Общая схема почвогенеза:
Факторы и условия почвогенеза

Учення про чинники ґрунтогенезу В.В. Докучаєв не випадково вважав «краеугольным камнем почвоведения как науки». Ґрунт завжди ретельно вивчався задовго до Докучаєва, але у відриві від чинників його формування, що й призводило до неправильних висновків. Так, характерною помилкою німецьких агрогеологів і хіміків була неспроможність відокремити ґрунт, як природно-історичне тіло, від суміші гірських порід. Американські дослідники, навпаки, захоплювались вивченням фізики ґрунтів. Навіть відкриття Докучаєвим ґрунту його сучасники не одразу оцінили належним чином. Здавалося дивним, що такий відомий прагматикам ґрунт можна було розглядати ще якось інакше. Відкриття у ньому невідомих елементів або властивостей, поза сумнівом, викликало б захоплення. Але ж Докучаєв, оперуючи добре відомими фактами, довів, що ґрунт є раніше не поміченим особливим природним утворенням. Це й було класичним відкриттям, яке спантеличило, оскільки всі систематизовані Докучаєвим чинники ґрунтогенезу були відомі до нього. Проте раніше їх роль у формуванні ґрунту аналізували окремо, по одному, обов’язково надаючи йому статусу визначального: ґрунт — породження клімату (О.І. Воейков); його створено тваринами (Ч. Дарвін); характер ґрунту повністю визначається впливом породи; або, навпаки, походження ґрунту повністю пов’язано з рослинністю. Саме тому сучасники В.В. Докучаєва сприйняли його вчення як «поліпшений» варіант однієї з відомих гіпотез походження ґрунту — рослинного, геологічного, кліматичного.

Засновник генетичного ґрунтознавства різко заперечив проти цього, образно говорив про утворення ґрунту через посередництво сумісної дії всіх чинників ґрунтотворення відразу: «У вітчизняній і зарубіжній літературі багато дискутували, який з чинників: порода, клімат чи організмами мають найбільше значення при формуванні ґрунтів. Але це надумані, нікчемні здогадки. Якби лікар задався б питанням, що важливіше для людини: вода, повітря чи їжа, то таке питання всім би видалось надуманим — хіба ж не ясно, що без жодного з цих компонентів існувати неможливо, а тому це питання навіть не слід і задавати, не те що вирішувати. І точно так само безплідним є питання про те, який саме ґрунтотворник зіграв найважливішу роль в утворенні ґрунту, оскільки кожен з них однаково важливий» (Докучаєв В.В. Лекции по почвоведению. Избр. соч. — Т. 3. — С. 347). У подальшому до п’яти чинників ґрунтотворення було додано виробничу діяльність людини, а О.Н. Соколовський поділив усі чинники на природні (порода, біота, клімат, рельєф, час) та соціально-економічні (антропогенез). Усі вони є різнохарактерними. Наприклад, вплив рельєфу та часу за своєю суттю та впливом на ґрунтотворення істотно відрізняється від інших ґрунтотворників, але їх роль у генезисі ґрунтів від цього не зменшується.

Функціональну залежність ґрунту (Ґ) від чинників ґрунтогенезу в часі фіксує така (стилізовано нами) математична формула:

Ґ= f(п,б,к,р,а)t

де п — материнська порода; б — біота (рослина + тварина + мікроорганізми); к — клімат (атмосферні явища + вплив вод + біоенергетична дія сонячної радіації); р — рельєф; а — антропогенний чинник; t — чинник часу (швидкість і період ґрунтогенезу).

В.В. Докучаєв не вважав синонімами чинники та умови ґрунтогенезу. Чинники беруть пряму участь у формуванні ґрунту своїм речовинно-енергетичним впливом. Класичну факторну дію мають біота (творить органічну частину ґрунту), материнська порода (з неї ґрунт успадковує мінеральний каркас), деякі компоненти клімату (вода, гази). Умовами є обставини, які визначають перебіг ґрунтогенезу в просторі та часі (рельєф, вітер, географічне положення, гравітація).

Функціональна залежність між ґрунтом та ґрунтотворниками є надзвичайно складною, що повністю розумів основоположник генетичного ґрунтознавства, покладаючи надії на вирішення цих залежностей у майбутньому (не виключено, що ним є нинішнє інформаційне суспільство).

Материнські породи — це той ґрунтогенний субстрат, на якому і з якого утворюється ґрунт. Вони відіграють дуже важливу роль у формуванні ґрунтів усередині кліматичних зон. Властивості порід сильно впливають на розвиток та розподіл рослинних угруповань. Вони можуть затримати чи, навпаки, посилити вплив клімату впродовж тих тисячоліть, коли формується ґрунт. Породи є деякою подібністю до каркасу (можливо, фундаменту) такого складного тіла, як ґрунт. Проте цей каркас не є інертним скелетом. До його складу входять різні мінерали — активні учасники ґрунтогенезу. Їх поверхня є мінеральною матрицею формованого при цьому ґрунту, яка визначає більшість його властивостей та екологічних функцій (вологоємність, вміст і склад обмінних катіонів, взаємодія з водою, структурованість, загалом родючість). Взаємодіючи з гумусом (органічною матрицею), мінерали формують органо-мінеральну матрицю, яка є першоосновою органо-мінеральної органічної (суто ґрунтогенної) матриці і поверхневим шаром глинистих і первинних мінералів (кварц, польові шпати, слюди, гідрослюди, каолініт, смектити), з яких складається переважна маса ґрунту.

Одні мінерали впливають на фізичні властивості ґрунтів (кварц, монтморилоніт, каолініт), інші збагачують ґрунти поживними речовинами (апатит — фосфором, ортоклаз — калієм, гідрослюди — магнієм, калієм, залізом…). Материнське підґрунтя є літогенетичною спадщиною, залишеною на території України та інших держав попередніми геологічними епохами. Породи сильно відрізняються гранулометричним, мінералогічним, хімічним складом, фізичними показниками: морени — кислі, несортовані, хрящуваті; флювіогляціальні та алювіальні відклади — шаруваті, піщані, супіщані, суглинкові; делювій — теж шаруватий, переважно суглинковий, збагачений органічними речовинами; леси — пилувато-суглинкові, карбонатні, багаті на елементи живлення рослин і навіть гумус (ці загадкові породи є найліпшими ґрунтотворниками; їх збагаченість кальцієм сприяє утворенню чорноземів під степовими трав’янистими фітоценозами); еолові піски — рухомі, морські породи — засолені тощо.

Часто причиною строкатості, неоднаковості ґрунтів є саме відмінність у складі і стратиграфії порід. Так, серед підзолистих ґрунтів у зоні тайги трапляються рендзини — оригінальні перегнійнокарбонатні ґрунти, збагачені СаСО₃. Своїм габітусом вони чітко відрізняються від зональних підзолистих ґрунтів: мають завдяки Са зернисту структуру, нейтральну реакцію, темні, (добре гумусовані, а отже, багаті на нітроген (азот) та інші елементи живлення рослин), тоді як підзолисті ґрунти безструктурні, кислі, майже безгумусні, збіднені поживними елементами. На засолених материнських породах утворюються галогенні ґрунти (солончаки, солонці), на глинистих — формуються вологоємні холодні ґрунти, а на пісках, навпаки — теплі та сухі ґрунти з псамофітною рослинністю.

Біота відіграє в ґрунтотворенні виняткову велику роль, яким би значним не був при цьому літогенетичний вплив материнських порід. Ґрунтогенна діяльність зелених продуцентів-фототрофів, тварин-гетеротрофів, мікроорганізмів-редуцентів здійснюються у складі біоценозів, які разом з довкіллям утворюють біогеоценоз (БЦГ, екосистему). Без біоти немає ґрунту, що доведено тепер дослідженнями інших планет. Земля — єдина планета Сонячної системи, де є життя та його продукт — ґрунтовий покрив, її геодерма. Тривалий сумісний вплив біоти і продуктів її життєдіяльності на материнські породи в певних кліматичних умовах якраз і створює ті специфічні якості суто ґрунтового тіла, які відрізняють його від породи. Для цього досить порівняти неродючий граніт з чорноземом — еталоном родючості. Організми в процесі життєдіяльності та біопродукування здійснюють такі ґрунтогенні еколого-біогеохімічні функції:

• синтез органічних речовин та їх розпад;
• вибіркову (фізіо-біохімічну) концентрацію та депонування в ґрунті біогенних (C, H, O, N, P, K, Ca, S, Mg, Na, Fe, Mn…) елементів;
• перетворення первинних мінералів на вторинні (ортоклаз на каолін);
• міграцію та акумуляцію речовин в профілі ґрунту і багато інших.

Функції окремих організмів із названих груп є різними. Рослини, як зазначено, є продуцентами, автотрофами, серед них дерева, чагарники, трави ксерофіти, мезофіти, гігрофіти, ацидофіти тощо.

Трави в тандемі з лесовими породами породжують чорноземи, дерев’янисті формації на морені — підзолисті ґрунти, болотні гігрофільні фітоценози формують торф’яники тощо. Тварини є споживачами готової продукції, а мікроорганізми — редуцентами.

Клімат, як чинник ґрунтогенезу, давно привернув увагу дослідників, однак лише В.В. Докучаєв остаточно висвітлив його величезний та багатоаспектний вплив на всі сторони ґрунтогенезу, включаючи й інші чинники (рельєф, рослинний та тваринний світ, породи). Сьогодні точно відомо, що ґрунти, сформовані в умовах різних кліматів, сильно відрізняються між собою всіма своїми морфогенетичним ознаками, властивостями, екологічними режимами. Простий погляд на дві карти — ґрунтів і кліматів — переконує в тому, що клімати певних груп (об’єднаних за сумою середньодобових температур >10 °C) розташовані на Земній кулі у вигляді широтних поясів. Вони ускладнені по-різному зволоженими областями і є фактично ґрунтово-біотермічними поясами (табл. 1.1):

• субарктика є зоною тундрових (кріоземних) ґрунтів (сума температур до 600°С);
• бореальний (холодний) пояс має КЗ > 1 і суму температур 600 — 2000°С, тут формуються дерново-підзолисті та інші зональні ґрунти;
• в суббореальному (помірному) — при КЗ = 1 і сумі температур 2000 — 3800°С формуються під трав’янистими фітоценозами на лесах чорноземи і опідзолені ґрунти (на лесах, під листяними лісами), а при КЗ < 1 в сухих степах — темно-каштанові та галогенні ґрунти;
• субтропіки мають суму температур від 3800 до 8000°С, а тропіки > 8000°С — в цих поясах панує фералітне ґрунтотворення.

Відношення річної кількості опадів, мм, до випаровуваності характеризує коефіцієнт зволоження Г.М. Висоцького (КЗ), який є дуже виразним показником типу водного режиму, а отже, й тих ґрунтів, які при цьому формуються (автоморфні, гідроморфні, напівгідроморфні). Не меншим є вплив на ґрунтотворення термічного режиму. До того ж забезпечення сільськогосподарських рослин теплом та вологою (див. табл. 1.1) має чи не найбільше агрономічне значення, прямо впливаючи через гідротермічний режим на біологічні та біохімічні процеси в ґрунтах у період їх вегетації.

Рельєф має велике і дуже різноманітне значення для ґрунтогенезу, впливаючи передусім на його темпи (табл. 1.2), які залежать не лише від зовнішніх (видимих) форм земної поверхні, а й від внутрішніх (форма та відносне положення в просторі похованих нашарувань порід), що коригують внутрішньоґрунтовий та поверхневий стік. Рельєф сприяє перерозподілу тепла та вологи, напрямку вітрів, їхньої сили, характеру освітленості сонцем і, насамкінець, фітоценотичного покриву — різного на різних елементах рельєфу.

У горах рельєф воістину стає вершителем долі ґрунтів (В.В. Докучаєв). Але і на рівнині його вплив на ґрунтотворення є надто помітним. Наприклад, на схилах процеси змиву постійно переривають ґрунтотворення, особливо в разі знищення там природних фітоценозів. Різні елементи рельєфу мають і різний мікроклімат. Лише один градус нахилу поверхні нібито переносить арену ґрунтогенезу на 110 км за величиною інсоляції на північ чи на південь залежно від орієнтації (експозиції) схилу. Саме через це на «північних» (прохолодних і вологіших) схилах балок формуються ґрунти, характерні для районів, розташованих за 100 км на північ, і, навпаки, на «південних» (добре прогрітих) схилах — сухі (ксероморфні) ґрунти південного габітусу. У цьому виявляється коригуючий вплив на перерозподіл сонячної енергії та вологи експозиції схилів, тобто їх освітленості (правило випередження). На південних крутих схилах балок інтенсивніше виявляється ерозія, а на північних (більш пологих) — довше затримується навесні сніг, додатково зволожуючи ґрунт і сприяючи кольматажу. Підґрунтові води впливають на ґрунтотворення також завдяки особливостям рельєфу.

Час (період ґрунтогенезу, вік країни) є не менш феноменальним ґрунтотворником: ґрунт не виникає миттєво з тим, щоб в подальшому існувати незмінним тривалий час. Якраз навпаки — він є результатом тривалої еволюційно спрямованої взаємодії чинників ґрунтотворення — в одних регіонах (Африка) вона довша, в інших (Східноєвропейська та інші рівнини) — менша. Ця взаємодія біоти з мінеральним підґрунтям ландшафту не припиняється і сьогодні. Скільки ж часу функціонує зрілий ґрунт? Це питання поки що залишається відкритим. Зміна фітоценотичного покриву (сукцесія тощо) призводить до еколого-еволюційних змін у ґрунтотворенні, тобто до його саморозвитку. Зміна ж рельєфу започатковує біогео-морфологічний цикл ґрунтогенної еволюції, а зміна клімату — її біокліматичний цикл. Еволюція ґрунтогенезу та породжених ним ґрунтів з їх родючістю буває як природною, так і антропогенною (природно-антропогенною).

Серед чинників ґрунтогенезу Докучаєв не згадував гравітаційне поле Землі, яке тенденційно орієнтує рух усіх складових частин ґрунту, як і інших природних тіл, вниз. Гравітаційний вплив без великої погрішності можна вважати постійним за величиною і напрямом, який найбільше виявляється через рельєф, зумовлюючи передусім перерозподіл інсоляції, літогенних мас, атмосферних опадів. Нахил земної поверхні стає причиною розподілу сили тяжіння на її вертикальну та горизонтальну (паралельну поверхні ґрунту) складові частини. Остання діє на масоперенесення, змушуючи воду з розчиненими та скаламученими в ній речовинами стіка-ти по куту зі швидкістю, заданою його величиною: кількість вологи, яка надходить на випуклі елементи рельєфу, зменшується, а на увігнуті та знижені — збільшується. Коли виявилося, що рослини в космосі не проростають, це стало ще одним аргументом на користь усвідомлення тісного взаємозв’язку земних життєпроявів, а отже, ґрунтогенезу з впливом гравітації (крохмальні зерна, наприклад, опускаються в цитоплазмі згідно із законом гравітації в цілком пев-ному геотропному напрямку).

Людина своєю антропотехногенною діяльністю надзвичайно прискорює формування ґрунтів та їх еволюційний перехід у нові природно-антропогенні утворення. Всі свої матеріальні потреби людина використовує винятково за рахунок природних ресурсів, тобто за рахунок Землі. Для їх експлуатації вона використовує дедалі більш потужнішу техніку, спричинюючи цим істотні зміни в ґрунтовому покриві. Цей неогеологічний процес, що за масштабом дорівнює геодинамічним аналогам (В.І. Вернадський), О.Є. Ферсман назвав техногенезом, а створену ним сферу — техносферою, яка суттєво відрізняє людину від інших її родичів по біосфері (тварини пристосовуються, адаптуються до природи, а людина, навпаки, пристосовує природу до своїх потреб, перетворює, трансформує її). Останнім часом антропогенні впливи на ґрунти, фітоценози, загалом ландшафти, біогеоценози стали занадто помітними, специфічними, масштабними. Серед цих впливів є багато окультурювальних прикладів (луки, ґрунти присадибних ділянок), проте найбільш відчутними в антропогенезі є деградаційні, а не окультурювальні впливи. Їх започаткували, мабуть, вирубки лісів. Степові та лісові пожежі (сьогодні горять у заплавах осушені торф’яники), оранка схилів, ненормований випас худоби — все це приклади деградуючого впливу людини на ґрунтогенез, який тим сильніше змінював свій напрямок, чим агресивнішим ставав характер господарювання. Розширення рослинницького цеху збільшило площу орних земель на планеті — за всю історію землеробства 1,5 млрд га було перетворено пустелю. Грандіозність антропогенного пресу на ґрунти ілюструє оранка, яка щороку перевертає на планеті до 1000 км3, що в 10 разів перевищує кількість алювію, який за цей самий час поставляють річки до Світового океану. Настав час не розширювати, а зменшувати посівні площі і за рахунок підвищення родючості ґрунтів збільшувати валові збори рослинницької продукції.

Отже, взаємодія всіх чинників ґрунтогенезу спричинює появу на поверхні земної суші ґрунтового покриву з гранично різноманітними ґрунтами, які у своїй сукупності утворюють особливу, надто тонку (до 1 м), біоенергетично та біогеохімічно дуже активну оболонку, майже плівку, паволоку (Г.Г. Махов). Незважаючи на малу грубизну, вона відіграє таку велику роль у житті планети, що набула статусу ґрунтосфери, яка розмежовує собою мертву та живу природу.