Механічний склад ґрунтоутворюючих порід і ґрунтів

Грунт (рос. почва; англ. soil; нім. boden) — самостійне природно-історичне органомінеральне тіло, що виникло у поверхневому шарі літосфери Землі в результаті тривалого впливу біотичних, абіотичних і антропогенних факторів, має специфічні генетико-морфологічні ознаки і властивості, що створюють для росту і розвитку рослин відповідні умовиРодю́чість ґру́нту — характеристика ґрунту, що визначає його здатність підтримки великої кількості рослинного життя, термін найчастіше використовується для опису земель сільськогосподарського призначення.Основні ґрунтоутворюючі породи

За мінералогічним складом виділяють два типи кори вивітрювання: сіалітну і алітну. Сіалітна поширена в поясі помірно вологого клімату. У її складі переважають глинисті міне­рали групи монтморилоніту і гідрослюди, зберігаються стійкі пер­винні мінерали. Алітна притаманна регіонам субтропічного і тро­пічного клімату. У складі алітної кори вивітрювання домінують вторинні мінерали групи гідроксидів заліза і алюмінію, а в складі глинистих мінералів домінують коолініт і галуазит. В цій корі майже повністю зруйновані первинні мінерали.

За балансом речовин у ході вивітрювання виділяють три типи кір вивітрювання: елювіальну (залишкову), транзитно-акумуля­тивну (проміжну) і акумулятивну (перевідкладену).

Механічний склад ґрунтоутворюючих порід і ґрунтів

Механічні елементи ґрунту та їх класифікація.

Тверда фаза ґрунту складається з часток різної величини. Одно­часно в ґрунтах містяться мінеральні, органічні і органо-мінеральні частки. Це уламки гірських порід (продукти вивітрювання), мі­нерали вторинного походження, колоїди гумусних речовин, продукти взаємодії органічних і мінеральних речовин

У складі четвертинних відкладів вони виділяють такі фракції:

— грубоуламкова частина ґрунту представлена уламками мінералів і гірських порід розміром 1 мм і більше;

— дрібноуламкова — частки розміром від 1 до 0,001 мм;

— тонкодисперсна частина ґрунту складається з часток гіпер­генних глинистих мінералів, розмір яких менше 0,001 мм.

Крім того, М. А. Качинський всі механічні елементи ґрунту по­діляє на дві фракції: фізичний пісок (>0,01 мм) і фізичну глину (<0,01 мм).

Згідно з даною класифікацією ґрунт має основну назву за вмі­стом фізичного піску і фізичної глини і додаткову за вмістом фрак­ції, що переважає: гравелистої (3—1 мм), піщаної (1—0,05 мм), крупнопилуватої (0,05—0,01 мм), пилуватої (0,01—0,001 мм) і мулуватої (<0,001 мм). Наприклад, дерново-середньопідзолистий ґрунт на морені (смт. Макарів, Київської області) містить фізичної глини 24,0 %, піску 42,6 %, крупного пилу 33,4 %, середнього пи­лу— 6,57% і дрібного — 9,6%, Основною назвою механічного складу даного ґрунту буде легкосуглинковий, додатковою — круп-нопилувато-піщаний.

Фактори ґрунтотворення — це елементи природного середовища, під впливом яких утворюються ґрунти. Системне сприйняття ґрунту як функції агентів-ґрунтоутворювачів започатковане В.В.Докучаєвим. Ним виділено п’ять факторів ґрунтотворення: клімат, материнські гірські пори, рослинні і тваринні організми, особливо нижчі, рельєф і висота місцевості, геологічний вік країни. Функціональне визначення ґрунту виражають у вигляді моделі: S=f(d,o,r,p,t…) де S — ґрунт, d — клімат, o — організми, r — рельєф, p — порода, t — час (Jenny, 1941^[7]). Докучаєвська формула «ґрунти – фактори», доповнена І.П.Герасимовим (1973) так званими «передавальними механізмами» і тепер сприймається у вигляді послідовності: фактори ґрунтотворення → процеси ґрунтотворення → ґрунти (профіль, властивості).

Клімат, материнські породи і організми для ґрунтів є матеріальними донорами речовини і енергії. Рельєф є чинником-ретранслятором, що перерозподіляє речовину і енергію по поверхні Землі. Час є мірою розвитку і зміни усіх явищ і процесів.

· Клімат (за О.А.Роде — Сонце і атмосфера) визначають тепловий, водний та інші режими ґрунтів, їх будову, склад і властивості. Найважливішими є три чинники: сонячна радіація як джерело для фотосинтезу і чинник, що формує тепловий режим фітогеосфери; кількість опадів, які визначають водний режим ґрунтів та умови існування організмів; газовий склад атмосфери.

· Материнські породи визначають гранулометричний, хімічний і мінералогічний склад грунтів, їх фізичні та фізико-механічні властивості, водно-повітряний, тепловий і поживний режими, впливають на швидкість ґрунтоутворювального процесу і його спрямованість. Виділяють генетичні типи порід гравітаційного походження (елювій, колювій), пов’язаних з текучою водою (алювій, пролювій, делювій), водно-льодовикові (морена), еолові та іншого походження породи (леси і лесоподібні суглинки, покривні суглинки і глини, піски).

· Організми є джерелом органічної частини грунту, вони і продукти їхньої життєдіяльності визначають спрямованість ґрунтотворного процесу, перетворюючи косну речовину в біокосне природне тіло — ґрунт. Педосфера формується за участі 4 царств живих організмів: царств рослин, тварин, грибів і мікроорганізмів.

· Рельєф обумовлює просторову організацію педосфери, виконуючи такі функції: 1) розподіляє продукти вивітрювання і ґрунтотворення; 2) розподіляє тепло і атмосферні опади.

· Час є умовою і мірою існування та взаємодії інших факторів ґрунтотворення, обумовлюючи еволюцію ґрунтів.

Новітнім чинником ґрунтотворення є господарська діяльність людини (антропогенний фактор), що впливає як безпосередньо, так і побічно через інші фактори ґрунтотворення, обумовлюючи реградацію чи деградацію ґрунтів.

Серед загальних принципів генетичного ґрунтознавства, в якому ґрунт розглядається як самостійне природно-історичне тіло в його функціональній залежності від інших природних тіл та явищ, виділяють такі:

· при формуванні ґрунту всі фактори рівнозначні і ґрунт є їх функцією;

· при рівнозначності клімату, рельєфу, ґрунтотворних порід і біоти такий фактор як час є певним множником, а ґрунт — функцією факторів, помножених на час;

· фактори ґрунтотворення не тільки рівнозначні, але й незамінні;

· фактори ґрунтотворення взаємопов’язані між собою і діють системно;

· фактори ґрунтотворення поділяються на групи — фактори-донори речовини й енергії і контролюючі фактори, фактори зовнішні та внутрішні.

·

Почвообразующих процесс, или почвообразования – это сложный природный процесс образования почв из горных пород, их развитие, функционирование и эволюция под действием комплекса факторов почвообразования. Стадия начального (или первичного) почвообразования на скальных горных породах, называется первичного почвообразования. Она достаточно длинная, поскольку свойства почвенного тела, характерные для зрелой почвы, еще не сформировались, характеризуется малой мощностью субстрата, охватываемой почвообразования, медленной аккумуляцией элементов почвенного плодородия. Профиль очень слабо дифференцируется на генетические горизонты. Начальное почвообразование сменяется стадией развития почвы, которая протекает с нарастающей интенсивностью, вплоть до формирования зрелого почвы с характерным профилем и комплексом свойств.

Стадия равновесия – состояние климакса, в течение которого поддерживается динамическое равновесие почвы со средой, т.е. с существующим комплексом факторов почвообразования.

На определенном этапе стадия равновесия меняется эволюцией почвы. Эволюция почвы может идти в разных направлениях: путем наращивания мощности почвы или путем ее уменьшения; путем засоления почвы или ее расселения; путем деградации почвенного плодородия или ее наращивания.

Развитие и эволюция почв и почвенного покрова в целом на земной поверхности протекает не случайно, а в соответствии с общей историей ландшафта. Она определяется глобальными геологическими процессами (т.е. климатическими, тектоническими и морфоструктурными процессами).

Тверда фаза ґрунту - це полідисперсна і полікомпонентна органо-мінеральна система, яка утворює твердий каркас ґрунтового тіла. Вона складається із залишків мінералів або уламків гірських порід і вторинних продуктів ґрунтоутворення - рослинних решток, продуктів їх часткового розкладу, вторинних глинистих мінералів, простих солей та окисів елементів, утворених під час вивітрювання породи на місці або принесених зі сторони агентами геохімічної міграції різноманітних ґрунтових новоутворень.

Тверда фаза ґрунту характеризується відповідним гранулометричним, мінералогічним і хімічним складом, щільністю складення, структурою, пористістю (шпаруватістю).

Рідка фаза ґрунту - це ґрунтовий розчин, який динамічний за об'ємом і складом та заповнює шпари ґрунту. Вміст і властивості ґрунтового розчину залежать від водно-фізичних властивостей ґрунту та від його стану.

У районах з низькими температурами в холодний сезон вода ґрунту переходить у твердий стан (замерзає), перетворюючись у лід; у випадку підвищення температури частина ґрунтової води може випаровуватись, переходячи в пару, тобто газову фазу ґрунту.

Рідка фаза - це "кров" ґрунту, яка служить основним чинником диференціації ґрунтового профілю, оскільки вона забезпечує переміщення в ньому речовин у вигляді суспензій або розчинів і колоїдів.

Газова, або газоподібна, фаза ґрунту - це ґрунтове повітря, пара води, а також гази, які виділяються під час гниття різних органічних залишків чи надходять з навколишнього середовища. Ґрунтове повітря - важливий і необхідний компонент ґрунту. Газова фаза у ґрунті займає частину шпар, які не зайняті водою, тому її вміст залежить від загальної пористості та вологості ґрунту. У свою чергу ця залежність зумовлюється типом ґрунту, його структурою і ступенем окультурення.

Грунтовий профіль (від італ. profilo — обрис) — це певне поєднання генетичних горизонтів у межах ґрунтового тіла (ґрунтового індивідууму), специфічне для кожного типу ґрунтоутворення в усіх особливостях його прояву.

Генетичні горизонти – взаємообумовлена грунтоутворюючим процесом послідовна система ґрунтових горизонтів, що розрізняються за морфологічними ознаками (фарбуванню, структурі, гранулометричному складу, додаванню, ступеню ущільнення, новотворам і включенням), складом й властивостями, характерна для різних умов ґрунтоутворення й ґрунтів, які формуються.

Кожний генетичний горизонт відбиває специфіку ґрунтоутворення в даній точці ґрунтового простору (педосфери), але в сукупності генетичні горизонти утворюють вертикальний профіль, умовно позначений індексами А-В-С (за В. В. Докучаєвим).

Індекс А характеризує верхній гумусово-акумулятивний горизонт ґрунтів, темного кольору, що містить гумус й елементи харчування рослин (N, P, K). Горизонт В - перехідний до грунтоутворюючої породи, позначеної індексом С. У силу розходжень умов ґрунтоутворення в педосфері формуються різні ґрунти, що мають специфічні генетичні горизонти.

Підзолисті й дерено-підзолисті ґрунти під горизонтом А містять білястий горизонт Е, відносно збагачений кремнеземом за рахунок збідніння Fe, Al, K, Mg й інших елементів, вилуженими спадними токовищами вологи. Горизонт Е називається елювіальним (від лат. eluo – «вимивати»). Горизонт В, у якому накопичуються вилужені з А і Е елементи й речовини, називається іллювіальним (від лат. illuo – вмивати). У силу якісних розходжень акумулювання елементів і речовин горизонти В мають різну природу, визначаючи генетичну розмаїтність ґрунтів.

Процеси оглеєння приводять до формування глеєвого генетичного горизонту, позначеного індексом G. Відмітна риса коркових солончаків - поверхнева біляста кірка S, що містить високі концентрації легкорозчинних солей. Горизонт З, що характеризує грунтоутворюючу породу й розташований у нижній частині профілю ґрунту, завершує систему генетичних горизонтів будь-яких ґрунтів світу.

По́чвенная структу́ра — совокупность отдельностей, состоящих из склеенных гумусом и иловыми частицами механических элементов почвы (первичных и вторичных минералов, корней растений и др.), на которые способна распадаться почва при несильном механическом воздействии. Чаще всего структуру почвы определяют, подбрасывая почвенный ком несколько раз, пока он не рассыпется на отдельные элементы Классификация структурных отдельностей

· Кубовидный тип — структура равномерно развита по трём взаимоперпендикулярным осям.

o Грани и рёбра плохо выражены, агрегаты плохо оформлены:

o род Глыбистая

§ вид Крупноглыбистая — ребро куба > 10 см

§ вид Мелкоглыбистая — ребро куба 10—5 см

o род Комковатая

§ вид Крупнокомковатая — ребро куба 5—3 см

§ вид Комковатая — ребро куба 3—1 см

§ вид Мелкокомковатая — ребро куба 1—0,5 см

o род Пылеватая

§ вид Пылеватая — ребро куба < 0,5 см

o Грани и рёбра хорошо выражены, агрегаты ясно оформлены:

o род Ореховатая

§ вид Крупноореховатая — ребро куба > 10 мм

§ вид Ореховатая — ребро куба 10—7 мм

§ вид Мелкокоореховатая — ребро куба 7—5 мм

o род Зернистая

§ вид Крупнозернистая — ребро куба 5—3 мм

§ вид Зернистая (крупитчатая) — ребро куба 3—1 мм

§ вид Мелкозернистая (порошистая) — ребро куба 1—0,5 мм

· Призмовидный тип — структура развита преимущественно по вертикальной оси.

o Грани и рёбра плохо выражены, агрегаты плохо оформлены:

o род Столбовидная

§ вид Крупностолбовидная — диаметр > 5 см

§ вид Столбовидная — диаметр 5—3 см

§ вид Мелкокостолбовидная — диаметр < 3 см

o Грани и рёбра хорошо выражены, агрегаты ясно оформлены:

o род Столбчатая

§ вид Крупностолбчатая — диаметр > 5 см

§ вид Столбчатая — диаметр 5—3 см

§ вид Мелкокостолбчатая — диаметр < 3 см

o род Призматическая

§ вид Крупнопризматическая — диаметр > 5 см

§ вид Призматическая — диаметр 5—3 см

§ вид Мелкокопризматическая — диаметр 3—1 см

§ вид Карандашная (тонкопризматическая) — диаметр < 1 см

· Плитовидный тип — развитие структуры по горизонтальным осям.

o род Плитчатая

§ вид Сланцеватая — толщина > 5 мм

§ вид Плитчатая — толщина 5—3 мм

§ вид Пластинчатая — толщина 3—1 мм

§ вид Листоватая — толщина < 1 мм

o род Чешуйчатая

§ вид Скорлуповатая — толщина > 3 мм

§ вид Грубочешуйчатая — толщина 3—1 мм

§ вид Мелкочешуйчатая — толщина < 1 мм

Если структура неоднородна, используются двойные (тройные) названия, причём последним словом указывается преобладающая.

Грунт може бути структурним і безструктурним. У структурному стані маса грунту розділена на відокремлення різної форми і величини. Стан грунту, коли механічні елементи, що складають грунт, не з’єднані між собою у більш крупні окремості, а існують роздільно або залягають суцільною зцементованою масою, вважається безструктурним.

Відношення маси цих грудочок до маси решти фракцій називається коефіцієнтом структурності.

Структура ґрунту — взаємне розташування в ґрунтовому тілі структурних окремостей (агрегатів або педів) певної форми і розмірів. Новоутворення в ґрунті — морфологічно оформлені виділення і скупчення речовини в ґрунтовому матеріалі, що відрізняються від основи ґрунтового матеріалу складом і складенням та є наслідком ґрунтоутворювального процесу. Включення в ґрунті — випадкові органічні або мінеральні тіла або предмети, генетично не пов'язані з ґрунтовими процесами.

· Тип ґрунту — основна класифікаційна одиниця. До одного типу ґрунтів відносяться ґрунти: 1) з подібними процесами перетворення і міграції речовин; 2) з подібним характером водно-теплового режиму; 3) з однотипною будовою ґрунтового профілю за генетичними горизонтами; 4) з подібним рівнем природної родючості; 5) з екологічно подібним типом рослинності. У межах типу ґрунту виділяються також так звані «фаціальні типи ґрунтів», для яких вживаються номенклатурні позначення, пов'язані з їх термічним режимом: теплі, помірні, холодні, тощо.

· Підтип ґрунту — класифікаційна одиниця в межах типу. Це групи ґрунтів, що розрізняються між собою за проявом основного і супутнього процесів ґрунтоутворення і є перехідними ланками між типами.

· Рід ґрунту — класифікаційна одиниця в межах підтипу, обумовлена особливостями ґрунтоутворення, пов'язаними, насамперед, із властивостями материнських порід, а також ознаками, набутими в минулих фазах ґрунтоутворення (так звані реліктові ознаки), особливостями складу ґрунтово-поглинаючого комплексу, основними формами новоутворень тощо.

· Вид ґрунту — класифікаційна одиниця в межах роду, що кількісно відрізняється за ступенем прояву ґрунтоутворювального процесів, які визначають тип, підтип і рід ґрунтів.

· Різновид ґрунту - класифікаційна одиниця, що враховує поділ ґрунтів за гранулометричним складом ґрунтового профілю.

· Розряд ґрунту — класифікаційна одиниця, за якою групуються ґрунти, що відрізняються характером ґрунтоутворюючих і підстилаючих порід.

Приклад:

· тип — чорнозем,

· підтип — чорнозем південний,

· рід — чорнозем південний солонцюватий,

· вид — чорнозем південний солонцюватий середньопотужний слабогумусований,

· різновид — чорнозем південний солонцюватий середньопотужний слабогумусований важкосуглинковий,

· розряд — чорнозем південний солонцюватий середньопотужний слабогумусований важкосуглинковий на лесовидному суглинку.

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.

 

Гумус грубый— Г., состоящий из отмерших, частично разложившихся растительных и животных остатков.

Гумус модер — Г., состоящий из значительно, но не полностью гумифицированных, разложившихся и фрагментированных растительных остатков, окрашенных преимущественно в желтые (до буро-коричневых) тона