4. Структура грунту
Грунт - це особливе природне утворення, що володіє рядом властивостей, властивій живій і неживій природі. Грунт - це те середовище, де взаємодіє більша частина елементів біосфери: вода, повітря, живі організми. Грунт можна визначити як продукт вивітрювання, реорганізації та формування верхніх шарів земної кори під впливом живих організмів, атмосфери і обмінних процесів. Грунт складається з декількох горизонтів (шарів з однаковими ознаками), що виникають в результаті складної взаємодії материнських гірських порід, клімату, рослинних і тваринних організмів (особливо бактерій), рельєфу місцевості. Для всіх ґрунтів характерне зменшення вмісту органічних речовин і живих організмів від верхніх обріїв ґрунтів до нижнього.
Горизонт Al - Темна, що містить гумус, збагачений мінеральними речовинами і має для біогенних процесів найбільше значення.
Горизонт А 2 - елювіальний шар, має звичайно попелястий, світло-сірий або жовтувато-сірий колір.
Горизонт В - елювіальний шар, звичайно щільне, бурий або коричневе забарвлення, збагачений колоїдно-дисперсними мінералами.
Горизонт С - змінена почвообразующими процесами материнська порода.
Горизонт В - вихідна порода.
Поверхневий горизонт складається із залишків рослинності, що становлять основу гумусу, надлишок або недолік якого визначає родючість ґрунту.
Гумус - органічна речовина, найбільш стійке до розкладання й тому зберігається після того, як основний процес розкладання вже завершений. Поступово гумус також минерализуется до неорганічної речовини. Перемішування гумусу з грунтом надає їй структуру. Збагачений гумусом шар називається орним, а нижележащий шар - підорним. Основні функції гумусу 'зводяться до серії складних обмінних процесів, в яких беруть участь не тільки азот, кисень, вуглець і вода, але і різні мінеральні солі, присутні в грунті. Під гумусовим горизонтом розташовується шар підгрунтя, що відповідає вилуженої частини грунту, і обрій, що відповідає материнській породі.
Грунт складається з трьох фаз: твердої, рідкої і газоподібної. У твердій фазі переважають мінеральні утворення й різні органічні речовини, в тому числі гумус, або перегній, а також грунтові колоїди, що мають органічне, мінеральне або органоминеральное походження. Рідку фазу грунту, або грунтовий розчин, становить вода з розчиненими в ній органічними та мінеральними сполуками, а також газами. Газову фазу ґрунту становить "ґрунтове повітря", що включає гази, що заповнюють вільні від води пори.
Важливим компонентом грунту, що сприяє зміні її фізико-хімічних властивостей, є її біомаса, що включає крім мікроорганізмів (бактерії, водорості, гриби, одноклітинні) ще і черв'яків і членистоногих.
Освіта грунтів відбувається на Землі з моменту виникнення життя і залежить від багатьох факторів:
Рослинність - зелені рослини (основні творці первинних органічних речовин). Поглинаючи з атмосфери вуглекислоту, з грунту воду і мінеральні речовини, використовуючи енергію світла, вони створюють органічні сполуки, придатні для харчування тварин.
За допомогою тварин, бактерій, фізичних і хімічних впливів органічна речовина розкладається, перетворюючись в грунтовий гумус. Зольні речовини наповнюють мінеральну частину ґрунту. Рослинний матеріал, створює сприятливі умови для дії ґрунтової фауни і мікроорганізмів (стійкий газообмін, тепловий режим, вологість).
Мікроорганізми (бактерії, одноклітинні водорості, віруси) розкладають складні органічні і мінеральні речовини на більш прості, які в подальшому можуть використовуватися самими мікроорганізмами і вищими рослинами.
Одні групи мікроорганізмів беруть участь у перетвореннях вуглеводів і жирів, інші - азотистих сполук. Бактерії, що поглинають молекулярний азот повітря, називають азотофиксирующими. Завдяки їх діяльності, атмосферний азот можуть використовувати (у вигляді нітратів) інші живі організми. Ґрунтові мікроорганізми беруть участь у руйнуванні токсичних продуктів обміну вищих рослин, тварин і самих мікроорганізмів у синтезі вітамінів, необхідних для рослин і ґрунтових тварин.
Клімат, що впливає на тепловий і водний режими грунту, а значить на біологічний і фізико-хімічні грунтові процеси.
Рельєф, що перерозподіляє на земній поверхні тепло і вологу.
Господарська діяльність людини в даний час стає домінуючим фактором у руйнуванні ґрунтів, зниженні і підвищенні їх родючості. Під впливом людини міняються параметри й фактори ґрунтоутворення - рельєфи, мікроклімат, створюються водосховища, проводиться меліорація.
Основна властивість ґрунту - родючість. Воно пов'язане з якістю грунтів. У руйнуванні ґрунтів і зниженні їхньої родючості виділяють наступні процеси:
Аридизация суші - комплекс процесів зменшення вологості великих територій і викликане цим скорочення біологічної продуктивності екологічних систем. Під дією примітивного землеробства, нераціонального використання пасовищ, безладного застосування техніки на угіддях грунту перетворюються в пустелі.
Ерозія грунтів, руйнування грунтів під дією вітру, води, техніки і іригації. Найнебезпечніша водна ерозія - змив грунту талими, дощовими і зливовими водами. Водні ерозії відзначаються при крутизні вже 1-2 °. Водної ерозії сприяє знищення лісів, оранка по схилу.
Вітрова ерозія характеризується виносом вітром найбільш дрібних частин. Вітрової ерозії сприяє знищення рослинності на територіях з недостатньою вологістю, сильними вітрами, безперервним випасом худоби.
Технічна ерозія пов'язана з руйнуванням ґрунту під впливом транспорту, землерийних машин і техніки.
Іригаційна ерозія розвивається в результаті порушення правил поливу при зрошуваному землеробстві. Засолення грунтів в основному пов'язано з цими порушеннями. В даний час не менше 50% площі зрошуваних земель засолено, втрачені мільйони раніше родючих земель. Особливе місце серед грунтів займають орні угіддя, т. Е. Землі, що забезпечують харчування людини. За висновками науковців і фахівців, для харчування однієї людини слід обробляти не менше 0,1 га грунту. Зростання чисельності жителів Землі прямо пов'язаний із площею орних земель, яка неухильно скорочується. Так в Україні за останні 27 років площа сільськогосподарських угідь скоротилася на 12,9 млн. Га, з них ріллі - на 2,3 млн. Га, сіножатей - на 10,6 млн. Га. Причинами цього є порушення і деградація грунтового покриву, відвід земель під забудову міст, селищ і промислових підприємств.
На великих площах відбувається зниження продуктивності ґрунтів через зменшення вмісту гумусу, запаси якого за останні 20 років скоротилися в Україні на 25-30%, а щорічні втрати становлять 81,4 млн. Т. Земля сьогодні може прогодувати 15 млрд. Чоловік. Дбайливий і грамотний поводження з землею сьогодні стало найактуальнішою проблемою.
Зі сказаного випливає, що ґрунт включає мінеральні частки, детрит, безліч живих організмів, т. Е. Грунт - це складна екосистема, що забезпечує ріст рослин. Ґрунти - це повільно поновлюваний ресурс. Процеси ґрунтоутворення протікають дуже повільно, зі швидкістю від 0,5 до 2 см за 100 років. Потужність грунту невелика: від 30 см в тундрі до 160 см - в західних чорноземах. Одна з особливостей ґрунту - природна родючість -формується дуже тривалий час, а знищення родючості відбувається всього за 5-10 років. Зі сказаного випливає, що ґрунт менш рухливий у порівнянні з іншими абіотичними складовими біосфери.
Господарська діяльність людини в даний час стає домінуючим фактором у руйнуванні ґрунтів, зниженні і підвищенні їх родючості.
5. Органічна частина ґрунту
У грунті міститься певна кількість органічної речовини. У органогенних (торф'яних) грунтах воно може переважати, в більшості ж мінеральних грунтів його кількість не перевищує кількох відсотків у верхніх горизонтах.
До складу органічної речовини грунту входять як рослинні і тваринні залишки, які не втратили рис анатомічної будови, так і окремі хімічні сполуки, звані гумусом. У складі останнього знаходяться як неспецифічні речовини відомої будови (ліпіди, вуглеводи, лігнін, флавоноїди, пігменти, воску, смоли і т.д.), що становлять до 10-15% всього гумусу, так і утворюються з них в грунті специфічні гумусові кислоти.
Гумусові кислоти не мають певної формули і являють собою цілий клас високомолекулярних сполук. У радянському і українському грунтознавстві вони традиційно поділяються на гумінові і фульвокислоти.
Елементний склад гумінових кислот (по масі): 46-62% C, 3-6% N, 3-5% H, 32-38% O. Склад фульвокислот: 36-44% C, 3-4,5% N, 3-5% H, 45-50% O. В обох з'єднаннях присутні також сірка (від 0,1 до 1,2%), фосфор (соті і десяті частки%). Молекулярні маси для гумінових кислот складають 20-80 кДа (мінімальна 5 кДа, максимальна 650 кДа), для фульвокислот 4-15 кДа. Фульвокислоти більш рухливими, розчинні на всьому діапазоні pH (гумінові випадають в осад у кислому середовищі). Ставлення вуглецю гумінових і фульвокислот (Cгк / Cфк) є важливим показником гумусового стану грунтів.
У молекулі гумінових кислот виділяють ядро, що складається з ароматичних кілець, в тому числі азотовмісних гетероциклів. Кільця з'єднуються «містками» з подвійними зв'язками, що створюють протяжні ланцюга сполучення, які обумовлюють темне забарвлення речовини [2]. Ядро оточене периферійними алифатическими ланцюгами, в тому числі вуглеводневої і поліпептидного типів. Ланцюги несуть різні функціональні групи (гідроксильні, карбонільні, карбоксильні, аміногрупи та ін.), Що є причиною великого об'єму поглощенія- 180-500 мг-екв / 100г.
Про будову фульвокислот відомо значно менше. Вони мають той же склад функціональних груп, однак більш високу ємність поглощенія- до 670 мг-екв / 100г.
Механізм формування гумусових кислот (гуміфікація) до кінця не вивчений. За конденсаційної гіпотезі (М.М.Кононова, А.Г.Трусов) ці речовини синтезуються з низькомолекулярних органічних сполук. За гіпотезою Л.Н. Александрової гумусові кислоти утворюються при взаємодії високомолекулярних сполук (білки, біополімери), потім поступово окислюються і розщеплюються. Згідно обох гіпотез в цих процесах беруть участь ферменти, що утворюються переважно мікроорганізмами. Є припущення про чисто біогенному походження гумусових кислот. За багатьма властивостями вони нагадують темнофарбовані пігменти грибів.
Земля - єдина з планет має грунт (едасфера, педосфера) - особливу, верхню оболонку суші. Ця оболонка сформувалась в історично доступний для огляду час - вона ровесниця сухопутної життя на планеті. Вперше на питання про походження ґрунту відповів М.В. Ломоносов ( "Про шарах землі"): "... грунт сталася від согнітія тварин і рослинних тел ... довготою часу ...". А великий український вчений В.В. Докучаєв (1899) вперше назвав грунт самостійним природним тілом і довів, що грунт є "... таке ж самостійне естественноисторическое тіло, як будь-яка рослина, будь-яка тварина, будь мінерал ... воно є результат, функція сукупної, взаємної діяльності клімату даної місцевості, її рослинних і тваринних організмів, рельєфу і віку країни ..., нарешті, підґрунтя, тобто грунтових материнських гірських порід. ... Всі ці агенти-почвообразователі, по суті, абсолютно рівнозначні величини і беруть рівноправну участь в освітніх у ванні нормальної грунту ... ".
Список використаної літератури
Б.Г. Розанов. Морфологія почв.- М. изд. МГУ, 1983.
Орлов Д.С. Гумусові кислоти грунтів. М. Изд-во МГУ, 1974.
Кононова М.М. Органічне речовина почви.- М. 1963.
Александрова Л.М. Органічне речовина грунту і процеси його трансформаціі.- Л. 1980.
За С.А.Захарову. Особлива класифікація структури грунту запропонована також С.С.Нікіфоровим (Nikiforoff S.)
Трофимов С.С. Таранов С.А.Особенності грунтоутворення в техногенних екосистемах // Ґрунтознавство. 1987. №11. С. 95-99.
Ковда В.А. Основи вчення про почвах.- М. Наука, 1983.
Розанов Б.Г. Морфологія почв.- М. изд. МГУ, 1983.