ГЕОГРАФО-ГЕНЕТИЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ФІЗИЧНОГО СТАНУ ҐРУНТІВ ПЕРЕДКАРПАТТЯ Автореферат

Досліджуючи умови ґрунтоутворення та фактори, що впливають на формування особливостей фізичного стану ґрунтів Передкарпаття, проаналізовано численні літературні джерела. Особливості геологічної будови відображено у працях В. Бондарчука (1959), П. Цися (1959, 1962). Четвертинні відклади Передкарпаття описані у працях М. Демедюка (1967, 1968, 1969), К. Геренчука (1966), А. Богуцького (1981). Геоморфологічну будову Передкарпаття охарактеризовано за працями Г. Тейсейра (1933), П. Цися (1955, 1962), К. Геренчука (1966), М. Демедюка (1967, 1968, 1969, 1982), І. Гофштейна (1962, 1995), Я. Кравчука (1999), І. Ковальчука (1997). Кліматичні особливості охарактеризовано за працями К. Геренчука (1972), В. Бабіченко (1984). Дослідження рослинності здійснено за працями М. Голубця (1988). Особливості поширення основних типів ґрунтів досліджуваної території подані за працями Г. Андрущенка (1970), Г. Гриня, Н. Вернандер, І. Гоголєва (1986), Д. Ковалишин (1983), З. Паньківа, С. Позняка (1997), І. Назаренко та ін. (1996) та за спостереженнями дисертанта на ключових ділянках.

Проблеми вивчення фізичного стану ґрунтів

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.

Визначенню поняття деградації ґрунтів, деградації їх фізичного стану приділяється значна увага у вітчизняній та зарубіжній літературі. 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. Проблемам деградації ґрунтів, зокрема фізичної, присвячені роботи А. Бондарєва, І. Кузнєцової (1998, 2000); І. Кузнєцової (1994, 1998), С. Позняка, М. Кіта (2003);І. Кузнєцової та ін. (2002); М. Волокітіна та ін. (1992); В. Медведєва (1986); Г. Добровольського (2002).

Проблемою, вирішення якої має практичне спрямування у вивченні фізичного стану ґрунтів, визначення ступеня його деградації, є виявлення головних, найбільш інформативних показників фізичного стану ґрунтів. Цій проблемі присвячені роботи В. Медведєва та ін. (2004); І. Кузнєцової (2000); А. Бондарєва, І. Кузнєцової (1998, 1999), Є. Шеїна (2005).

Методика досліджень

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. В основі порівняльно-географічного, порівняльно-профільного та порівняльно-аналітичного методів лежить принцип репрезентативних ділянок. Він заключається в тому, що на території Передкарпаття у 2004 р. вибрана група репрезентативних ключових ділянок, в межах яких закладено ґрунтові розрізи та серію прикопок.

Модальна ділянка №1 розташована у Північно-Західному Передкарпатті у Дрогобицькому районі поблизу села Лішня. У геоморфологічному відношенні ця територія лежить у межах Дрогобицької денудаційно-акумулятивно-ерозійної височини. Ґрунтовий покрив представлений дерново-підзолистими поверхнево-оглеєними ґрунтами (розрізи № 1,2,3,4). Модальна ділянка №2 розташована в межах Прибескидського Передкарпаття у Стрийсько-Жидачівській улоговині Верхньодністерської алювіальної рівнини поблизу селища Журавне Жидачівського району Львівської області. Ґрунти – підзолисто-дернові поверхнево-оглеєні (розрізи № 9,10). Модальна ділянка №3 розташована у межах Пригорганського Передкарпаття на Свіче-Сивкинській височині у Жидачівському районі поблизу села Чертіж. Ґрунтовий покрив представлений дерново-середньопідзолистими поверхнево-глеюватими ґрунтами (розрізи № 7,8). Модальна ділянка №4 розташована у центральній частині Пригорганського Передкарпаття у межах Бистрицької улоговини поблизу міста Богородчани Івано-Франківської області. Ґрунтовий покрив представлений буроземно-підзолистими поверхнево-оглеєними ґрунтами (розрізи № 11,12). Модальна ділянка №5 розташована у межах Покутсько-Буковинського Передкарпаття у Косівському районі Івано-Франківської області в околиці села Кобаки. У геоморфологічному відношенні територія лежить в межах Косівської передгірної височини поблизу краю Покутських Карпат. Ґрунтовий покрив представлений дерново-середньопідзолистими поверхнево-оглеєними ґрунтами (розрізи № 5,6).

В межах закладки ґрунтових розрізів на ключовій ділянці максимально дотримувався принцип однотипності умов ґрунтоутворення (клімату, материнської породи, рельєфу), за виключенням антропогенного. Розрізи закладалися на різних сільськогосподарських угіддях та у лісі. Під час вибору ключових ділянок та закладки ґрунтових розрізів використовувалися топографічна карта (М 1:25000), ґрунтові карти (М 1:200000; 1:10000), матеріали по геоморфології, геологічній будові, гідрогеології, клімату та ґрунтовому покриву. У ґрунтових розрізах ключових ділянок проведено вивчення морфологічних властивостей ґрунтів, за генетичними горизонтами відібрано зразки для лабораторно-аналітичних досліджень.

Морфологічні особливості ґрунтів

На основі вивчення будови профілів ґрунтових розрізів виділено ряд морфологічних особливостей дерново-підзолистих поверхнево-оглеєних ґрунтів: потужність гумусово-елювіального горизонту складає 12-15 см. Горизонт у природному стані має сірий колір з буруватим відтінком та ознаками оглеєння у вигляді сизуватих плям. Зрідка зустрічаються залізисто-марганцеві конкреції. У верхній частині профілю - лісова підстилка. На ріллі верхній гумусово-елювіальний горизонт, внаслідок приорювання верхньої частини елювіального горизонту має потужність, що дорівнює глибині оранки (25-30 см, рідко більше). Елювіальний горизонт має білувате забарвлення, насичений присипкою SiO₂ потужністю 10-20 см. Горизонт насичений залізисто-марганцевими конкреціями, що є наслідком процесу псевдооглеєння та сегрегації в силу періодичної зміни окисно-відновних умов. Перехід від елювіального до ілювіального горизонту є поступовий, що дав змогу виділити перехідний елювіально-ілювіальний горизонт потужністю 12-20 см. Ілювіальний горизонт має велику потужність, дуже щільний, пронизаний тріщинами, по яких проходить інфільтрація вологи, що зумовлює появу колоїдних глинистих та гумусових темного забарвлення, а також залізистих іржаво-бурих затіків.

Головною особливістю досліджуваних фонових ґрунтів Передкарпаття є різка диференціація профілю на елювіальний та ілювіальний горизонти, що обумовлено складним поєднанням процесів опідзолення і псевдоопідзолення, псевдооглеєння і сегрегації, лесиважу. 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.

Для буроземно-підзолистих поверхнево-оглеєних ґрунтів характерним є наявність потужного гумусово-елювіального оглеєного горизонту (35-38 см) сіро-бурого кольору. Затіки гумусу простежуються до глибини 115-119 см, що свідчить про тріщинуватість ілювіального горизонту, потужність якого коливається в межах 35-115 - 38-119 см. Загалом характерною особливістю морфології цих ґрунтів, що відрізняє їх від дерново-підзолистих поверхнево-оглеєних є більша інтенсивність бурого забарвлення, що пронизує весь ґрунтовий профіль. Перехід ілювіального горизонту в ґрунтотворну породу ледь помітний та простежується за більшою однорідністю породи за кольором.

Фізико-хімічні властивості ґрунтів

Простежується тенденція до змін фізико-хімічних властивостей досліджуваних фонових ґрунтів Передкарпаття під впливом сільськогосподарського освоєння. Всі досліджувані ґрунти характеризуються низьким вмістом гумусу та високою кислотністю, що негативно впливає на фізичні та водно-фізичні властивості. Деяке зниження вмісту гумусу в орних горизонтах пояснюється приорюванням верхньої частини мало збагаченого гумусом елювіального горизонту. Ґрунти під лісом характеризуються дуже низькими значеннями рН сольового та водного та високими значеннями гідролітичної кислотності, низьким значенням суми вбирних основ та ступенем насиченості основами. Сільськогосподарське освоєння зумовило підвищення значень рН сольового та водного, зниження значень гідролітичної кислотності, зростання показників насичення вбирного комплексу основами, що вказує на посилення інтенсивності дернового процесу ґрунтоутворення. Для буроземно-підзолистих поверхнево-оглеєних ґрунтів характерні дуже високі значення гідролітичної кислотності, низькі значення суми вбирних основ та ступеня насичення ґрунтів ними.

Макроагрегатний рівень організації структури ґрунтів

Структурно-агрегатний стан

Аналіз структурного стану показує широке варіювання показників вмісту структурних агрегатів, в тому числі водостійких, різного розміру, коефіцієнту структурності та водостійкості, показника водостійкості у досліджуваних ґрунтах Передкарпаття. До високо оструктурених ґрунтів досліджуваної території, у верхньому горизонті яких коефіцієнт структурності (відношення вмісту агрономічно цінних макроагрегатів до вмісту агрегатів розміром >10 і <0,25 мм) складає понад 0,75 відносяться дерново-підзолисті поверхнево-оглеєні ґрунти під лісом. Дерново-середньопідзолисті поверхнево-глеюваті крупнопилувато-середньосуглинкові ґрунти північно-західної частини Пригорганського Передкарпаття, що знаходяться під лісом також характеризуються високим коефіцієнтом структурності, який складає 1,53. Дерново-середньопідзолисті поверхнево-оглеєні ґрунти Покутсько-Буковинського Передкарпаття під ріллею характеризуються коефіцієнтом структурності, який складає 1,36. Використання їх в якості орних земель спричинило руйнування крупних агрегатів і утворенні внаслідок механічного руйнування дрібніших агрегатів розміром в середньому від 3 до 7 мм в порівнянні з аналогічними ґрунтами під лісом.

Стосовно ґрунтів Передкарпаття, що знаходяться під пасовищами та перелогами, дослідження показали, що ґрунти під пасовищами, що використовуються в якості цих угідь довший період часу мають вищий коефіцієнт структурності, ніж ґрунти, де пасовищний режим встановився відносно недавно. Так, підзолисто-дернові поверхнево оглеєні осушені ґрунти під пасовищем (крайня східна частина Північно-Західного Передкарпаття) характеризуються коефіцієнтом структурності у верхньому гумусово-елювіальному горизонті 0,75. Серед досліджуваних ґрунтів Передкарпаття, що знаходяться під пасовищами підзолисто-дернові поверхнево-оглеєні ґрунти мають найвищий коефіцієнт структурності і найнижчий вміст фракцій агрегатів розміром >10 мм – 55,52%. Пасовищний режим на цих ґрунтах триває біля 60-70 років. Дерново-підзолисті поверхнево-оглеєні ґрунти під перелогом, що використовується в якості пасовища 8–10 років характеризуються у верхньому орному горизонті коефіцієнтом структурності 0,5, вміст фракцій агрегатів розміром >10 мм становить більше 65%.

Буроземно-підзолисті поверхнево-оглеєні осушені ґрунти під перелогом (центральна частина Пригорганського Передкарпаття), де пасовищний режим встановився 7–9 років тому характеризуються коефіцієнтом структурності дуже низьким – 0,15.

Практично всі верхні гумусово-елювіальні горизонти орних дерново-підзолистих поверхнево-оглеєних ґрунтів Передкарпаття мають низький коефіцієнт структурності, який коливається в межах 0,23 – 0,37. У дерново-підзолистих поверхнево-оглеєних осушених ґрунтах Північно-Західного Передкарпаття коефіцієнт структурності становить 0,37, в тих же неосушених ґрунтах – 0,25.

За даними, отриманими внаслідок сухого просіювання, було визначено середній геометричний діаметр (СГД) ґрунтових агрегатів. Використання СГД в якості діагностики структурного стану ґрунтів обумовлений тим, що він є чутливим індикатором співвідношення вмісту фракцій >10 та <0,25мм. За однакових величин коефіцієнтів структурності зростання СГД буде означати підвищення вмісту фракції >10 мм порівняно з фракцією <0,25 мм і навпаки. Встановлено, що величина СГД коливається в досить широких межах в різних за агрогенним використанням ґрунтах. Найменший геометричний діаметр мають агрегати гумусових елювіальних горизонтів досліджуваних ґрунтів під лісом: дерново-підзолистих поверхнево-оглеєних (4,82 мм), дерново-середньопідзолистих поверхнево-глеюватих (5,36 мм). Порівняно невеликий СГД мають агрегати верхніх горизонтів дерново-середньопідзолистих поверхнево-оглеєних ґрунтів під лісом (7,70 мм) та ріллею (6,38 мм). Найвищий СГД мають агрегати орних горизонтів буроземно-підзолистих поверхнево-оглеєних ґрунтів, де він перевищує 10 мм. Це зумовлено суттєвим переважання у структурно-агрегатному складі цих ґрунтів фракцій агрегатів розміром >10 мм у порівнянні з іншими фракціями.

Найвищим коефіцієнтом водостійкості характеризуються гумусові елювіальні горизонти дерново-підзолистих та дерново-середньопідзолистих поверхнево-оглеєних ґрунтів Передкарпаття, в яких він становить відповідно 0,87 та 0,92. Найнижчий коефіцієнт водостійкості серед досліджуваних ґрунтів характерний для орних горизонтів підзолисто-дернових поверхнево-оглеєних ґрунтів ріллі та гумусових елювіальних горизонтів пасовищ (0,31 та 0,36 відповідно).

Морфометрична характеристика макроагрегатів ґрунтів.

У морфометричних показниках макроагрегатів ґрунтів Передкарпаття простежується відмінність під різними сільськогосподарськими угіддями та в різних генетичних горизонтах. Такі показники, як розмір агрегатів, їхня форма, співвідношення великої та малої осей агрегатів, морфометрія граней та ребер характеризують хід процесів переущільнення ґрунтів, обезструктурення, злитизацію, спресування. Порівняно з іншими ґрунтами Передкарпаття, оптимальною структурою характеризуються ґрунти під лісом, про що свідчить розмір агрегатів, їхня округло-грудкувата форма тощо. Відсутність антропогенного навантаження, діяльність кореневої системи лісових рослин підтримують структурний стан гумусових елювіальних горизонтів цих ґрунтів в оптимальному стані (структура грудкувата, зустрічаються зернисті агрегати). Нерідко структурні окремості мають форму крупних грудок та горіхів, в нижній частині гумусового елювіального горизонту - плитоподібну форму. Загалом для гумусово-елювіальних горизонтів лісових дерново-підзолистих та середньопідзолистих поверхнево-оглеєних ґрунтів характерна грудкувата та грубогрудкувата структура з незначним вмістом горіхуватих окремостей. Нетиповими морфометричними характеристиками володіють макроагрегати ґрунтів Передкарпаття, що знаходяться під перелогами. Агрегати спресовані, плитоподібні, призмоподібні, брилуваті, розпадаються на блоки при механічному навантаженні. Ґрунти під перелогами та орні ґрунти характеризуються спресованою структурою, надвисокою щільністю та механічною міцністю (зв’язністю) ґрунтових агрегатів у сухому стані, тобто володіють опресійною структурою, яка формується в основному під впливом переущільнення, що пов’язано з механічним ущільненням ґрунту ходовими частинами важкої сільськогосподарської техніки. Відмітимо, що структурні окремості дерново-підзолистих та дерново-середньопідзолистих поверхнево-оглеєних ґрунтів Передкарпаття мають кращі агрономічні морфометричні характеристики, ніж буроземно-підзолисті поверхнево-оглеєні. У буроземно-підзолистих поверхнево-оглеєних ґрунтах відмічається наявність рівних поверхонь граней макроагрегатів, особливо під перелогом. Макроагрегати гострореберні, що свідчить про злежаність ґрунтів під перелогом. Ця злежаність призводить до утворення брилуватих агрегатів. Буроземно-підзолисті поверхнево-оглеєні ґрунти під ріллею характеризуються наявністю аналогічних у морфометричному відношенні макроагрегатів, але ці агрегати є більш подрібнені, що пов’язано з оранкою та більшою інтенсивністю процесів висушування-зволоження та замерзання-відтаювання на ріллі в порівнянні з ґрунтами під перелогом. Інтенсифікація зазначених процесів на ріллі очевидно може бути пов’язана з кращою шпаруватістю та аерованістю, більш глибоким проникненням повітря та води в товщу ґрунту, більш глибоким промерзанням орного та підорного горизонтів, швидшим часом відтаювання весною та висушування у сухі періоди року.