Общая схема почвогенеза:
Биогеохимия, энергетика, информативность, типы почвогенеза

Ґрунт як природно-історичне тіло та важлива підсистема біосфери характеризується надзвичайно високою біогенністю. У ньому постійно концентруються живі організми суші та продукти їх метаболізму. Біота (рослини, тварини, мікроорганізми) є унікальним компонентом ґрунту, провідним чинником ґрунтогенезу, тож не дивно, що ґрунт не міг утворюватися до появи на Землі живих організмів. Це трапилося не пізніше кембрійського періоду палеозою, а вже в силурі (400 — 450 млн років) з появою перших голонасінних рослин зародився і поширився на суші ґрунтогенез.

Таким чином, час існування ґрунтів не перевищує 5 — 10% геологічної історії земної кулі. І все це завдяки не масі біоти, яка є дуже малою порівняно з мінеральною частиною ґрунту, а тій, воістину колосальній, біогеохімічній роботі, що її здійснюють незчисленні покоління організмів. Виділення провідної ролі біоти у формуванні ґрунтів за умови підкресленої В.В. Докучаєвим рівноправності всіх чинників ґрунтотворення потребує пояснення. Маса живих організмів у ґрунті виявляється не такою вже й малою, якщо взяти до уваги не одне цьогорічне, а всі покоління, які жили в ґрунті (або на ґрунті). Наприклад, маса коренів трав у чорноземах степу становить 1,7*10^-3 т/ м³ , а маса мінеральної частини — 1,7 т/ м³. Щороку відмирає і знову наростає приблизно 1/3 кореневої системи багаторічних трав, отже, за 1000 років кількість новоутворених і розкладених речовин коренів у 1 м³ становитиме приблизно 500 — 600 кг, а за 3000 років маса активних коренів зрівняється з мінеральною масою породи, яка при цьому зазнає глибоких перетворень. Головною передумовою безперервності цього процесу є надходження енергії Сонця на поверхню Землі.

Біота ініціює в ландшафтах такі групи процесів:

• біологічний кругообіг елементів (БІК) та акумуляцію органічних речовин, у тому числі гумусу, передусім за рахунок зелених рослин-автотрофів;
• руйнування органічних речовин землерийними тваринами, хробаками та іншими представниками ґрунтової макрофауни, яка коригує фізичні, фізико-хімічні, агрохімічні та інші біосферно значущі показники та режими ґрунту;
•  глибоке перетворення органічних (частково мінеральних) речовин ґрунту завдяки ферментативній та іншій діяльності мікроорганізмів (і консументів).

Першочергова (провідна, екосистемна) роль вищих рослин у ґрунтотворенні визначається тим, що вони становлять основну масу живої речовини суші (маса дерев — 10¹¹ — 10¹² т сухої речовини, а маса трав — у 10 разів менша) і лише в зеленому листі цих хлорофілоносних організмів здійснюється первинна за своєю суттю реакція фотосинтезу. Цю провідну роль фітоценозів у ґрунтоутворенні важко зрозуміти, якщо не враховувати надзвичайну розмаїтість видів, що входять до їх складу — близько 500 000 видів рослин (вдвоє менше, ніж тварин, яких є понад 1 000 000 видів). На суші планети Земля (149 млн км²) і в Світовому океані (361 млн км²) немає жодної місця, не заселеного біотою — рослинами, тваринами, мікроорганізмами.

Мала концентрація елементів мінерального живлення в ґрунтовому розчині стимулює розростання та значне розгалуження кореневої системи, яка спеціалізованими всмоктувальними муфточками кореневих волосків пронизує дедалі нові й нові точки коренедоступного об’єму субстрату — матриці ґрунтогенезу. Відносна нерухомість рослин стала головною причиною специфічного способу їх розселення зародками (спорами, насінням), які перебувають в інактивованому стані доти, поки якась стороння сила не створить для них сприятливих для подальшого розвитку умов.

Рослинний покрив на величезних просторах континентів земної кулі (та акваторії Світового океану) створює потужний зелений екран з лісів, луків, степів, саван, прерій, напівпустель, польових, садових та інших культур фітоценозів. Цей екран є гігантським поглиначем світла і фотосинтетичним реактором. Світло від Сонця до Землі доходить за 8 хв зі швидкістю 300 000 км/с, розсіюючись та відбиваючись майже наполовину від верхніх шарів атмосфери, через що поверхня суші (та морів) отримує не більш як 48% сонячної енергії (не так вже й мало), проте рослини використовують з них лише 1 — 2%. Незважаючи на такий мізерний ККД фотосинтезу, він спричинює продукування колосальної кількості біоорганічної матерії.

Фотосинтез є одним із найдивовижніших біогеохімічних феноменів природи: взаємодія води з вуглекислим газом, космоенергетично підтримана сонячними фотонами, зумовлює сполучення у складі органічної речовини CO₂ та водню і вивільнення з молекули води біогенного кисню, вміст якого в атмосфері практично постійно підтримується на рівні 21% (за об’ємом). Крім фотосинтезу, в природі існує ще одне джерело вільного кисню (дисоціація молекул водяного пару під впливом ультрафіолетових променів), яке зіграло вирішальну роль у стартовій оксигенізації нашої планети в абіогенний період її еволюції. З появою на Землі хлорофілоносних зелених рослин утворився фотосинтетичний «реактор», що взяв на себе еколого-біогеохімічну роль головного оксигенізатора сучасної атмосфери. При цьому використовується лише мізерна частка води, яка надходить у рослину. Загалом вода створює те внутрішнє середовище (гідроматрицю), без якого б не зміг у рослині (а отже, й у ґрунті) здійснитися жоден з біофізичних і біохімічних процесів, серед яких неодмінно першою є біогеохімія фотосинтезу та метаболізму (обміну речовин). Рівень складності тих явищ, які при цьому відбуваються, є надвисоким, але вирішальна роль молекули води з її характерним дипольним моментом (Н+ + ОН—), наявністю водневого зв’язку, що перетворює воду на своєрідний полімер (Н₂О)n, явною гідратованістю іона водню (Н₃О⁺ — гідроксоній), унікальними фізичними (розширення при замерзанні, спливання льоду на поверхню…) та іншими властивостями не підлягає жодному сумніву. Інший учасник причетного до ґрунтогенезу космопланетарного фотосинтетичного процесу — CO₂ — знаходиться в атмосфері, яка оточує рослину (в тому числі й її корені в ґрунті). Його кількість є надто малою — не перевищує 0,0321%. Тим дивовижнішою видається здатність зелених хлорофілоносних рослин створювати саме за рахунок такої малої кількості CO₂ величезні маси органічних речовин — щороку зелений фітопокрив Землі синтезує сотні мільярдів [4,5*10¹¹ ] ^m органічної матерії. Вода при цьому окиснюється, стаючи донором водню, який рослини витрачають на відновлення вуглекислоти, а кисень виділяють в атмосферу.

Поряд із первинним синтезом органічних речовин із мінеральних елементів та азоту в біосфері здійснюється також їх розпад — мінералізація до неорганічних речовин. У живих організмах цей процес здійснюється за допомогою акту дихання, а після загибелі рослин і тварин — завдяки діяльності гетеротрофних організмів-редуцентів (бактерій та грибів), якими населені ґрунти. Процес розпаду органічних речовин складний і багатоступеневий, але він завжди, за винятком штучного горіння, має біохімічну (ферментативну) сутність і у фіналі той самий результат — дві обов’язкові для фотосинтезу речовини — карбон (вуглець) у складі CO₂ і воду, які знову повертаються в навколишнє середовище. З вуглецем і водою повертаються й усі інші біогенні елементи, захоплені вибірково (фізико-біохімічно) рослинами в процесі їх життєдіяльності.

Таким чином, майже всі біогенні речовини здійснюють циклічні рухи (перетворення), іншими словами, біологічний і біогеохімічний кругообіги (БІК). Запаси біогенних елементів у ґрунтах великі, але не нескінченні, до того ж не завжди доступні рослинам (важкорозчинні, недоокиснені тощо). І якби не відбувався розпад фотосинтезованого біоорганічного матеріалу, а з ним і повернення в ґрунт (загалом у ландшафті) елементів мінерального та азотного живлення, то запас поживних речовин з плином часу скоро вичерпався б. Отже, БІК, зумовлений сукупною дією автотрофів і гетеротрофів, є еколого-біогеохімічним гарантом стабільного існування біосфери на нашій планеті. БІК неможливо собі уявити без азоту, який входить до складу білків як матеріального носія життя. При розпаді органічних речовин азот повертається в атмосферу у газоподібному стані, у тому числі і у вигляді молекулярного азоту. Повернення N₂ в ґрунт, звідки ним живляться рослини, здійснюється складним шляхом за участю специфічних бактерій-азотофіксаторів.

Забезпечення водопідйомної функції наземних рослин виявилося нелегким для біосфери еколого-еволюційним завданням. Найраціональнішою тут стала водопровідна система з мертвих клітин, вмонтованих серед живих тургоросцентних (водонасичених) клітин. Для цього фітобіоті знадобилась речовина, яка б змогла надати жорсткості целюлозному остову її клітинної оболонки. Таку речовину еволюція біосфери заготовила ще на зорі її зародження, задовго до появи вищих рослин. Нею став лігнін — складна ароматична сполука, яка спочатку виконувала екофункцію детоксикації (знезаражування) всіляких отруйних речовин, передусім фенолів та інших метаболітів. Винятково сприятливе поєднання хімічних і фізичних властивостей вивело лігнін за поширенням на друге місце після целюлози у насіннєвих рослин, де його кількість становить до 60% від кількості целюлози.

У житті рослини, як і будь-якого іншого живого організму, серед складної сукупності взаємопов’язаних процесів, найбільш суттєвим, крім безумовно пріоритетних актів фотосинтезу та дихання, є обмін речовин з навколишнім середовищем, до якого належать ґрунтові компоненти ландшафту, а також клімат. Складні взаємодії між кліматом, біотою та іншими компонентами ландшафтів сприяють утворенню територіальних угруповань (фітоценозів) , які займають обширні ґрунтово-біокліматичні пояси: тундра (холодна безліса рівнина), хвойні та інші ліси бореального поясу, листопадні ліси помірного поясу, лісостепи, степові ценози, прерії та савани, субтропічні та тропічні ліси, субтропічні та тропічні напівпустелі та пустелі. Жодне з цих угруповань не буває повністю стабільним: різні види змінюють один одного у певній послідовності — сукцесії. Первинна сукцесія завжди розпочинається заселенням голої породи (базальтові, гранітні скелі, піщані дюни, кам’янисті осипи, терикони) мохом і лишайниками, за якими йдуть маловибагливі однорічні трави, потім дво- та багаторічні рослини, чагарники, нарешті — дерева. Вторинна сукцесія відбувається на місці штучно знищених фітоценозів (наприклад, остепніння виведених з ріллі сільськогосподарських земель). Людина нерідко перериває хід сукцесії випалюванням рослинності, вирубками лісу, випасами худоби, будівництвом міст. Але ж якщо угруповання розвиваються самі по собі, то рано чи пізно в ньому утворюється більш або менш стабільне зональне (клімаксне) угруповання рослин, в якому не відбувається невизначено довго ніяких змін у взаємодії фауни та флори з навколишнім середовищем.

Названі вище біоми — тундра, тайга, лісостеп, степ, савана тощо — і є такими зональними (клімаксними) кліматичними угрупованнями. Дійти до кінця сукцесії їм все ж заважає едафічний чинник. До складу біому можуть входити одне або кілька природних угруповань (ценозів), кожне з яких має певну упорядковану структуру, в якій один вид рослин домінує, а інші трапляються зрідка. Кожному фітоценозу відповідають певний тип «трофічних зв’язків» (ланцюгів живлення), в яких організми займають кожен свою екологічну нішу («професія організму»), та місцезнаходження (його «адреса»). До фітоценозу може входити лише певна кількість видів тієї чи іншої «спеціальності». Кожен вид використовує угруповання якимось своїм, недоступним для інших організмів, способом. Згідно з принципом конкурентного взаємовиключення, два різних види не можуть займати одну нішу.

Для з’ясування функціональних взаємодій дуже важливими є енергетичні та трофічні аспекти певного фітоценозу в його взаємо-поєднанні з неживою природою. Усі вони разом (організми + навколишнє середовище) становлять БГЦ — біогеоценоз (В.М. Сукачов), або екосистему (Тенслей). Жоден з організмів не може жити поза довкіллям. Цей екологічний постулат означає, що немає ґрунту без рослин. Живі рослини і неживі компоненти ґрунту (загалом, ландшафту) разом здійснюють біологічний кругообіг ре-човин, перетворення, міграцію та акумуляцію біогенних елементів і їх супутників в екосистемах.

Ґрунтогенез є складним антиентропійним біо-гео-фізико-хімічним процесом екзогенного перетворення на поверхні Землі речовин та енергії, причетним до формування з неродючої породи якісно нового, наділеного родючістю природного тіла — ґрунту. Ґрунтогенез неможливо уявити без впливу Сонячної (електрома-гнітної за природою та космічної за походженням) енергії і поза тривалою взаємодією материнської породи з біотою, водою та повітрям. Початок цього процесу синхронізується з моментом зародження життя (точніше, фітобіоти) на Землі. Тобто ґрунтогенез є процесом постбіологічним, результатом біогеохімічних процесів перетворення і переміщення під орудою інформації речовин та енергії. Самі біологічні процеси аж ніяк не зумовлені участю в них якогось рідкісного (лише живій протоплазмі властивого) елемента, а зумовлені винятково специфікою взаємодії значно поширених елементів, яка привертає увагу тим, що поза нею ґрунтогенез не ініціюється на жодній з планет, крім Землі.

Проте біологічні процеси, а з ними (та за ними) й ґрунтотворення, розвивалися на тлі геодинамічних процесів з колосальною масштабністю їх масо- та енергоперенесення та вражаючою тривалістю (від сотень тисяч до 1 млрд років), яка на багато порядків перевищує тривалість ґрунтогенезу (голоценове формування чорноземів, наприклад, триває всього 10 — 1 тис. років). Тому не без підстав вважають, що геодинамічні процеси були попередниками ґрунтотворення, а вже на сучасному етапі супроводжують його, вписуючи в нього денудаційні цикли, аритмію вулканів, землетрусів, мобілізм літосфери, кріогляцігенні та інші явища. Безпосереднім попередником і супутником уже сучасного ґрунтогенезу є процес гіпергенезу (вивітрювання) первинних масивних кристалічних порід та мінералів.

Уявити перебіг цих процесів без участі мікроорганізмів та їх ферментних систем просто неможливо. Це і є той найсуттєвіший момент, яким ініціюється первинний ґрунтогенез з його неодмінною акумулятивністю. Добре відомою особливістю геодинамічних процесів є втрати розчинених речовин з літосфери в гідросферу, названі В.Р. Вільямсом великим (геологічним) кругообігом речовин. Поселення живих організмів на абіотичних субстратах практично ознаменувало собою і початок ґрунтотворення, оскільки новостворений біоекран перешкоджав втратам поживних речовин, одразу включивши їх до малого (біологічного) кругообігу речовин з уже згаданою унікальною вибірковістю щодо акумуляції суто біофільних елементів та їх обов’язкової локалізації в кореневмісному шарі (ризосфері). Пошук стартерного моменту в ґрунтотворенні спонукає до ретельного вивчення еволюції загальнобіосферних процесів від архею-протерозою через весь фанерозой (палеозой, мезокайнозой і найближчий до нас плейстоценголоцен).

Акумуляція біофільних елементів виявляється неоднаково в різних ландшафтно-біокліматичних зонах. У тундрі та в субтропічних пустелях за рік створюється до 1 т/га біомаси, в лучних степах — 25 т/га, а в тропічному лісі — до 700 т/га біомаси, яка одразу ж залучається до ґрунтотворення з його неодмінно зональним характером. Вибірковість (фізіо-біохімічна) є також і надзвичайно важливою рисою обов’язково біогенного ґрунтотворення. Навіть на оліготрофних (оліго — бідне, трофео — живлення) кварцових (SiO₂) пісках рослини спроможні засвоювати потрібні їм для життя N, P, K, Ca, Mg, H (з води), CO₂ (з повітря). Азот теж засвоюється з повітря, але обов’язково за допомогою азотофіксуючих мікроорганізмів. Водорості здатні акумулювати у своєму організмі J у кількості, що в 1000 разів перевищує його вміст у воді. Завдяки цьому рослини небезпідставно вважають біогеохімічними індикаторами, що зайвий раз підкреслює той очевидний факт, що вибірковість ґрунтогенезу пов’язана не з фізичними, а з фізіологічними (життєвими) процесами. Масу рослин на 95 — 99% створюють чотири елементи (C, O, H, N), ці ж елементи на 96% становлять масу тіла людини (ще 3% припадає на Са, Р, K, S). Для нормального росту та розвитку рослин необхідно, крім цих, ще 7 елементів: Fe, S, Cu, B, Mo, Zn, Mn, а в золі рослин завжди можна знайти також Si, J, Cl, Na, Co, V (всього 78 елементів зі 108 відомих на сьогодні). Усі ці (особливо перші чотири — органогенні) елементи у великих кількостях трапляються в атмосфері, гідросфері, літосфері та ґрунтосфері (ґрунтовий гумус майже на 100% складений C, O, H, N). Тобто загадка життя пов’язана не з унікальністю хімічного складу організмів (він є адекватним елементному складу земної кори), а з феноменом біогеохімічного, біоенергетичного зниження ентропії в ландшафтній сфері єдиної з планет Сонячної системи — Землі. Унікальну першооснову всіх життєпроявів становлять зазначені процеси фотосинтезу, живлення, метаболізму, дихання (передусім рослинних організмів). Рослини поставляють у розпорядження ґрунтогенезу первинні органічні речовини, з яких утворюються суто ґрунтові органічні речовини, в тому числі основа родючості — колоїдальний поверхнево активний гумус. Реагуючи з мінеральною (глинною) частиною ґрунту, гумус утворює ґрунтовий вбирний колоїдальний комплекс (ҐВК), наділений унікальною здатністю затримувати на своїй колосальній поверхні катіони Ca⁺⁺,Mg⁺⁺, K⁺, Na⁺, NH₄⁺ і деякі аніони (HPO₄^--). Усе це сприяє нарощуванню родючості ґрунтів, бо серед увібраних іонів є поживні елементи, оструктурювачі ґрунту, активатори біокаталітичних реакцій, регулятори лужно-кислотної рівноваги. ҐВК стає початковою ланкою трофічного ланцюга «ґрунт-рослина-тварина-людина (біогеохімічна фотографія ґрунту)». Енергетика ґрунтогенезу пов’язана з накопиченням у ґрунті разом і поряд з біофільними елементами біоенергетичного матеріалу, передусім його головного носія — гумусу (табл. 1). Засвоюючи при фотосинтезі 1 г-моль CO₂, рослина зв’язує 459 кДж космічної енергії сонячних фотонів. На зв’язування 1 г вуглецю (С) витрачається 38 кДж енергії. Якщо в середніх широтах у ґрунт потрапляє від 1 до 25 т вуглецю, зв’язаного з органічними речовинами, то у ньому акумулюється при цьому 19*10⁶— 40*10⁷кДж сонячної енергії. Ґрунти є акумулятором цієї біоенергії, яка фіксується живою речовиною та гумусом, утвореним за її участю і закріпленим в органо-мінеральних комплексах. Енергетичний баланс ґрунтогенезу включає такі блоки (В.Р. Волобуєв):

• витрати енергії на фізичне вивітрювання;
• екзогенна енергія розпаду мінералів при хімічному вивітрюванні (2,62 Дж/см²/рік);
• енергетична підтримка щорічного біопродукування (від 103 до 8200 Дж/см²/рік, залежно від природних зон), певна частка яких акумулюється в гумусі;
• витрати енергії на загальне випаровування (від 12 300 Дж/см²/рік — у тундрах до 246 000 Дж/см²/рік і більше — у вологих субтропіках);
• витрати енергії на механічну міграцію дрібнозему та солей;
• енергія, яка витрачається на теплообмін у системі ґрунт — атмосфера.

Отже, сумарний щорічний енерговнесок у ґрунтотворення різних природних зон досягає (кДж/см²): тундри і природні пустелі — 8 — 20; гумідні і семиаридні області помірного пояса — 40 — 160; гумідні області тропіків — 246 — 287. Витрати теплової енергії на ґрунтогенез у природних ландшафтах розподіляються в такій пропорції: сумарне випаровування : циклічні біопроцеси : незворотні реакції розпаду мінералів = 100 : 1 : 0,1. У культурних агроекосистемах це співвідношення модифікується залежно від кількості продукованої в агросфері біомаси та випаровування води.

Енергетичний баланс ґрунтотворення формується за рахунок енергетичних внесків усіх його учасників, проте його складання є непростим завданням. Так, кожен моль конституційної вологи, яка входить до складу кристалічних решіток мінералів і живої речовини, привносить 1542 Дж внутрішньої енергії, в середньорічному прирості біомаси широколистих лісів на 1 га накопичується 54,5 ц вуглецю (22*107 кДж/га), а в лучних степах — 2,5 ц (10*106 кДж/га). Загальний запас енергії, накопичуваної в біомасі суші, визначається в 6,15*1019 кДж, а в гумусовій оболонці Землі — 5,33*1019 кДж (В.Р. Волобуєв, В.А. Ковда). Енергія, сконцентрована в гумусі, кількісно значно поступається енергії кристалічних решіток ґрунтових мінералів, але саме вона набуває з часом найбільшого значення для будь-яких життєпроявів на планеті, розвитку ґрунтових процесів і біосфери загалом. Термодинаміка ґрунтогенезу відрізняється від класичної термодинаміки закритих систем саме відкритістю ґрунту, який безперервно обмінюється речовинами та енергією з іншими екосистемами та компонентами біосфери. Специфіка природного ґрунтотворення неодмінно є прив’язаною до епізодів локального зниження рівня ентропії, термодинамічно заданого проявами життєвих процесів на планеті Земля. Циклічність ґрунтогенезу зумовлена подвійним ритмом надходження на земну поверхню променистої енергії Сонця — добовим та річним. Удень здійснюється світлова реакція фотосинтезу, вночі — темнова, навесні оживають рослини, влітку вони активно вегетують, восени відмирають. Узимку (а в південних широтах — під час сухого періоду) ґрунтотворення загальмовується. Ґрунтогенез є чутливим екорежимним показником, що мобільно реагує на ритмічну періодику функціонування рослинних угруповань, в основу якої покладено вісім (зима, весна, літо, осінь та чотири перехідних між ними) періодів, кооперативно започаткованих космоенергетичною підтримкою Сонця. Легко вдається моніторити весняний (висхідний), літній (максимально біопродуктивний) та осінній (низхідний) періоди, з яких два (весна й осінь) є ключовими для БГЦ: навесні вони ускладнюються, а восени — спрощуються. Початок літнього (найпотужнішого) біопродукування та ініційованого ним ґрунтогенезу (з біосферно значущою родючістю) є реакцією БГЦ на щорічне наростання середньодобових температур. У серпні під впливом температурного (але протилежного за знаком весняному) екстремуму літні ґрунтовоценотичні структури ландшафтів починають руйнуватися, захоплюючи в низхідний полон деструкції всі ґрунтово-екологічні режими — від водно-повітряного до режимів трофності, галогенезу, типоморфних елементів тощо. Строкатий і, на перший погляд, незрозумілий хімізм ґрунтосфери неповторно відбивається в одному із притаманних конкретним ландшафтам станів (можливо, взагалі бiосферно унікальних).

Біогеохімія ґрунтогенезу коригується багаторічною циклічністю сонячної активності, від якої залежить багаторічний хід кількості атмосферних опадів, температури повітря тощо. Наприклад, рівень підґрунтових вод у колодязі В.В. Докучаєва в Кам’яному Степу коливається з амплітудою в 4 м впродовж 11-річного циклу: від 1,5 — 2,0 м в роки високих рівнів до 5 — 6 м — в роки низьких рівнів. При цьому ґрунт змінює чорноземно-лучний екологічний режим на лучно-чорноземний. Зрозуміло, що при цьому змінюється вологозабезпеченість фітоценозів і весь хід ґрунтотворення. Інші приклади свідчать про те, що:

• вологі й теплі періоди активізують синтез і розпад органічних речовин, сприяють розчиненню та виносу з ґрунту рухомих сполук;
• вологі та холодні періоди послаблюють перебіг усіх біологічних процесів, вносять певні корективи в процеси фізичні та фізико-хімічні, а в цілому гальмують розпад органічних речовин і сприяють їх консервації у вигляді торфу;
• сухі і теплі періоди посилюють випаровування ґрунтових розчинів, що сприяє засоленню ґрунтів. Динаміка азотних сполук (насамперед NO₃^- та NH₄⁺) має особливо яскраво виражену циклічність, прив’язану до циклічності мікробіологічної активності.

Чутливими до ритміки ґрунтогенезу є також тварини, які мешкають у ґрунті. При його висиханні або охолодженні вони загальмовуються, а з потеплінням і зволоженням знову підіймаються вверх, перемішуючи цим масу ґрунту та створюючи складну систему ходів, які суттєво впливають на водно-повітряний, сольовий, окисно-відновлювальний та інші режими ґрунтів.

Головні ґрунтотворники також мають свої цикли відновлення. Породи формуються впродовж десятків, а то й сотень тисяч років. Трави відмирають щороку, а газообмін і водообмін відбуваються всього за кілька годин. При цьому швидкі та багатократно повторювані цикли відновлення живої речовини накладаються на повільні цикли поновлення ґрунтотворних порід. З часом роль материнської літоматриці в ґрунтогенезі зменшується, зате яскравішою стає взаємодія компонентів з більш швидкими циклами відновлення. Викладене є справедливим для ґрунтів, не порушених прискореною ерозією. До того ж циклічність не означає замкненості.

Сільськогосподарське використання ґрунтів істотно змінює спрямованість ґрунтотворного процесу. Людина освоює цілинні ґрунти і створює сприятливі умови для посіву, росту, розвитку культурних рослин з метою отримання високих та доброякісних врожаїв. Як правило, при цьому порушується і змінюється динамічна, природна рівновага в ландшафті (геоекосистемі). Це спричинює, у свою чергу, зміну характеру масо- та енергоперенесення в геоекосистемі ґрунт— рослина, а також зміну режимів ґрунту, його структури тощо. Особливо помітною стає зміна мікрокліматичних умов, передусім у приземному шарі атмосфери, наприклад, при зрошенні, осушенні, інших меліоративних впливах, які різко змінюють температурний та водний режими. Вапнування, гіпсування, піскування, глинування, обробіток та інші прийоми дуже впливають на перебіг процесів ґрунтотворення. Терасування та вирівнювання полів видозмінюють рельєф, а з ним — і умови ґрунтотворення.

Для культурних ґрунтів чинник часу набуває нового статусу, оскільки тут домінантним стає не лише вік самого ландшафту, а й давність освоєння його ґрунтових, ценотичних та інших компонентів. Новоосвоєні (у тому числі рекультивовані) ґрунти істотно відрізняються від раніше розораних, багаторічно зрошуваних, осушених, а сезонні (весна — літо — осінь — зима з переходами між ними) цикли природного ґрунтогенезу переплітаються з циклами, зумовленими обробітком ґрунту, ротацією сівозмін, системами удобрення, хімічною меліорацією тощо.

Взагалі, з моменту освоєння цілини починається культурний процес ґрунтотворення (О.М. Гринченко, І.Ф. Гаркуша, Ф.І. Левін, В.А. Ковда) — один з найважливіших етапів антропогенно заданої еволюції ґрунтів та їх родючості. Його сутність визначається цілеспрямованим впливом антропогенних технологій на природний ґрунтогенез. Метою людини в такому разі є отримання високого врожаю. Про ґрунт при цьому нерідко забувають. Культурний же процес ґрунтотворення завжди передбачає турботу про ґрунт, зростання його родючості, охорону від деградації та забруднення. Суттю саме такого процесу є явища, які зумовлюють утворення глибокого, багатого на гумус, біоактивного, оструктуреного шару ґрунту. Такий шар забезпечує культурну рослину поживними речовинами, водою та іншими чинниками врожаю. Сама культурна рослина поряд з механічним обробітком та удобренням ґрунту стає найактивнішим чинником ґрунтогенезу, його прискорення та коригування.

Яскравий позитивний вплив на ґрунт має сумісне внесення органічних та мінеральних добрив. При цьому різко збільшуються чисельність та біологічна (ферментативна) активність корисної мікрофлори, еколого-біогеохімічний вплив якої на культурне ґрунтотворення залишається надто великим. Таким чином, розвиток культурного ґрунтогенезу стає залежним від рівня агротехніки, чергування культур, способів їх вирощування. Там, де землеробство є примітивним, освоєння цілинних ґрунтів супроводиться дегуміфікацією, руйнуванням зернистої структури, гальмуванням мікробіологічної діяльності, деградацією ґрунтів, їх забрудненням, зниженням родючості з фатальними не стільки для біосфери, як для самих людей наслідками.

Сучасні агротехнології передбачають систематичне внесення добрив (органічних і мінеральних), оптимізацію співвідношення орних, лучних, садових, лісових та інших угідь, запровадження ландшафтно-адаптованих сівозмін, сінокосо- та пасовищезмін тощо. Такі біосфероцентричні акції сприяють поліпшенню властивостей ґрунту і створюють у ньому екологічні режими, спрямовані на підвищення родючості ґрунтів, які отримують статус окультурених. У них акумулюються біофільні елементи, загальмовується руйнування органо-мінеральних речовин, створюються умови для запобігання вимиванню поживних речовин, колоїдів, регулюються (за деяким винятком) найважливіші ґрунтово-екологічні режими, а також реакція ґрунтового розчину, культивується глибокий орний (а нерідко й підорний) шар.

Загалом, розвиток ґрунтів під впливом їх сільськогосподарського використання слід розглядати як сучасний етап ґрунтогенезу, а господарську діяльність — як його найвпливовіший чинник. Суто факторний вплив людини стає особливо помітним у тих випадках, коли вона створює нові (штучні) ґрунти — в Голландії на відвойованих у моря територіях, при рекультивації земель на місці видобутку корисних копалин, при зміні природних чинників ґрунтогенез (материнської породи — глинуванням, піскуванням; рослинності — трав’янисті ценози на місці лісу; мезофільні луги замість гігрофільної рослинності боліт; клімату — при осушенні, зрошенні; рельєфу — внаслідок вирівнювання, терасування тощо). Чітким індикатором коригувального впливу на ґрунтогенез антропогенного чинника стає гумусовий режим як еколого-біогеохімічна основа родючості ґрунтів. Навіть за високої культури землеробства розорювання та сільськогосподарське використання найбільш гумусованих чорноземних ґрунтів неодмінно супроводиться збідненням їх органічними речовинами. Оцінити загальнобіосферні тенденції цього суто антропогенного феномена можна лише за умови його тривалого моніторингу сучасними аерокосмічними та комп’ютерними методами, які дають змогу проникнути в суть ґрунтово-екологічної та біогеохімічної неодинаміки окультурюваних ґрунтів.

Ґрунтогенез (ґрунтотворний процес) — це біогео-фізико-хімічний процес, що відбувається на поверхні земної суші під впливом космічної енергії Сонця та біоенергії живої речовини при взаємодії організмів і біоорганічних продуктів їх розпаду з мінеральними сполуками, водою, газами атмосфери, внаслідок чого формується біокосне ґрунтове тіло природи з притаманним йому генетичним профілем, біогеохімією, родючістю, інформативністю.

Сприйняття ґрунту в контексті докучаєвської парадигми «четвертого царства» природи як функції зазначеної сукупності ґрунтотворників, однозначно закладеної в матриці його еколого-еволюційного розвитку, дає змогу побачити в ньому найсуттєвіший з блоків біосфери, невідворотний наслідок тривалого функціонування in situ будь-якої з наземних екосистем, для яких ґрунт є матрицею, необхідним субстратом (трофічним фундаментом родючості біосфери), а для геосистем — покрівлею («of geoderma») з усіма облігатними атрибутами подібних екзогенних покривів.