Тема 13. Екологічні функції ґрунтів, зумовлені їх хімічним складом
План
1. Формування хімічного складу ґрунту.
1.1. Геохімія ґрунтоутворення.
1.2. Джерела накопичення солей в ґрунтах.
1.3. Карбонатність ґрунтів як екологічний фактор.
2. Ґрунт як джерело поживних елементів для живих організмів.
3. Ґрунт як депо елементів живлення, енергії і вологи.
4. Ґрунт як стимулятор та інгібітор біохімічних процесів.
5. Засолені ґрунти: формування, морфологія, агроекологічна характеристика.
5.1. Солончаки.
5.2. Солонці.
5.3. Солоді.
Формування хімічного складу ґрунту
Геохімія ґрунтоутворення
Геохімія ґрунтоутворення вивчає міграцію і трансформацію хімічних сполук як по вертикалі в межах ґрунтового профілю, так і по горизонталі в межах ґрунтового покриву даної місцевості. Рушійною силою геохімічних процесів є взаємодія малого біологічного і великого геологічного колообігу речовин. Факторами міграції хімічних сполук ґрунту є: життєдіяльність організмів, рух водних розчинів і повітряних мас. Хімічні сполуки ґрунтів і ґрунтоутворюючих порід мають різну міграційну здатність. Це зумовлює різну швидкість їх переміщення і, як наслідок, поступову диференціацію, перерозподіл їх у просторі.
Міграційна здатність хімічних сполук і хімічних елементів залежить від ступеня їх дисперсності і розчинності. Серед різних фракцій механічних елементів глинисті частки найшвидше переміщуються водними потоками на велику відстань і беруть участь у формуванні глинистих алювіальних і делювіальних відкладів. Міграційна здатність розчинених у воді речовин набагато більша міграційної здатності глинистих суспензій.
Крім того, на швидкість міграції хімічних елементів впливає реакція середовища. В кислому середовищі (рН-6 і менше) зростає міграційна здатність багатьох хімічних елементів (Fe, Mn, Al, Ca та ін.). Лише деякі сполуки краще розчиняються в лужному середовищі (сполуки кремнезему).
Отже, рухомість різних елементів неоднакова. Хімічні елементи ґрунтів і ґрунтоутворюючих порід за їх геохімічною рухомістю (міграційною здатністю) Б.Б. Полинов (1947) поділив на п’ять груп:
§ енергійно виносяться: СІ, Вr, J, S 10n
§ легко виносяться: Са, Na, K, Mg 1n
§ рухомі: Р, Mn 0,1n
§ малорухомі: Fe, Al, Ti 0,01n
§ інертні: SiO2 (кварц.) 0
Користуючись даними рядами рухомості хімічних елементів, можна передбачити, що сполуки елементів І і ІІ груп легко виносяться з ґрунту і накопичуються в ілювіальному горизонті. Отже. процентний вміст їх в різних горизонтах ґрунтового профілю неоднаковий.
Щоб оцінити вплив великого геологічного колообігу речовин в перерозподілі хімічних елементів по профілю ґрунту, О.І. Перельман (1955) ввів поняття коефіцієнта водної міграції (коефіцієнт міграційної здатності) – відношення середнього вмісту цього елемента в річковій воді до середнього його вмісту в літосфері. Групи елементів за коефіцієнтом міграційної здатності подібні до рядів Б.Б. Полинова. Чим менша ця величина, тим менше виноситься хімічного елемента і тим більше його залишається у ґрунті.
Процес перерозподілу хімічних елементів по профілю ґрунту здійснюють також вищі рослини. Вони засвоюють хімічні елементи з нижніх горизонтів ґрунту і ґрунтоутворюючої породи і транспортують їх в надземні органи. Після відмирання рослин і розкладання органічних решток винесені з глибини хімічні елементи акумулюються у верхньому горизонті ґрунту. Щоб оцінити вплив біологічного колообігу на перерозподіл хімічних елементів, користуються коефіцієнтом концентрації хімічних елементів наземною рослинністю. Дана величина виражається відношенням вмісту хімічного елемента в сухій масі рослин до вмісту даного елемента в літосфері. Чим більша дана величина, тим більше вищі рослини акумулюють даний елемент в гумусовому горизонті ґрунту. До таких елементів належать вуглець, азот, фосфор, сірка, хлор, бром, йод.
Таким чином, хімічний склад ґрунту відрізняється від хімічного складу літосфери. В ґрунті міститься більше елементів, які інтенсивно накопичуються рослинністю і які мають низьку міграційну здатність. Ряд хімічних елементів міститься в ґрунті в меншій кількості, ніж в літосфері, в зв’язку з їх високою міграційною здатністю.
Джерела накопичення солей в ґрунтах
Формування засолених ґрунтів відбувається при утворенні вільних солей в ландшафті і накопиченні їх в ґрунтах. Основна маса солей утворюється при вивітрюванні гірських порід. Серед них переважають хлориди, сульфати, нітрати, силікати і карбонати. З поверхневими і ґрунтовими водами вони мігрують в океани або у безстічні області материків. За підрахунками В.А. Ковди (1946) в Світовий океан щороку надходить близько 3 млрд т, а у безстічні області континентів близько 1 млрд т солей.
Іншим джерелом засолення ґрунтів є соленосні гірські породи, зокрема морські осадові породи, які виходять на поверхню суші внаслідок тектонічних явищ.
Вулканічні гази і попіл, термальні джерела виносять на поверхню прилеглої території значну кількість солей.
У багатьох районах земної кулі важливим джерелом засолення ґрунтів є еолове перенесення солей з моря на сушу (імпульверизація). Вітер переносить на сушу морські бризки, атмосферні опади і сухі солі з берегів солоних водойм (лагуни, озера).
Одним з джерел накопичення солей в ґрунті є мінералізовані ґрунтові води, які інтенсивно випаровуються в умовах посушливого клімату.
Рослини посушливих регіонів розвивають глибоку і потужну кореневу систему. В процесі життєдіяльності вони перерозподіляють солі з великої глибини до поверхні ґрунту. Проте це джерело відіграє другорядну роль у засоленні ґрунтів.
Засолення ґрунтів відбувається при недосконалій системі зрошення. Зрошувані води і підняття ґрунтових вод при відсутності належного дренажу – один з небезпечних джерел накопичення солей в ґрунтах.
На накопичення солей в ґрунтах значною мірою впливає рельєф. Засолені ґрунти приурочені, як правило, до різного роду депресій, де ґрунтові води підходять близько до поверхні. Однією з таких депресій є Придніпровська низовина. Засолені ґрунти формуються також на алювіальних рівнинах великих річок (Волги, Дону, Дніпра, Іртиша, Амудар’ї та ін.), на приморських алювіальних рівнинах та стародавніх терасах.
