Географо-генетичні особливості фізичного стану ґрунтів Передкарпаття - Автореферат

Порівнюючи фізичний стан ґрунтів Передкарпаття під лісом та ґрунтів, що перебувають у сільськогосподарському використанні виявляються агро-географічні особливості їхньої трансформації. У різних типах та підтипах ґрунтів досліджуваної території ця трансформація має різний характер та інтенсивність, що обумовлена їхньою генетичною природою та процесами, що формують їхній фізичний стан. Предмет досліджень: особливості компонентів фізичного стану ґрунтів, їхніх властивостей, звязок між ними та іншими властивостями ґрунтів, деградаційні процеси, що зумовлюють трансформацію фізичного стану ґрунтів. Для досягнення поставленої мети проведено аналіз та оцінку умов ґрунтоутворення досліджуваної території, вивчення морфологічної будови ґрунтів, фізико-хімічних та фізичних властивостей, особливо на макроструктурному рівні, встановлено кількісно-якісні особливості макроагрегатів та їхню зміну під впливом сільськогосподарського використання ґрунтів. Наукова новизна отриманих результатів: досліджено географо-генетичний характер та особливості фізичного стану ґрунтів Передкарпаття; проведена оцінка ступеня розпушення суглинкових та глинистих ґрунтів; проведено комплексне дослідження макроагрегатного рівня організації структури досліджуваних ґрунтів; запропоновано коефіцієнт диференціальної шпаруватості ґрунтів; встановлено генетико-географічні закономірності анізотропності фізичного стану ґрунтів в залежності від агрогенного навантаження на них; виявлено та обґрунтовано наявність деградаційних процесів, що функціонують на просторово-профільному, горизонтному та макроагрегатному рівнях організації ґрунтів Передкарпаття; за результатами проведених досліджень простежено різнонаправленість структуроутворюючих факторів на мікро-та макроструктуру ґрунтів; отримано континуум ґрунтів Передкарпаття, що характеризує зростання ступеня деградованості його компонентів за головними фізичними характеристиками.Вивчення процесів деструктивних змін фізичного стану ґрунтів повинно носити першочерговий характер у системі моніторингу ґрунтів України, оскільки, в умовах інтенсивної антропопресії людина контролює провідні функції регулювання взаємодії між ґрунтом та культурною рослинністю, впливає на характер ґрунтоутворення. Для інтенсифікації, універсалізації, раціоналізації заходів, спрямованих на усунення деструктивних процесів у ґрунтах та їх станах, дослідники справедливо надають особливе значення визначенню поняття деградації ґрунтів та її видів. Проблемою, вирішення якої має практичне спрямування у вивченні фізичного стану ґрунтів, визначення ступеня його деградації, є виявлення головних, найбільш інформативних показників фізичного стану ґрунтів. Для вивчення особливостей фізичного стану ґрунтів Передкарпаття, змін головних фізичних параметрів ґрунтів в генетико-географічному плані застосовано порівняльно-географічний, порівняльно-профільний та порівняльно-аналітичний методи. Характерними морфологічними ознаками підзолисто-дернових поверхнево-оглеєних ґрунтів є: висока потужність гумусо-елювіального горизонту (28 см під пасовищем, 30 см під ріллею) темно-сірого з ледь помітним буруватим відтінком; наявність великої кількості ходів крупних землериїв (кроти, полівки) та червоточин, що свідчить про інтенсивний розвиток дернового процесу; наявність досить потужного елювіального гумусованого горизонту (15-20 см), що є свідченням розвитку підзолистого процесу ґрунтоутворення, наявність перехідного елювіально-ілювіального горизонту потужністю 25-35 см та менш потужного, ніж в дерново-підзолистих поверхнево-оглеєних ґрунтах ілювіального горизонту, що пронизаний тріщинами різного розміру.З метою виявлення географо-генетичних особливостей фізичного стану ґрунтів Передкарпаття, встановлення характеру змін основних його параметрів внаслідок сільськогосподарського використання ґрунтів, проведено вивчення факторів ґрунтоутворення території дослідження. Реакція ґрунтового розчину у дерново-підзолистих поверхнево-оглеєних ґрунтах під лісом сильно кисла, але в орних горизонтах вона стає слабокислою до нейтральної, що повязано з накопиченням основ внаслідок посилення дернового процесу ґрунтоутворення в орних ґрунтах. Деградація структурно-агрегатного складу відмічається у ґрунтах під пасовищами та перелогами, що відносно недавно (5-10 років) виведені з-під ріллі. В орних ґрунтах в порівнянні з ґрунтами під лісом відмічається зростання пилуватості макроструктури а також брилуватість внаслідок оранки в період фізичної нестиглості ґрунтів. Слід зазначити, що в межах орних горизонтів ріллі та перелогів, а також в межах гумусових елювіальних горизонтів ґрунтів під пасовищами шпаруватість агрегатів певного розміру нижча, ніж в агрегатах того ж розміру у ґрунтах під лісом.

2. Основний зміст роботи

1. У дисертаційній роботі проведено генетико-просторовий аналіз фізичних властивостей фонових ґрунтів Передкарпаття. З метою виявлення географо-генетичних особливостей фізичного стану ґрунтів Передкарпаття, встановлення характеру змін основних його параметрів внаслідок сільськогосподарського використання ґрунтів, проведено вивчення факторів ґрунтоутворення території дослідження. Встановлено, що просторові зміни фізичного стану ґрунтів Передкарпаття відбуваються за рахунок як природних факторів ґрунтоутворення, так і антропогенного. Достатня кількість опадів на території дослідження, наявність ілювіального горизонту, що виник у процесі опідзолення та лесиважу спричинили до поверхневого перезволоження ґрунтів та їхнього оглеєння. Це зумовлює негативні водно-фізичні та фізико-механічні властивості ґрунтів. Знищення лісової рослинності та переведення значних площ під сільськогосподарські угіддя зумовлює виникнення ряду негативних змін у фізичному стані ґрунтів: переущільнення, знеструктурення.

2. Проведено детальне дослідження морфологічної будови досліджуваних ґрунтів. Головною особливістю досліджуваних фонових ґрунтів Передкарпаття є різка диференціація профілю на елювіальний та ілювіальний горизонти, що обумовлено складним поєднанням процесів опідзолення і псевдоопідзолення, оглеєння і сегрегації, лесиважу. Дослідження фізико-хімічних властивостей показали, що вони характеризуються несприятливим гумусовим станом та кислотно-основними властивостями. Вміст гумусу у всіх досліджуваних ґрунтах у верхньому горизонті не перевищує 3%. Важливо відмітити, що в орних горизонтах вміст гумусу трохи нижчий, ніж в гумусових елювіальних горизонтах ґрунтів під лісом, що, очевидно, повязано з приорюванням верхньої частини елювіального мало гумусованого горизонту та посиленням ерозійних процесів на орних землях. Реакція ґрунтового розчину у дерново-підзолистих поверхнево-оглеєних ґрунтах під лісом сильно кисла, але в орних горизонтах вона стає слабокислою до нейтральної, що повязано з накопиченням основ внаслідок посилення дернового процесу ґрунтоутворення в орних ґрунтах.

3. Проведено детальне вивчення фізичних властивостей ґрунтів, особливо на макроагрегатному рівні організації їхньої структури. Наслідком розорювання є майже повсюдне збільшення вмісту глибистої фракції в орному горизонті ріллі, зменшення вмісту агрономічно цінних фракцій агрегатів в порівнянні з ґрунтами під лісом. Залучення в орний шар верхньої частини елювіального горизонту спричинило зміни морфометричних ознак макроагрегатів, зниження їх водостійкості, що проявляється у зменшенні вмісту водостійких агрегатів, значному підвищенні фракцій розміром <0,25 мм при мокрому просіюванні. Деградація структурно-агрегатного складу відмічається у ґрунтах під пасовищами та перелогами, що відносно недавно (5 -10 років) виведені з-під ріллі. В орних ґрунтах в порівнянні з ґрунтами під лісом відмічається зростання пилуватості макроструктури а також брилуватість внаслідок оранки в період фізичної нестиглості ґрунтів. Ґрунти під перелогами та орні ґрунти характеризуються спресованою структурою, надвисокою щільністю та механічною міцністю (звязністю) ґрунтових агрегатів у сухому стані, тобто володіють опресійною структурою, яка формується в основному під впливом переущільнення, що повязано з механічним ущільненням ґрунту ходовими частинами важкої сільськогосподарської техніки.

4. Проведені дослідження щільності будови, шпаруватості та механічної міцності ґрунтових макроагрегатів в межах гумусових акумулятивних та орних горизонтів ґрунтів Передкарпаття дають змогу констатувати, що деградаційні процеси відбуваються не тільки на профільному чи горизонтному, але й на структурно-агрегатному рівнях. В межах Передкарпаття найнижчі показники щільності будови макроагрегатів характерні для ґрунтів під лісом. Найнижчими показниками щільності будови макроагрегатів гумусового елювіального горизонту характеризуються дерново-середньопідзолисті поверхнево-оглеєні ґрунти. Найвищі показники щільності будови макроагрегатів характерні для орних (1,94-2,07 г/см3) та підорних горизонтів (1,95-2,09 г/см3) підзолисто-дернових поверхнево-оглеєних ґрунтів. В буроземно-підзолистих поверхнево-оглеєних ґрунтах щільність будови макроагрегатів коливається в орних горизонтах ріллі та перелогів в межах 1,90-2,03 г/см3.

5. Встановлено, що шпаруватість агрегатів знижується по мірі зменшення їхніх розмірів. Найвищі показники шпаруватості макроагрегатів характерні для досліджуваних ґрунтів під лісом. Слід зазначити, що в межах орних горизонтів ріллі та перелогів, а також в межах гумусових елювіальних горизонтів ґрунтів під пасовищами шпаруватість агрегатів певного розміру нижча, ніж в агрегатах того ж розміру у ґрунтах під лісом. Дослідження внутріагрегатної та міжагрегатної шпаруватості виявили відмінності в їхніх величинах у сільськогосподарсько освоєних ґрунтах у порівнянні з ґрунтами під лісом. У досліджуваних ґрунтах міжагрегатна шпаруватість вища за сумарну агрегатну шпаруватість при різних величинах загальної шпаруватості. В орних та, особливо, в підорних горизонтах ґрунтів під ріллею та перелогами, а також у гумусових елювіальних горизонтах ґрунтів під пасовищами найбільша кількість внутріагрегатних шпар сконцентрована в агрегатах розміром більше 10 мм. Це пояснюється тим, що фракція >10 мм займає в верхніх горизонтах цих ґрунтів найбільший відсоток. Винятком є дерново-підзолисті поверхнево-оглеєні Північно-західного Передкарпаття, де у верхній частині гумусового-елювіального горизонту шпаруватість більш-менш рівномірно розподілена по фракціях макроагрегатів.

6. При дослідженні внутріагрегатної та міжагрегатної шпаруватості запропоновано коефіцієнт диференціальної шпаруватості (КДШ) як відношення міжагрегатної шпаруватості та сумарної агрегатної шпаруватості. Суть коефіцієнта зводиться до того, що при умовно однакових величинах загальної шпаруватості ґрунтів зниження коефіцієнта диференціальної шпаруватості буде означати зростання різниці між величиною міжагрегатної шпаруватості та сумарної агрегатної шпаруватості в сторону зростання другої чи зниження першої. Варіювання коефіцієнта диференціальної шпаруватості відбувається за рахунок зміни показників міжагрегатної шпаруватості, яка є чутливою до виникнення та прогресування процесів переущільнення, і, як наслідок, знеструктурення.

7. Встановлено, що зі зниженням розмірів макроагрегатів знижується їхня механічна міцність, при чому це характерно для всіх досліджуваних ґрунтів. Більш стійкі до руйнування фракції агрегатів >10 мм, найменш стійкі - фракції агрегатів розміром 1-2 та 2-3 мм. Це повязано з тим, що на механічну міцність (звязність) макроагрегатів сильно впливає щільність їхньої будови. Між механічною міцністю та щільністю будови макроагрегатів існує прямий кореляційний звязок. Зі зростанням щільності будови агрегатів зростає їхня механічна міцність і навпаки. Слабкий звязок між цими параметрами простежується в агрегатах найменшого розміру серед досліджуваних ґрунтів. Вплив щільності будови на механічну міцність зумовлений руйнуванням внутріагрегатних шпар внаслідок переущільнення. Спресованість макроагрегатів ґрунтів є очевидною причиною їхньої твердості, міцності та стійкості до подрібнення.

8. Найбільша диференціація профільного розподілу щільності будови ґрунтів Передкарпаття відмічається піл лісом на всіх досліджуваних ділянках. Це зумовлено тим, що верхній гумусовий елювіальний горизонт ґрунтів під лісом більш розпушений кореневою системою, краще оструктурений, ніж орні горизонти під ріллею чи перелогами, що використовуються як пасовища, де типи профілів розподілу щільності будови по генетичних горизонтах є середньо- та слабо диференційовані. Слабка диференціація щільності будови між генетичними горизонтами та ґрунтотворною породою відмічається у дерново-підзолистих поверхнево-оглеєних ґрунтах під перелогами, що використовуються як пасовища, а також у буроземно-підзолистих поверхнево-оглеєних ґрунтах, що є переущільнені у верхніх горизонтах. Слід відмітити, що найбільші відмінності у профільному розподілі щільності будови відмічаються між орним і гумусовим елювіальним горизонтом та ґрунтотворною породою, а найменші - між ілювіальним горизонтом та ґрунтотворною породою.

Сільськогосподарське використання ґрунтів (оранка, випасання худоби, меліоративні заходи тощо) значною мірою вплинуло на показник ступеня розпушення ґрунтів. Слабким ступенем розпушення характеризуються орні горизонти буроземно-підзолистих поверхнево-оглеєних ґрунтів Покутсько-Буковинського Передкарпаття під перелогом, що використовуються як пасовище та рілля. Середнім ступенем розпушення характеризуються підзолисто-дернові поверхнево-оглеєні ґрунти Північно-західного Передкарпаття під перелогом. Очевидним є той факт, що агрогенний вплив на ці ґрунти спричинив переущільнення верхніх горизонтів, що значною мірою проявляє себе і в інших фізичних якостях, зокрема у надмірній брилуватості орних горизонтів.

Результати розрахунків критичної щільності ґрунтів Передкарпаття показують, що більшість з них переущільнені у верхніх горизонтах понад норму критичної щільності.

9. Оцінка деградованості ґрунтів Передкарпаття за показником загальної шпаруватості має чіткі генетико-географічні особливості. Встановлено, що зростання ступеня деградації за цим показником є у прямій корелятивній залежності від щільності будови та структурного стану ґрунтів, що простежується у визначеному континуумі ґрунтів: дерново-підзолисті та середньопідзолисті поверхнево-оглеєні та глеюваті ? підзолисто-дернові поверхнево-оглеєні ? буроземно-підзолисті поверхнево-оглеєні.

1. Романів П. Фізичний стан ґрунтів Передкарпаття та його екологічне значення // Вісн. ЛНУ імені Івана Франка. Серія геогр. - 2004. - Вип.. 30. - С. 278-281.

2. Романив П.В. Структурное состояние серых лесных почв при окультуривании // Человек и почва в ХХІ веке. Тезисы Всеросс. Конф. “VII Докучаевские молодежные чтения” в рамках Междунар. Форума “Сохраним планету Земля”. - СПБ., 2004. - С. 62-63

3. Позняк С.П., Романів П.В. Генетико-географічна диференціація щільності будови ґрунтів Передкарпаття // Вісн. ЛДАУ: Агрономія. - Львів, 2005. - №9. - С. 392-395.

(Внесок автора: написання статті, польові дослідження та інтерпретація результатів).

4. Позняк С.П., Романів П.В. Фізична деградація ґрунтів Передкарпаття. Наук. Вісн. Чернів. ун-ту.: Біологія. - Вип. 259. “Рута”, 2005. - С. 68-73.

(Внесок автора:написання статті, інтерпретація деяких результатів дослідження)

5. Романів П.В. Оцінка фізичного стану ґрунтів Передкарпаття // Агрохімія і ґрунтознавство. - Харків. - 2006. - С. 149-151.

6. Романів П.В. Фізична деградація ґрунтів Передкарпаття як деструктивний екологічний процес. Тези доп. І Всеукр. науково-практ. конф. “Географія та екологія: наука і освіта”. - К.: “Інтерлінк”, 2006. - С. 133-135.

7. Романів П.В. Кількісно-якісна оцінка макроструктури ґрунтів Передкарпаття // Наук. Вісн. ВДУ ім. Л. Українки. - Сер. Географія. - Луцьк, 2006. - №2. - С. 152-158.

8. Романів П.В. Агрогенний вплив на фізичний стан ґрунтів Передкарпаття // Вісник Львів. ун-ту. Серія геогр. - 2006. - Вип. 33. - С. 350-358.

9. Романів П.В. Генетико-екологічна обумовленість шпаруватості та аерації ґрунтів Передкарпаття // Наукові записки Вінницького державного педагогічного університету імені Михайла Коцюбинського. Серія: Географія - Вінниця, 2006. - Вип. 12. - С. 95-100.