерново-глейові, болотно-підзолисті ґрунти.

Висновок

Ґрунтоутворення залежить від кліматичних умов, рівня ґрунтових вод (тобто аерації), характеру геологічної породи, на якій утворюється грунт. За В.В. Докучаєвим, творцем генетичного ґрунтознавства, природними умовами ґрунтоутворення в цілому клімат, ґрунтоутворювальна порода, рельєф, водний режим ґрунтів. Отже, в ґрунті відтворюється вплив практично всіх природних факторів. Кожен їхній комплекс утворює свій вид ґрунту з конкретними генетичними властивостями.

На наш погляд, вирішальне значення у формуванні типу ґрунту має клімат. Саме він значною мірою формує хімічні властивості ґрунтоутворювальної породи і визначає найголовніше у ґрунтоутворенні -- характер перетворення органічної речовини, та й тип рослинності, у конкретному фізико-географічному поясі, а отже, біологічні властивості ґрунту і вміст у ньому поживних речовин. У межах однакового клімату вирішальне значення мають інші фактори -- тип рослинності, рельєф, характер ґрунтоутворювальних порід, господарська діяльність людини.

Література

1. Ґрунтознавство. / За ред. К.П. Горшеніна. - К., 1960. - 423 с.

2. Канівець В.І Життя ґрунту. - К.Аграрна наука, 2001. - 131 с.

3. Назаренко I.I. Грунтознавство: Навч. nociбник. - Чернівці: Рута, 1998, 1999.

4. Почвоведение/ Под ред. И.С. Кауричева. - М.: Агропромиздат,1989.

5. Почвоведение. В 2 ч./Под. ред. В.А. Ковды, Б.А. Розанова. - М.:Высш.шк.,1988.