ЕКОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ХІМІЗМУ ҐРУНТІВ
За хімічним складом ґрунт суттєво відрізняється від своєї материнської породи. Він складається з мінеральних, органічних і органомінеральних речовин. Головною особливістю хімічного складу ґрунту є присутність у ньому специфічної групи органічних речовин — гумусових.
Визначальним для генезису ґрунтів і їх родючості є ґрунтовий розчин, який бере участь у процесах перетворення (руйнування і синтез) мінеральних і органічних речовин, переміщення вертикальними профілями різноманітних продуктів ґрунтоутворення, а головне — у живленні рослин. Тому дуже важливо знати його склад та властивості (реакцію, буферність, осмотичний тиск) і динаміку.Ґрунтовий розчин перебуває в постійному і тісному взаємозв’язку з твердою і газовою фазами ґрунту та корінням рослин, а тому склад і концентрація його — це наслідки біологічних, фізико-хімічних і фізичних процесів, які покладені в основу цієї взаємодії.
Введення в 1929 р. російським вченим К.К.Гедройцем (1872-1932) поняття ґрунтово-вбирного комплексу (ГВК) дало початок розвитку ґрунтознавства і особливо його екологізації. ГВК — це сукупність найдрібніших частинок ґрунту менше 0,0001 мм, які складаються із нерозчинних у воді алюмокремнієвих солей і деяких органічних кислот, здатних вбирати із розчинів катіони одних солей (наприклад, NH4+) і віддавати взамін іони інших (Ca+ і Mg+). Розрізняють ґрунти насичені і не насичені основами. До складу ввібраних катіонів, крім кальцію, магнію, натрію, калію, входять і катіони водню. З них надзвичайно потрібним для рослин є кальцій, який творить міцну мікроструктуру ґрунту, сприятливу для розвитку рослин. Рухомість сполук, з яких мобілізуються необхідні для рослин речовини, забезпечується натрієм і калієм.
Із аніонів, присутніх в ґрунтовому розчині, найважливіше значення для рослин мають NO3, SO4, фосфат-іони.
Вміст нітратів визначається умовами нітрифікації в ґрунті (збагачення органічною речовиною, гідротермічний режим і умови аерації). В ґрунтових розчинах незасо- лених ґрунтів SO4 небагато (звичайно не більше декількох міліграмів на 1 л). Ще менше фосфат-іонів (1-2 мг/л), що пояснюється енергійним їх поглинанням рослинами, мінеральними сполуками ґрунту і слабою розчинністю ґрунтових фосфатів. У ґрунтових розчинах засолених ґрунтів міститься багато СГ, SO4 та Ca2+, Mg2+, Na+. Реакція ґрунтового розчину характеризує актуальну (активну) кислотність або лужність ґрунтів і значно впливає на хімічні, фізико-хімічні та біологічні процеси, які відбуваються в ґрунті, а також на розвиток рослин.Якщо кисле середовище сприяє відведенню з ґрунту глинистих мінералів (окисів заліза і алюмінію), то лужна реакція ґрунту полегшує вбирання двоокису кремнію (SiO2). Вимивання окислів кремнію, яке називають латирезацією, поширене в тропіках. В умовах кислої реакції (в основному зона хвойних лісів), де кількість опадів у всі пори року
Рис. 3.29. Розподіл двох видів осоки в зв’язку з кислотністю ґрунту:
Рис. 3.30. Ріст двох видів злаків залежно від кислотності ґрунту: 1 — щучник; 2 — ячмінь.
1 — Carex curvula; 2 — C.firma.
перевищує випаровування, частини ґрунтової глини руйнуються й іони розчинених солей, які в них знаходяться, вимиваються з ґрунту. Цей процес, відомий під назвою опідзолення, знижує іонообмінну здатність, а отже і родючість, внаслідок зменшення в ґрунті кількості глини.
В посушливих областях, де витрати вологи за рахунок випаровування перевищують кількість опадів, не вся вода просочується крізь ґрунт. У цих умовах розчинений у воді кальцій, який знаходиться у верхніх шарах грунтового профілю, в процесі випаровування з ґрунту нерідко знову відкладається в тих же шарах або ж опускається вниз, до нижньої межі проникнення води.
Цей процес називають кальцинацією. В посушливих районах він призводить до утворення товстої кори, яку називають каліче. Кальцинація часто є наслідком зрошення земель, для чого використовують дуже мінералізовані річкові ґрунти. Внаслідок випаровування швидко нагромаджується кальцій, невдовзі ґрунт стає надто лужним і непридатним для сільського господарства. Важливу екологічну роль відіграє реакція ґрунту (рис.3.29, 3.30), яка вимірюється концентрацією водневих іонів (pH).П.С. Погребняк (1968) склав шкалу відношення деревних порід до загальної родючості, кислотності і засоленості ґрунтів:
оліготрофи (маловимогливі до родючості ґрунту): ялівець, сосна гірська, сосна звичайна, береза повисла, акація біла, сосна чорна;
мезотрофні (середньовибагливі): береза пухнаста, осика, сосна Вей- мутова, горобина, берека, верба козяча, дуб північний, дуб скельний, дуб звичайний, вільха чорна, каштан їстівний;
мегатрофні (вибагливі): клен гостролистий, клен-явір, граб, бук, ялиця, осокір, клен польовий, бархат амурський, верба біла, верба ламка, ільм, ясен, горіх грецький;
ацидофіли (надають перевагу кислим ґрунтам): смерека, сосна звичайна, сосна кедрова, ялиця, модрина, береза, осика, горобина, каштан їстівний, граб, азалія, рододендрон;
кальцієфіли (надають перевагу лужним ґрунтам): берест, акація біла, сосна кримська, бирючина, айлант, скумпія;
нітрофіли (азотолюби): берест, більшість тополь і деревовидних верб, черемха, бузина, бруслина європейська;
азотобактери (азотозбирачі, на коріннях яких селяться аеробні бактерії, які здатні фіксувати молекулярний азот повітря і перетворювати його в доступний для рослин стан — азотні сполуки): акація біла, акація жовта, вільха чорна, сіра і зелена, софора, акація піщана, лох, обліпиха, аморфа, леспедеція, дрібні бобові чагарники — піхурник, дереза, рокитник (зіновать), дрік;
галофіти (солестійкі): чорний саксаул, тамарикс, лох, обліпиха, шовковиця, сосна приморська, клен татарський, берест дрібнолистий, айлант, гледичія, софора, акація біла, берест, груша, дуб звичайний ранній;
алкаліфіли (відносно стійкі до лужної реакції ґрунтів — солонцюватості): тамарикс, акація біла, груша, берест, звичайний ранній дуб.
Характерно, що всі вічнозелені породи наших широт, за винятком сосни приморської, чутливі до підвищеної концентрації солі в ґрунті. Складні адаптації пройшли рослини солончаків, внутрішній осмотичний тиск яких інколи перевищує 100 атм, що дає їм змогу висмоктувати вологу з висо- коосмотичних ґрунтів, які вміщують велику кількість натрієвої солі, соди та гіпсу (курай, кипариси, алое, типчак). Виділяють також фауну комах — галофітів, приурочену до солончаків і морського узбережжя.
Важливим екологічним фактором є родючість ґрунтів — здатність їх задовольняти потреби рослин в елементах живлення, воді, забезпечувати їх кореневі системи достатньою кількість повітря, тепла і сприятливим фізико-хімічним середовищем для нормального росту і розвитку. Родючість ґрунту — наслідок процесів природного ґрунтоутворювального процесу, а також окультурення.
2.4.7.