Науковий реферат

на тему:

Ґрунтознавство

ПЛАН

Сільське господарство і його завдання.

Розвиток вчення про ґрунт.

Вивітрювання гірських порід та фактори ґрунтоутворення.

Склад ґрунту. Утворення і складові частини гумусу.

Рідка фаза ґрунту.

Повітряний, тепловий та поживний режими ґрунту.

Вбирна здатність ґрунту і його реакція.

Структура та фізичні властивості ґрунту.

Сільське господарство і його завдання

Виникнення сільськогосподарського виробництва відбулося на ранніх етапах
розвитку людського суспільства і на сьогоднішній день — це потужна
галузь створення матеріальних благ.

У наш час сільське господарство є складною, цілісною і, в першу чергу,
біологічною системою відтворення енергії за участі природних,
соціальних, економічних і технічних чинників. Основними об’єктами
сільського господарства, на які спрямована діяльність людини, є ґрунт,
зелена рослина і домашня тварина.

Сучасне сільське господарство складається з двох основних
взаємопов’язаних галузей — рослинництва і тваринництва, які забезпечують
людину продуктами харчування, а промисловість — сировиною.

Рослинництво — це галузь, що займається, на основі головного засобу
сільськогосподарського виробництва — ґрунту, вирощуванням культурних
рослин. Тільки зелена рослина здатна утворювати органічні речовини з
неорганічних під дією енергії Сонця, які є основою існування всього
живого на Землі.

Основним завданням рослинництва є зростання кількості і якості продукції
на основі збереження і раціонального використання земельних ресурсів,
захисту ґрунту від ерозії, впровадження найпродуктивніших сортів і
гібридів сільськогосподарських культур, удосконалення технології
вирощування тощо.

Тваринницьке виробництво базується на розведенні і використанні домашніх
тварин.

Тваринництво включає ряд підрозділів: скотарство (розведення великої
рогатої худоби), свинарство, вівчарство, конярство, птахівництво,
бджільництво, розведення риби, хутрове звіринництво та ін.

Основним завданням тваринництва є зростання виробництва м’яса, молока та
інших видів продукції на основі підвищення продуктивності тварин,
зростання поголів’я, ефективності використання кормів, поліпшення умов
утримання тварин, вдосконалення племінної роботи, механізації та
автоматизації праці та впровадження сучасних технологій.

Сільськогосподарське виробництво має наукову основу. Питаннями
вирощування рослин і іншими, пов’язаними з цим, процесами, в широкому
розумінні, займається агрономія. Наукою, яка забезпечує функціонування
та розвиток тваринництва, є зоотехнія.

Сільськогосподарські науки тісно пов’язані з біологією, хімією,
географією та іншими галузями людських знань, взаємодія між якими дала
початок самостійним напрямкам у науці, таким як агрометеорологія,
сільськогосподарська ентомологія та ін.

Особливо важливим завданням аграрної науки є розробка таких способів
ведення господарства, які б не завдавали шкоди природі, а навпаки,
покращували довкілля. Сільське господарство повинно стати однією з ланок
охорони природи.

Великий вклад у розвиток науки про сільське господарство внесли А.Т.
Болотов, В.В. Докучаєв, Д.М. Прянишников, М.І. Вавілов, П.М. Кулешов,
Г.О. Богданов та ін. Широко відомі прізвища видатних
вчених-селекціонерів — І.В. Мічуріна, Л.П. Симиренка, П.П. Лук’яненка,
В.М. Ремесла, Ф.Г. Кириченка, М.В. Цицина, В.С. Пустовойта, М.Ф. Іванова
та інших, які створили високопродуктивні сорти культурних рослин та
породи домашніх тварин.

Курс «Основи сільського господарства» охоплює основні ланки аграрного
виробництва і включає наступні розділи: ґрунтознавство, землеробство,
агрохімію, власне рослинництво (рільництво), овочівництво, плодівництво
і тваринництво.

Важлива роль сільськогосподарського виробництва в житті суспільства,
тісний зв’язок аграрної науки з природничими, а також велика виховна
роль праці на землі зумовили те, що в школі вже тривалий час приділяють
серйозну увагу практичному і теоретичному вивченню
сільськогосподарського виробництва.

Так, ще в початковій школі на уроках читання діти дізнаються про основні
культурні рослини і домашні тварини. У курсі природознавства, біології,
географії, хімії учні вивчають види, властивості поширення ґрунтів та їх
родючість; дізнаються про сільськогосподарські рослини і тварини та їх
походження; вивчають способи розмноження рослин і тварин; знайомляться з
різними видами і використанням мінеральних добрив тощо.

Поглиблене вивчення основ сільськогосподарського виробництва
відбувається на пришкільній навчально-дослідній ділянці під керівництвом
вчителя біології та в шкільних виробничих бригадах.

Розвиток вчення про ґрунт

Ґрунт — це поверхневий пухкий шар суходолу Земної кулі, якому властива
родючість.

Наука про появу, будову, властивості, розвиток, поширення та способи
раціонального використання ґрунтів називається ґрунтознавством.

Перші наукові відомості про ґрунт з’являються ще в древній Греції у
працях Теофраста. Пізніш, 17-19 ст. нашої ери, були відмічені роботами:
Ван-Гельмонта (рослини живляться водою), Теєра (гумусова теорія живлення
рослин — рослини засвоюють з ґрунту органічні речовини і воду), Лібіха
(теорія мінерального живлення рослин, яку експериментально підтвердили
Кнопп і Сакс).

Проте, ґрунтознавство набуло цілісної і системної основи після робіт
Василя Васильовича Докучаєва, який є основоположником наукового
ґрунтознавства. Він встановив, що ґрунт є самостійним тілом природи, яке
виникає та безперервно розвивається. Показав, що ґрунти утворюються під
впливом певних факторів і закономірно поширюються на Земній поверхні
відповідно до цих чинників.

На основі закону горизонтальної і вертикальної зональності ґрунтів,
Докучаєв виділив такі зональні типи ґрунтів: тундровий, підзолистий,
сірий лісовий, чорноземний, каштановий, бурий і сірозем.

Великий вклад у розвиток ґрунтознавства також внесли інші вчені.

П.А. Костичев вважав головним фактором ґрунтоутворення біологічний
чинник, а також займався питаннями родючості, структури та обробітку
ґрунтів.

В.Р. Вільямс встановив, що основна властивість ґрунту — це його
родючість, яка виникає за взаємодії біосфери та літосфери, досліджував
структуру ґрунту.

О.Н. Соколовський вивчав ґрунтові колоїди та їх вплив на структуру й
фізичні властивості ґрунту.

Слід відмітити також роботи в цій галузі В.І. Вернадського, К.К.
Гедройца, І.І. Сибірцева, П.С. Косовича, О.Г. Дояренка та ін.

Вивітрювання гірських порід та фактори ґрунтоутворення

Перетворення гірської породи в ґрунт проходить у результаті одночасних і
тісно пов’язаних процесів вивітрювання і ґрунтоутворення.

Вивітрювання — це процес руйнування та зміни поверхневих порід і
мінералів земної кори. Залежно від чинників дії розрізняють фізичне,
хімічне та біологічне вивітрювання.

Фізичне вивітрювання — це руйнування гірських порід під впливом води,
вітру і температури.

Руйнування гірських порід проходить у результаті неоднакового розширення
чи зжимання різних мінералів, які в свою чергу, мають різні коефіцієнти
розширення у різних напрямках. Останнє явище є причиною руйнування
однорідних кристалів і порід.

Вода, що попадає в тріщини, зумовлює капілярний тиск на породу до 1500
атм., а замерзаюча вода — до 890 атм.

Значної дії завдають також солі, що викристалізовуються із розчинів
тощо.

Фізичне вивітрювання різко збільшує поверхню стикання породи з оточуючим
середовищем, що створює умови для хімічного та біологічного
вивітрювання.

Хімічне вивітрювання — це зміна та руйнування гірських порід і мінералів
під впливом хімічних процесів з участю води, вуглекислого газу, кисню і
температури.

Вода вступає з мінералами в реакції гідролізу, гідратації. Кисень
повітря окислює мінерали, які містять елементи, здатні до окислення.
Вуглекислий газ з водою утворює вугільну кислоту, хоч слабку, але здатну
до реакцій з різними сполуками. Температурний фактор впливає на
швидкість хімічних реакцій (за зростання температури на кожні 10 °C
пришвидшується перебіг хімічних реакцій в 2-2,5 рази).

Біологічне вивітрювання — це процес механічного руйнування та хімічної
зміни гірських порід й мінералів під впливом рослинних і тваринних
організмів та продуктів їх життєдіяльності. У процесі біологічного
вивітрювання беруть участь бактерії, ціанобактерії (синьо-зелені
водорості), діатомові водорості, лишайники, мохи, вищі квіткові рослини,
а також тваринні організми — комахи, черви, дрібні хребетні тощо.

Наприклад, рослини і мікроорганізми виділяють вуглекислий газ і різні
органічні кислоти, які руйнують мінерали та гірські породи. Корені
рослин механічно розширюють тріщини. Залізобактерії окислюють та
руйнують сполуки заліза тощо.

Процеси вивітрювання перетворюють гірську породу в подрібнену масу, яку
називають рухляком, а далі в материнську ґрунтотвірну породу, яка є
основою для подальшого процесу утворення ґрунту.

Ґрунтоутворення — це сукупність різних хімічних, фізичних і біологічних
процесів і явищ, які зумовлюють виникнення та дальший розвиток ґрунтів.

Враховуючи, що основною властивістю ґрунту є його родючість,
ґрунтоутворення розглядається також як процес виникнення і нагромадження
у поверхневому шарі земної кори якісно нової властивості — родючості.

Залежно від чинників цього процесу, В.В. Докучаєв виділив наступні
фактори ґрунтоутворення: кліматичний, біологічний, материнська порода,
рельєф, вік ґрунту. Пізніше, його наступниками був виділений ще один
фактор — господарська діяльність людини.

Кліматичний фактор. Найважливішими його складовими є температура, опади
і рух повітря.

Так, температура і кількість опадів впливають на напрямок та
інтенсивність різних фізичних, хімічних і біологічних процесів, що
проходять у ґрунті. Водні та температурні умови ґрунту визначають
різноманітність ґрунтових мікроорганізмів, накопичення, синтез і розпад
біомаси та, відповідно, утворення гумусу. Рух повітря викликає здування
найдрібніших частинок ґрунту (пилу, глини) та впливає на інтенсивність
газообміну між ним і атмосферою.

Слід зазначити, що закономірна зміна саме кліматичних умов від полюсів
Земної кулі до екватора, а в горах — від підніжжя до вершин є причиною
виникнення явища зональності ґрунтів.

Біологічний фактор — це провідний чинник ґрунтоутворення. Тільки під
впливом живих організмів материнська ґрунтотвірна порода набуває
родючості, що визначається як здатність ґрунту забезпечувати рослинні
організми всім необхідним для реалізації їх продуктивності.

У процесі ґрунтоутворення приймають участь ті ж організми, що і у
вивітрюванні. Рослини є основним джерелом надходження в ґрунт органічних
сполук, які переробляються мікроорганізмами, переважно бактеріями та
грибами. Так, в 1 г ґрунту може бути до кількох мільярдів нітрифікуючих,
амоніфікуючих, залізо- та інших видів бактерій.

Активну участь у процесі ґрунтоутворення відіграють тварини —
найпростіші, комахи, черви, дрібні хребетні та інші. Кількість
найпростіших у ґрунті, хоч і менша, ніж бактерій, але досить значна —
від 10 до 100 тис. на 1 г. Велика роль у процесі ґрунтоутворення
належить дощовим черв’якам, які сприяють утворенню гумусу, розпушують і
перемішують ґрунт. Так, на одному гектарі родючого чорнозему може жити 2
т дощових черв’яків, які за рік переробляють до 80 т ґрунтової маси.

Комахи, їх личинки та дрібні хребетні, які живуть у ґрунті, також
розпушують його, збільшуючи водо- та повітряпроникність, переробляють
рослинні рештки, збагачують ґрунт гумусом та елементами мінерального
живлення рослин.

Отже, внаслідок життєдіяльності живих організмів у поверхневому шарі
материнської породи накопичуються органічні речовини, що є основною
умовою утворення родючості.

Між ґрунтом, материнською породою та організмами встановлюється обмін
речовин, який дістав назву малого біологічного кругообігу.

Материнська, або ґрунтотвірна, порода утворюється внаслідок вивітрювання
гірських порід і мінералів та є основою для формування ґрунту. Вона
визначає мінералогічний склад, а отже, хімічні та фізичні властивості
ґрунту. Наприклад, за високого вмісту в материнській породі карбонатів,
ґрунти з кислою реакцією не утворюються.

Рельєф впливає опосередковано на формування ґрунту через перерозподіл
тепла і вологи, через зміну материнських порід у просторі. Розрізняють
макрорельєф — гори, плато, низовини, — який викликає зональність у
поширенні ґрунтів; мезорельєф — долини річок, горби тощо, — який
перерозподіляє зональні екологічні фактори; і мікрорельєф — нерівності
поверхні ділянок ґрунту.

Вік ґрунту — це важливий фактор, так як процес ґрунтоутворення проходить
у часі і визначається тривалістю дії тих чи інших чинників. З плином
часу проходить часова зміна або еволюція ґрунтів.

Господарська діяльність людини, або антропогенний фактор, на
сьогоднішній день вносить значні зміни в процес ґрунтоутворення. Так,
людина обробляє близько 10% площі суходолу планети. В Україні
розораність земель становить 57%, а в окремих районах Тернопільської
області — 92-94%, для порівняння у США — 27%.

Людина вносить величезну кількість різних добрив. Наприклад, у кінці
80-х років в Україні щорічно вносилось 4,6 млн. т мінеральних та 274
млн. т органічних добрив.

Для вирощування сільськогосподарських культур використовуються хімічні
засоби захисту рослин, проходить забруднення ґрунтів відходами
виробництв, змінюється водний режим ґрунтів, проводиться хімічна
меліорація земель тощо, що також має значний вплив на процес
ґрунтоутворення.

Склад ґрунту. Утворення і складові частини гумусу

Ґрунт складається з трьох фаз — твердої, рідкої і газоподібної, а також
біологічної частини — ґрунтової біоти (грунтової флори, фауни, бактерій,
грибів тощо).

Тверда фаза — це основа ґрунту, яка складається з мінеральної та
органічної частин.

Мінеральна речовина більшості ґрунтів складає 80-90% твердої фази, яка
входила до складу материнської породи. За величиною мінеральні частинки
ґрунту, або так звані механічні елементи, ділять на фракції.

Органічна частина ґрунту складається із залишків рослин і тварин, які не
розклалися та гумусу.

Гумус- це складний динамічний комплекс різних специфічних ґрунтових
органічних сполук. Гумус складає 60-90 % органічної частини ґрунту, крім
торфових.

У складі гумусу виділяють три основні групи сполук: гумінові кислоти,
фульвокислоти та гумусове вугілля, або гуміни.

Гумінові кислоти мають молекулярну масу 1000 — 1200 і більше, колір від
темно бурого до коричнево-чорного. Не розчиняються у воді й розчинні в
лугах. Коагулюючи з частинками ґрунту утворюють структурні агрегати.
Основними представниками цієї групи є: гумінова, ульмінова та
гіматомеланова кислоти.

Фульвокислоти — це сполуки з меншою молекулярною масою, ніж гумінові.
Колір від світло жовтого до оранжевого. Розчиняються у воді і лугах.
Основними фульвокислотами є: кренові та апокренові кислоти.

Гуміни — це сполуки, нерозчинні навіть у лугах, які є, очевидно,
продуктами руйнування гумінових кислот. Гуміни утворюють комплекси з
мінеральними частинками ґрунту. Відомі представниками цієї групи є:
гумін, ульмін. Також до гумінів відносять ґрунтові бітуми.

Агрономічна цінність гумусу значною мірою визначається співвідношенням
вмісту гумінових і фульвокислот. Переважне утворення гумінових кислот
супроводжується формуванням у ґрунті чітко виявленого високородючого
структурного гумусового горизонту, який характеризується високою
поглинальною і водозатримною здатністю, багатий на елементи живлення
(властивий чорноземним і іншим ґрунтам). За інтенсивного утворення
фульватного гумусу ґрунти легко збіднюються на лужні катіони та інші
поживні елементи, набувають кислої реакції і втрачають структурність.

Якість гумусу вважається високою, якщо відношення гумінових кислот до
фульвокислот більше одиниці, а такий тип гумусових речовин називається
фульватно-гуматний (співвідношення від 1 до 2) і гуматний
(співвідношення більше 2). Зазначені типи гумусових речовин
найсприятливіші та містять найменшу кількість вільних фульвокислот.

Всі гумусові кислоти володіють високою адсорбційною здатністю, завдяки
чому саме вони обумовлюють поглинальну, або вбирну здатність ґрунтів.

Утворення і нагромадження гумусу в ґрунті є одночасно результатом
розкладання та синтезу органічних продуктів, які утворюються із
рослинних і тваринних залишків. Процеси розпаду органічних решток і
формування гумусу ґрунту мають складний ферментативний характер і
відбуваються за безпосередньої участі мікроорганізмів (в основному —
бактерій і грибів).

Одна частина проміжних продуктів розкладання органічних залишків
повністю розщеплюється мікроорганізмами до мінеральних елементів, тобто
мінералізується, а утворені мінеральні речовини використовуються
зеленими рослинами.

Частина йде на живлення самих мікроорганізмів, в результаті чого
утворюються нові органічні речовини.

А ще одна частина продуктів розпаду органічних речовин проходить
тривалий шлях перетворень (окислення, поліконденсації, полімеризації),
які відбуваються поза мікроорганізмами за участі виділених ними
ферментів. У результаті цих процесів утворюються гумусові, або
перегнійні, речовини, а сам процес їх утворення називається
гуміфікацією.

У середньому 80-90% органічних решток мінералізується до кінцевих
продуктів і лише 10-20%, а інколи і менше, бере участь в утворенні
гумусу або нагромаджується в ґрунтах у формі стійких до розпаду сполук.

Наприклад, з 1 т внесеного підстилкового гною у ґрунтах Полісся
утворюється 42 кг, Лісостепу — 54 і Степу — 56 кг гумусу. Тобто,
коефіцієнт перетворення гною в гумус становить близько 5%.

Отже, в наслідок зазначених перетворень органічних сполук у ґрунті
утворюється складна суміш органічних речовин, таких як малорозкладені
рослинні рештки, проміжні продукти їх розкладу, колоїдні комплекси
власне гумусових речовин і розчинні (що швидко мінералізуються)
органічні сполуки.

Важливість накопичення гумусу в ґрунті зумовлено тим, що: 1) гумус — це
джерело мінеральних елементів живлення для рослин; 2) компоненти гумусу
з частинками ґрунту утворюють комплекси, які покращують структуру і
зумовлюють поглинальну здатність ґрунту; 3) гумусові кислоти прискорюють
процеси вивітрювання мінералів тощо.

У сільському господарстві накопичення та збереження наявного рівня
гумусу досягається: 1) внесенням органічних добрив; 2) внесенням
мінеральних добрив, особливо азотних, які, засвоюючись рослинами, не
«дозволяють» забирати мінеральні елементи з гумусу, тим самим
запобігається його руйнування; 3) певним обробітком ґрунту, який повинен
бути мінімально неглибоким, так як глибоке приорювання верхнього
горизонту руйнує його активну мікрофлору і, відповідно, гальмує процеси
розкладання органічних речовин; 4) оптимізацією водного, повітряного і
теплового режимів ґрунту; 5) науково обґрунтованим чергуванням культур,
яке б передбачало розміщення в сівозміні бобових культур, використання
парових полів, ущільнюючих та проміжних посівів тощо.

Рідка фаза ґрунту

Рідка фаза ґрунту — це ґрунтовий розчин, який являє собою суміш
розчинених мінеральних солей, деяких органічних речовин і газів у воді.
У ньому в найдоступнішій для рослин формі знаходяться поживні речовини.
Ґрунтовий розчин активно впливає на водозабезпечення рослин за рахунок
осмотичного тиску, який визначається концентрацією іонів (від кількох
мг/л до 100 і більше г/л), рН тощо, які, в свою чергу, залежать від
вмісту води в ґрунті.

Вода в ґрунті знаходиться у різних формах. Підґрунтова вода — вода, яка,
просочуючись у нижні шари ґрунту, накопичується над водонепроникним
ґрунтовим горизонтом.

Гравітаційна — це вода, що знаходиться у великих некапілярних порах
ґрунту і опускається донизу під дією гравітації.

Капілярна вода міститься в капілярних порах ґрунту і рухається в них під
дією меніскових сил. Розрізняють капілярно підвішену, капілярно
підперту, стикову, внутрішньоагрегатну та інші форми води.

Пароподібна вода — це газоподібна вода у складі ґрунтового повітря.

Плівкова — це крапельно-рідка вода, адсорбована частинками ґрунту.

Гігроскопічна вода — газоподібна вода, адсорбована частинками ґрунту.

Тверда вода — це лід, який утворюється за від’ємних температур.

З перерахованих форм ґрунтової води доступними для рослин є підґрунтова,
за умови неглибокого залягання, гравітаційна та капілярна, всі ж інші
форми води є недоступні рослинам і називаються мертвим запасом.

Стан вологості ґрунту, за якого рослини в’януть, тобто наявна волога,
недоступна рослинам, називають коефіцієнтом в’янення.

Ґрунти характеризуються певними водними властивостями, такими як
водопроникність, водопіднімальна, випаровувальна та водоутримуюча
здатності.

Водопроникністю називають здатність ґрунту пропускати за одиницю часу
певну кількість води з верхніх у нижні горизонти. Процес водопроникності
ділять на вбирання та фільтрацію. Вбирання проявляється за неповного
насичення ґрунту вологою, тобто тоді, коли пори неповністю заповнені
водою, а також включаються сорбційні та капілярні сили. Фільтрація
виникає за максимального насичення ґрунту вологою. Вимірюють
водопроникність висотою стовпа води, яка просочилась у ґрунт за певний
час, і називається ця величина коефіцієнтом фільтрації.

Водопроникність ґрунту залежить від механічного складу і структури
ґрунту. Піщані та структурні ґрунти швидше пропускають воду, ніж
глинисті і безструктурні. На водопроникність впливає також кількість
органічної речовини та колоїдів, які затримують велику кількість вологи.

Водопіднімальна здатність — здатність ґрунту піднімати воду капілярами з
нижніх горизонтів у верхні. Швидкість і висота піднімання води залежить
від діаметра пор, а значить, від механічного складу і структури ґрунту.

Вода у ґрунті піднімається тим вище, чим тонші капіляри, але швидкість
руху води зменшується. Так, у глинистих ґрунтах вода в капілярах
піднімається повільно, але на більшу висоту, в піщаних — швидше, але на
меншу висоту.

У безструктурних ґрунтах, порівняно із структурними, вода швидше
рухається капілярами і непродуктивно витрачається випаровуючись в
атмосферу.

Випаровувальна здатність — це властивість ґрунту випаровувати воду.
Власне випаровування — це перехід води в стан водяної пари, що зумовлює
безпосередні втрати її з ґрунту. Цей процес залежить від таких факторів,
як наявність енергії (тепла) для переходу води з рідкого стану в
газоподібний, здатність повітря переносити водяну пару від випаровуючої
поверхні, наявність води на випаровуючій поверхні.

Водоутримуюча здатність — це властивість ґрунту утримувати в собі воду.
За умови високого вмісту води водоутримуюча здатність низька, а під час
зменшення кількості води — швидко зростає.

Кількість та доступність рослинам ґрунтової води характеризується
вологоємністю ґрунту, яка визначається, як вміст води в ґрунті,
виражений у відсотках від його маси або об’єму.

О.А. Роде виділив п’ять показників вмісту води в ґрунті: максимальну
адсорбційну вологоємність, максимальну гігроскопічність, вологість
стійкого в’янення рослин, найменшу, або польову, вологоємність і повну
вологоємність.

Максимальна адсорбційна вологоємність — це максимальна кількість води,
яку може утримати ґрунт за рахунок сил адсорбції. Ця вода недоступна для
рослин.

Максимальна гігроскопічність характеризується максимальною здатністю
ґрунту вбирати газоподібну вологу із повітря, відносна вологість якого
не нижче 94%. Ця волога недоступна для рослин.

Вологість стійкого в’янення рослин — запас вологи, за якого
спостерігається постійне в’янення рослин, яке не зникає і у вологій
атмосфері. Відповідно, в ґрунті залишається тільки недоступна для рослин
вода. Цю кількість води в ґрунті також називають коефіцієнтом в’янення.

Найменша, або польова, вологоємність (НВ) — відповідає такій кількості
води, яка складається із всіх форм ґрунтової вологи, крім підґрунтової,
гравітаційної та капілярно-підпертої. Це верхня межа доступної рослинам
ґрунтової вологи після стікання гравітаційної води.

Повна вологоємність (ПВ) — найбільша кількість вологи, яку здатний
утримувати ґрунт, коли всі пори (капілярні і некапілярні) заповнені
водою і поглинальна здатність ґрунту повністю реалізована.

Таким чином, інтервал доступної рослинам вологи обмежується двома
величинами — повною вологоємністю і вологістю стійкого в’янення.
Оптимальною для більшості сільськогосподарських рослин є вологість
ґрунту — 60% ПВ або 80% НВ.

Сукупність фізичних та фізико-хімічних явищ, що зумовлюють зміну
кількості вологи в ґрунті та швидкості її пересування, називають водним
режимом ґрунту. До водного режиму ґрунту належить надходження, вбирання
та затримання ним води, її переміщення та витрачання, зміна її фізичного
стану тощо.

Залежно від цих процесів виділяють різні типи водного режиму (за Г.Н.
Висоцьким): промивний, періодично промивний, непромивний, випітний, а
також (за О.А. Роде) іригаційний і мерзлотний.

Промивний. Опадів випадає більше, ніж втрачає ґрунт, і вода,
просочуючись донизу, промиває його горизонти. Цей тип водного режиму
характерний для Поліської і Північно-Західної Лісостепової зон України.

Періодично промивний характерний для регіонів, де чергуються періоди
повного промивання ґрунту із обмеженим промоканням. Характерний майже
для всього Лісостепу України.

Непромивний тип поширений у районах, де випадає мало опадів, і між
верхнім вологим шаром ґрунту та підґрунтовими водами знаходиться
незволожений горизонт. Зустрічається на чорноземних і каштанових ґрунтах
Південного Степу України.

Випітний тип водного режиму зустрічається в районах, де кількість
вологи, яку втрачає ґрунт, значно перевищує кількість опадів. Такий
водний режим характерний для пустель та Південного сухого степу України.

Іригаційний водний режим — це водний режим поливних земель.

Мерзлотний тип водного режиму характеризується накопиченням надлишкової
води у верхньому шарі ґрунту за рахунок непроникності нижніх замерзлих
горизонтів на фоні невеликої кількості опадів. Характерний для Тундрової
зони Півночі.

До заходів регулювання водного режиму ґрунтів відносять заходи боротьби
з посухою — затримання снігу, дощової води, збільшення водопроникності
та вологоємності ґрунту, збереження ґрунтової вологи, штучне зрошення та
з перезволоженням ґрунту — осушувальні заходи.

Повітряний, тепловий та поживний режими ґрунту

Газоподібна фаза ґрунту — це ґрунтове повітря, що знаходиться між
частинками ґрунту у великих некапілярних порах. Його склад відрізняється
від атмосферного підвищеним вмістом вуглекислого газу — 0,1 — 10% (в
атмосферному 0,03%), азоту — до 80,2% (в атмосферному 78,08%),
присутністю аміаку, сірководню, зниженим вмістом кисню — до 10% (в
атмосферному повітрі 21%).

Склад ґрунтового повітря залежить від твердої фази ґрунту, вмісту води,
життєдіяльності ґрунтових організмів тощо.

Повітряний режим ґрунту — це сукупність усіх явищ надходження повітря в
ґрунт, його переміщення і витрачання, обмін газами між ґрунтом,
атмосферою, твердою і рідкою фазами ґрунту та виділення газів живими
ґрунтовими організмами.

Оптимальний повітряний режим ґрунту необхідний для вирощування високих
врожаїв сільськогосподарських культур, так як повітря необхідне для
дихання коріння рослин, мікроорганізмів, грибів, водоростей, червів та
інших ґрунтових організмів.

Найсприятливіші умови для росту сільськогосподарських рослин складаються
за 50-60% пористості ґрунту та за умови, що 60% пор заповнені водою, а
40% — повітрям.

Повітряний режим ґрунту регулюється за допомогою механічного обробітку,
внесенням органічних добрив, відведенням надлишкової кількості води,
вирощуванням багаторічних трав, тобто заходів, спрямованих на покращення
структури ґрунту.

Тепловий режим ґрунту — це важливий фактор росту і розвитку рослин та
життєдіяльності ґрунтових організмів, який визначається температурними
умовами.

Для більшості культурних рослин оптимальною для росту є температура
20-30 °С. Низькі температури сповільнюють фізіологічні процеси в
рослинному організмі, а надмірно високі — посилюють процеси розпаду
життєво важливих органічних речовин і послаблюють синтетичні процеси.

Джерелом тепла у ґрунті є в основному променева енергія Сонця, а також
енергія розкладання органічних речовин і внутрішнє тепло Землі.
Температура ґрунту залежить від пори року, рельєфу, кольору поверхні,
затінення рослинністю, структури, водозабезпечення і повітряного режиму
ґрунту.

Тепловий режим ґрунту визначається сукупністю явищ теплообміну в системі
«приґрунтовий шар повітря — рослина — ґрунт — материнська порода» і
регулюється низкою прийомів: зміною рослинного покриву (затінення);
зміною співвідношення в ґрунті вода-повітря за рахунок обробітку ґрунту,
поливів та осушення; мульчуванням поверхні ґрунту: світле — соломою,
тирсою, листям і темне — торфом, чорними плівками; cнігозатриманням для
захисту від низьких температур; ущільненням снігу за його випадання на
незамерзлий ґрунт для кращого його проморожування та інших заходів.

Вміст доступних для рослин поживних речовин визначає поживний режим
ґрунту.

Залежно від кількості засвоюваних рослинами хімічних елементів з ґрунту
їх поділяють на: макроелементи (С, О, Н, N, P, K, S, Ca, Si, Mg, Fe, Na,
Cl), та мікроелементи (Zn, B, Mn, Cu, Mo, Br, F, Ti, W, Ni та інші).

Явище поглинання рослинами мінеральних елементів є процесом обмінного
вбирання іонів активною частиною кореня. Рослини, вбираючи з ґрунту К+;
чи А-, виділяють у ґрунтовий розчин еквівалентну кількість аналогічних
іонів.

Основний запас поживних речовин ґрунту знаходиться у вигляді органічних
і важкорозчинних мінеральних сполук. Так, у гумусових горизонтах більше
90% усього азоту, 80% сірки, 60% фосфору, а також значна частина калію,
мікроелементів перебуває у формі органічних речовин. Доступними ж
поживними елементами рослини забезпечуються в результаті мінералізації
органічних сполук ґрунтовими мікроорганізмами і переходу мінеральних
важкорозчинних речовин у розчині.

Поживний режим ґрунту регулюється: надходженням поживних речовин у ґрунт
завдяки внесенню добрив та азотфіксації; запобіганням втратам поживних
елементів ґрунту за рахунок їх змиву і вимивання, росту бур’янів;
правильним чергуванням культур; оптимізацією водного, теплового і
повітряного режимів ґрунту, що активує його мікробіологічну активність
і, відповідно, покращує доступність мінеральних елементів тощо.

Вбирна здатність ґрунту і його реакція

Властивість ґрунту вбирати і утримувати різні речовини називають вбирною
здатністю.

К.К. Гедройц виділив п’ять видів вбирної здатності ґрунту: механічну,
біологічну, хімічну, фізичну та фізико-хімічну.

Механічна вбирна здатність — це вбирання і затримування ґрунтом твердих
частинок у своїх порах подібно фільтру.

Біологічне вбирання зумовлюється процесами життєдіяльності рослин і
мікроорганізмів, які поглинають важливі для себе елементи.

Хімічна вбирна здатність ґрунту пов’язується з утворенням у ньому
важкорозчинних сполук, які завдяки цьому утримуються. Визначається ця
вбирна здатність хімічними реакціями, що закріплюють аніони чи катіони
залежно від розчинності утворених солей. Наприклад, перехід розчинної
солі дигідрофосфату кальцію у важкорозчинний фосфат.

Фізичне вбирання відбувається за рахунок поглинання ґрунтом молекул
речовин завдяки силам притягання (адсорбції).

Фізико-хімічна, або обмінна, вбирна здатність зумовлена наявністю в
ґрунті колоїдів, які утворюють у ґрунтовому розчині колоїдні міцели. Між
ґрунтовим розчином і колоїдною міцелою проходить в еквівалентній
кількості обмін іонами.

Колоїдна міцела, або частинка, складається із ядра (агрегат
недисоційованих молекул), шару адсорбованих потенціалвизначаючих іонів,
шару компенсуючих іонів, який поділяється на нерухомий, або
міцно-зв’язаний, і рухливий, або дифузійний, шари.

Провідна роль в утворенні колоїдних міцел належить гумусовим кислотам та
іонам Са2+ і Мg2+.

З фізико-хімічною вбирною здатністю пов’язані поняття ємності вбирання
ґрунту і ґрунтового вбирного комплексу.

Ємність вбирання — це сума поглинутих або обміняних іонів.

Ґрунтовий вбирний комплекс (ҐВК) являє собою сукупність колоїдів, які
здатні до реакцій обмінного вбирання.

Кожен ґрунт має певну реакцію ґрунтового розчину, що залежить від
наявності в ньому, в першу чергу, іонів водню, які зумовлюють кислу
реакцію (наприклад — болотні і підзолисті ґрунти), та гідроксильних
іонів, що зумовлюють лужну реакцію (наприклад — каштанові і солонцеві
ґрунти).

Реакцію ґрунтового розчину виражають у pH, що є від’ємним десятковим
логарифмом концентрації іонів водню. За величиною pH ґрунти поділяють на
такі групи: сильнокислі — pH < 4,5; середньокислі - 4,6-5,0; слабокислі - 5,1-5,5; близькі до нейтральних - 5,6-6,0; нейтральні - 6,1-7,0; лужні - 7,1-8,0; сильнолужні - pH > 8,1.

У районах Полісся і Півночі Лісостепу частіше зустрічається саме кисла
реакція ґрунтового розчину, що негативно впливає на продуктивність
сільськогосподарських рослин та життєдіяльність ґрунтових організмів.

Розрізняють актуальну і потенційну кислотність ґрунту.

Актуальна, або активна, кислотність зумовлюється наявністю в ґрунтовому
розчині вільних іонів Н+. Визначається у водних ґрунтових витяжках.

В якості меліорантів лужних ґрунтів останнім часом широко почали
використовувати фосфогіпс — відхід суперфосфатного виробництва. У деяких
країнах використовують сірчану кислоту, яка особливо ефективна на
ґрунтах карбонатного засолення, та сірчанокисле залізо; хлористий
кальцій — за содового засолення.

У південних степових районах України, де в ґрунтах близько до поверхні
залягають карбонати, застосовують так звану самомеліорацію —
перемішування верхніх горизонтів з нижнім карбонатним під час глибокої
оранки.

Структура та фізичні властивості ґрунту

Структура ґрунту — це різні за формою і розміром агрегати, на які
розпадається ґрунт. Структура ґрунту є важливою його морфологічною
ознакою. Найбільше агрономічне значення мають частинки орного шару
розміром 0,25 — 10 мм. За таких умов ґрунт найпухкіший, втрачає найменше
вологи, має високу водопроникність та водозатримну здатність, стійкий
проти ерозії. У структурному ґрунті добре виражені капілярні та
некапілярні пори.

Виділяють три види структури ґрунту (за С.А. Захаровим): кубоподібна,
призмоподібна і плитоподібна.

За кубоподібної структури агрегати ґрунту рівномірно розвинуті за всіма
трьома взаємоперпендикулярними векторами (агрегати грудочкові, пилуваті,
горіхоподібні, зернисті).

Призмоподібна — структурні частинки розвинуті переважно у вертикальній
осі (агрегати стовпчасті, призматичні).

Плитоподібна — характеризується частинками, які розвинуті переважно у
горизонтальній площині та вкорочені у вертикальному напрямку (агрегати
сланцеві, пластинчасті, листкоподібні, лускоподібні).

Ґрунти, в яких частинки містяться не в агрегатах (піски) або взагалі не
мають грудочкової структури (сильно ущільнені), називаються
безструктурними. Безструктурні ґрунти не мають сприятливого для рослин
водного і повітряного режимів.

Причиною погіршення структури ґрунту є: механічне руйнування агрегатів
під час обробітку ґрунту; фізико-хімічне руйнування опадами, які містять
іони водню та амонію, що витісняють з обмінного шару колоїдних частинок
іони кальцію та магнію, руйнуючи їх; біологічне руйнування —
мінералізація мікроорганізмами органічних сполук, які приймають участь в
утворенні структурних агрегатів.

Покращення грудочкової структури ґрунту досягається: внесенням у ґрунт
органічних та мінеральних кальцій- і магнійвмісних добрив, які
коагулюють колоїди, тим самим сприяючи утворенню грудочок; посів
злакових і бобових трав, які підвищують вміст гумусу в ґрунті, складові
якого з іншими компонентами ґрунту утворюють агрегати; посів рослин з
потужною кореневою системою, яка механічно сприяє утворенню грудочок;
дотримання сівозміни; зменшення кількості обробітків ґрунту та ін.

Механічний і мінералогічний склад ґрунту, вміст у ньому органічних
речовин, увібраних іонів, його структура та інші компоненти визначають
фізичні властивості ґрунту.

До загальних фізичних властивостей ґрунту належить питома і об’ємна маса
та пористість.

Питома маса твердої фази — це маса одиниці об’єму абсолютно сухої
твердої фази ґрунту без пор. Наприклад, малогумусові чорноземи мають
питому вагу 2,5-2,65 г/см3, високогумусові — 2,3-2,4 г/см3.

Об’ємна маса — це маса одиниці об’єму абсолютно сухого ґрунту з
непорушеною будовою. Наприклад, об’ємна маса орного горизонту глинистих
і суглинистих ґрунтів становить 1,6-1,8 г/см3. Оптимальною для більшості
cільськогосподарських рослин є на суглинистих ґрунтах їх об’ємна маса
1-1,2, а піщаних і супіщаних — 1,2-1,4 г/см3.

Пористість ґрунту — це відношення сумарного об’єму всіх пор до
загального об’єму ґрунту.

Пористість вираховують діленням показника об’ємної ваги ґрунту на його
питому вагу, виражену у відсотках. Наприклад, пористість верхнього
горизонту піщаного ґрунту близько 30%, суглинистого — 45%, глинистого —
53%, структурного чорнозему — 55-60%. Оптимальною для культурних рослин
є пористість ґрунту 50-60%.

Сумарну пористість ґрунту поділяють на капілярну (діаметр пор менше 0,1
мм) і некапілярну (діаметр пор більше 0,1 мм). Від співвідношення
капілярних і некапілярних пор також залежать фізичні властивості ґрунту,
його водний, повітряний та інші режими. Оптимальним для рослин є рівне
співвідношення капілярних і некапілярних пор.

Список рекомендованих джерел:

Агрохімія / І.М.Карасюк , О.М.Геркіял, Г.М.Господаренко та інші / За
ред. І.М.Карасюка. — К.: Вища школа, 1995. — 471с.

Агрохімія: Лабораторний практикум / А.П.Лісовал, І.М.Давиденко,
Б.М.Мойсеєнко. — К.: Вища школа, 1994. — 335с.

Андреев Ю.М. Овощеводство. — М.:ПрофОбрИздат, 2002. — 256с.

Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1989.
— 336с.

Бадина Г.В., Королев А.В., Королева Р.О. Основы агрономии. — Ленинград:
Агропромиздат, 1988. — 448с.

Барабаш О.Ю. Овочівництво. — К.: Вища школа, 1994. — 374с.

Барабаш О.Ю., Семенчук П.С. Довідник овочівника. — Львів: Каменяр, 1985.
— 218с.

Бейкер Х. Плодовые культуры: Пер. с англ. — М.: Мир, 1990. — 198с.

Білецький П.М. Овочівництво. — К.: Вища школа, 1970. — 420с.

Білецький П.М., Роман І.С. Овочівництво і плодівництво. — К.: Вища
школа, 1978. — 448с.

Болотских А.С. Настольная книга овощевода. — Харьков: Фолио, 1998. —
487с.

Бугай С.М. Рослинництво. — К.: Вища школа, 1978. — 384с.

Васюта В.М., Рыбак Г.М., Клименкос.В. Справочник садовода. — К.: Наукова
думка, 1990. — 352с.

Вирощування зернових культур у Лісостепу та Поліссі України / Зіневич
Л.Л., Глуздєєв В.Г., Круть В.М. і ін. — К., 1993. — 49с.

Витязев В.Г., Макаров И.Б. Общее земледелие. — М.: Изд-во Моск. ун-та,
1991. — 287с.

Гапоненко Б.К., Гапоненко М.Б. Ваш сад. — К.: Урожай, 1994. — 400с.

Гладюк М.М. Основи агрохіміі. Хімія в сільському господарстві. — К.,
Ірпінь: Перун, 2003. — 288с.

Похожие записи