Элементарные почвенные процессы (ЭПП) агрогенних дерново-подзолистых и черноземных почв Лесостепи и Полесья Украины

За матеріалами великомасштабного обстеження ґрунтів території України, яке проводили в 1957-1961 рр. під керівництвом тодішнього Науково-дослідного інституту ґрунтознавства (тепер: ННЦ «Інститут ґрунтознавства і агрохімії імені О. Н. Соколовського») і подальших повторних обстежень ґрунтів, проведених «Укрземпроектом», було виділено близько 800 видів ґрунтів. Якщо до цієї кількості ґрунтів додати їх підрозділи за гранулометричним складом (різновиди) і материнськими породами (розряди), то кількість ґрунтів у межах України зростає майже до трьох тисяч. Кожний ґрунт має «своє обличчя – профіль», а головне – родючість. Тому потрібно мати надійні методи діагностики, які дозволяють раціонально і продуктивно використовувати ґрунтовий покрив конкретних територій. Важлива роль у визначенні головного питання держави, а саме: напряму розвитку ґрунтотворного процесу і родючості ґрунтів, їх діагностики належить елементарним ґрунтовим процесам (Никитин, 1986; Тихоненко,2015; Тихоненко, 2016).

Учення про ЕҐП, розроблене в наукових працях С. С. Неустроєва (Неуструев, 1922), С. О. Захарова (Захаров, 1927), Б. Б Полинова (Полынов, 1953), О. А Роде (Роде, 1947), І. П Герасимова (Герасимов, 1973), Б. Г. Розанова (Розанов, 1988), В. О. Таргульяна (Таргульян, 1989) та інших, дозволяє розшифрувати складну природу ґрунтів, особливо агрогенних, які мають, як правило, полігенетичну природу. Під дією конкретних процесів ґрунтотворення (підзолистого, чорноземного, солонцьового, буроземного, болотного тощо) утворюються, по-перше, профіль ґрунтів, а по-друге, формуються їхні хімічні, фізичні, фізико-хімічні показники, які визначають різну родючість ґрунтів.

Профіль ґрунту – це якісно нове утворення, яке дозволяє чітко виділяти ґрунт як особливе, природне, «біокосне» за В. І. Вернадським, тіло, у складі гіпергенних утворень на поверхні Землі. Він (профіль) фіксує не тільки напрямок й інтенсивність дії ґрунтотворного процесу, але й еволюційні зміни, що відбуваються в часовому вимірі, під впливом чинників ґрунтотворення, особливо біосу, клімату і виробничої діяльності людини. Розшифрувати генетичну суть кожного ґрунту і його профіль можливо різними шляхами, а саме: аналіз макро- і мікроморфології, хімічних, фізичних показників, біології ґрунту тощо. Але з генетичних позицій відмічені показники формуються під дією комплексу ЕҐП, що утворюють генетичні горизонти ґрунтів і конкретні їх профілі. Тепер виділяють горизонто- і профілеутворювальні ЕҐП. Кожному ґрунту характерній набір (комплект) ЕҐП, які формують профіль ґрунту. За комплектом ЕҐП можливо діагностувати конкретні ґрунти та їх класифікаційний підрозділ.

Ця наукова стаття присвячена ролі ЕҐП у діагностиці автоморфних дерново-підзолистих і чорноземних ґрунтів, які відповідно розвиваються в лісових, цілинно-степових і агрогенних (орних) геоекосистемах.

Добре відомо, що дослідження природи ґрунтів, еволюції їх головних фізичних, хімічних, фізико-хімічних характеристик тощо, а також класифікаційна проблематика, в основному, проводилася на природних (лісових, цілинно-трав’яних, лучних, тощо) ґрунтах. Тепер ґрунти природних екосистем перейшли в наступний етап свого розвитку: етап агрогенної еволюції у складі агроекосистем, адже середня розораність ґрунтів України сягає 70-80 %, а чорноземів 74-91 %. Тому антропогенні (орні) ґрунти представляють велику групу ґрунтів, що утворилися із природних практично в усіх природно-кліматичних зонах. Процеси перетворення агрогенних ґрунтів, їх трансформація прямо або опосередковано пов’язані з виробничою діяльністю людини. Вона проявляється в корекції природного ґрунтотворного процесу, що обумовлює затримку або прискорення інтенсивності розвитку ґрунтових процесів, поступового формування нових агрогенних ґрунтів, які, часто, не мають аналогів у системі зональних ґрунтів. Зрозуміло, що поступові зміни, які відбуваються в агрогенних ґрунтах, призводять до формування відповідних змін у профілі ґрунтів, що знаходить відображення у складі і характери ЕҐП.

Розглянемо в порівняльному плані профілі і склад ЕҐП природних і орних (агрогенних) дерново-підзолистих ґрунтів.

Як відомо, дерново-підзолисті ґрунти утворюються під дією підзолистого (кислотного) процесу ґрунтотворення, як головного, і трьох важливих, але не основних процесів: а) дернового, б) лесиважу (Нецветов, 2009), г) спорадичного, сезонного, контактного оглеєння (псевдоглей), які обумовлюють формування ґрунтів з різко диференційованим за елювіально-ілювіальним типом текстурний профіль. Він має таку будову: Но+НЕ+Е+І+ІР+Р*(А₀+А, А₂+А₂+В₁+В₁С+С)**.

Підзолистий процес ґрунтотворення реалізується через такі ЕҐП: 1) підстилкоутворення; 2) гуміфікація; 3) гуміфіксація; 4) кислотний гідроліз мінеральної і органічної частин ґрунту; 5) лесиваж; 6) контактне, сезонне оглеєння (псевдоглей); 7) Fе-, Al-елювіальні; 8) глинисто-елювіальні; 9) гумусово-елювіальні; 10) глинисто-ілювіальні; 11) Fe-, Al-ілювіальні; 12) глиноутворення (синтез і ресинтез глинистих мінералів).

В агрогенних екосистемах за умов розорювання (обробітку) та вирощування сільськогосподарських рослин утворюється такий профіль орних дерново-підзолистих ґрунтів (агродерново-пізолистих): Не_орн.+Не_{підорн.}+Eh+І(h)+ І+ІР+Р (А₁А₂+А₁А₂+А₂h+B₁h+В₁+B₁C+C) під впливом природних згаданих вище ЕГП, інтенсивність дії яких різко знижується, а штучних «неспецифічних» (Никитин, 1986) EҐП зростає: 1) агротурбація (розорювання та обробіток ґрунтів); 2) утворення орного шару (горизонту); 3) утворення підорного шару; 4) утворення плужної підошви; 5) штучно-меліоративні при вапнуванні; 6) штучно-акумулятивні при внесенні органічних, мінеральних добрив, заорюванні соломи, сидератів; 7) штучне забруднення важкими металами, пестицидами; 8) агротехнічна дефляція (Тихоненко, 2015).

Агрогенне ґрунтотворення розпочинається зі зміщення таких ЕҐП, як подстилко- і дерниноутворення, що призводить до зміни водного, температурного, газового, енергетичного тощо режимів нових орних ґрунтів (агроґрунтів). Різко змінюється біологічний колообіг хімічних (поживних) елементів. Розорювання, обробіток ґрунту в ході вирощування с.-г. рослин обумовлює механічне перемішування ґрунтової маси верхніх генетичних горизонтів (НЕ, Е, І) і викликає порушення природної будови профілю ґрунтів.

Штучно-акумулятивні ЕҐП за умов внесення органічних і мінеральних добрив, Cа-вмісних сполук (вапно, гіпс, крейда, мергель, дефекат тощо), зміна природної лісової рослинності культурною (с.-г. рослини), заорювання рослинних решток, соломи, сидератів тощо призводить до поступового перетворення ґрунтової маси, зміни природних процесів, режимів і заміна їх новими агрогенними. Відбувається структурна, екологічна реорганізація ґрунтової маси: водно-фізичних, хімічних, фізико-хімічних, біологічних показників ґрунтів. Фактично поступово змінюється природний ґрунтотворний процес на агрогенний.

В агрогенних (орних) ґрунтах різко зростають акумулятивний і адекватно знижується інтенсивність елювіальних ЕҐП дерново-підзолистих ґрунтів. Головна мета окультурювання полягає у зміні дії природного (елювіального за змістом) ґрунтоутворення, що формує природні дерново-підзолисті ґрунти, на акумулятивне шляхом проведення комплексу меліоративних, агротехнічних та інших заходів, що значно підвищують родючість ґрунтів. За даними досліджень Т.Н. Кулаковської (Кулаковская, 1978), під час окультурювання дерново-підзолистих ґрунтів Білорусії врожайність ячменю (ц/га) була така: перший рік розорювання лісових ґрунтів – 5; слабоокультурені – 10…12; середньоокультурені – 20…25; сильноокультурені – 30…40. Кількість гумусу (за Тюріним, %) змінювалася відповідно так: під лісовими ґрунтами – до 1; слабоокультурені – 1,5…2,0; середньоокультурені – 2,0…3,0; сильноокультурені – 3,0…3,5, а величина рНсол. змінилася з 3,3 (лісові ґрунти) до 5,0-5,5 (сильно окультурені). Фактично природні дерново-підзолисті ґрунти під впливом агрогенного ґрунтотворення перейшли в новий агрогенний тип ґрунтів – агродерново-підзолисті.

Рушійною силою цього агрогенного ґрунтогенезу є виробнича діяльність людини, а ґрунтові процеси і режими контролюються чинниками довкілля, особливо кліматом. При цьому потрібно зазначити, що для природних ґрунтів характерним є поступовий і незворотній напрям еволюції і самовідновлення, а в агрогенних ґрунтах процес самовідновлення постійно знижується в дії, або взагалі руйнується без постійного регулювального впливу людини (внесення добрив, меліорантів, обробіток ґрунту тощо). Такий підхід відрізняє розвиток агрогенних ґрунтів від природних, що знаходить відображення у комплексі ЕҐП, будові профілю, фізичних, хімічних, фізико-хімічних тощо характеристик ґрунтів. Ці показники фактично фіксують новий агрогенно-акумулятивний тип ґрунтотворення, дія якого з часом зростає, а підзолотворення затухає. Тому всі ґрунтові характеристики окультурених ґрунтів (особливо сильноокультурених) різко відрізняються від природних аналогів. Фактично в еволюційному плані природні дерново-підзолисті ґрунти поступово переходять у новий агрогенний тип ґрунтів – агродерново-підзолисті.

Розглянемо профілі й комплект ЕҐП цілинних і орних чорноземів, тобто ґрунтів природного акумулятивного типу ґрунтотворення.

Профіль цілинного чорнозему, як відомо, має таку будову: Нс+Н/k+Нрk+НРk+Рk (Ас+А+В+ВC+С), який сформувався під дією таких ЕҐП: 1) повстиноутворення; 2) дерниноутворення; 3) гуміфікація; 4) гуміфіксація; 5) біотурбація; 6) карбонатизація (СаСО₃); 7) слабке глиноутворення.

У процесі розорювання і вирощування сільськогосподарських рослин формується такий профіль орного чорнозему (агрочорнозему): Н_орн.+Н_{підорн.}+Нрk+НРk+Рk (А_орн.+А_підрн.+В+ВС+С). Його сформували такі ЕҐП: 1) гуміфікація; 2) гуміфіксація; 3) агротурбація (обробіток ґрунту); 4) біотурбація; 5) утворення орного шару; 6) утворення плужної підошви; 7) утворення підорного шару; 8) штучно-акумулятивні «неспецефічні» (Никитин, 1986) ЕҐП при внесенні органічних і мінеральних добрив, заорюванні пожнивних решток, соломи тощо; 9) штучно-акумулятивні ЕҐП при внесенні сполук що містять Са; 10) підкислення (підлуговування) при внесенні мінеральних добрив; 11) штучне забруднення важкими металами, пестицидами тощо; 12) агротехнічна дефляція (2-5 т/га пилу за вегетаційний період; 13) слабке глиноутворення.

Отже, набір (комплект) ЕҐП відображає розвиток орних (агрогенних) чорноземів за агрогенно-акумулятивним типом ґрунтотворення, який формує агрочорноземи. Профіль агрочорноземів акумулятивний, але на відміну від природних аналогів має орний горизонт (шар), який діагностує агрочорноземи. У профілі агрочорноземів відсутній горизонт трав’яної повстини, горизонт дернини, а при обробітку ґрунту відбувається механічне перемішування маси генетичних (верхніх) горизонтів. Це все надає основу для трактування того, що в с.-г. використанні (розорювання, обробіток, внесення органічних і мінеральних добрив, меліорантів, заорювання рослинних решток, соломи, сидератів тощо), екологічний реорганізацій ґрунтового тіла, зміні ґрунтових режимів (енергетичного, водного, газового, окисно-відновного, кислотно-лужного, поживного тощо) утворюється агрогенний, акумулятивний профіль агрочорноземів, для якого характерний набір (комплект) елементарних ґрунтових процесів, що виокремлює агрогенні ґрунти від природних (цілинних).

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ / REFERANCES
• Герасимов И. П. Элементарные почвенные процессы как основа для генетической диагностики почв / И. П. Герасимов // Почвоведение. – 1973. – № 5. – С. 7–16. Gerasimov I. Р., 1973, "Elementary soil processes as a basis for genetic diagnostics of soils", Soil Science, № 5, рр. 7–16.
• Захаров С. А. Курс почвоведения: учебник / С. А. Захаров. – М.-Л.: Госиздат, 1927. – 438 с. Zakharov S. A., 1927, "Course of Soil Science: textbook", M.-L., Gosizdat, 438 p.
• Кулаковская Т. Н. Почвенно-агрохимические основы получения высоких урожаев / Т. Н. Кулаковская. – Минск: Урожай, 1978. – 272 с. Kulakovskaya T. N., "Soil-agrochemical basis for obtaining high yields", Minsk, Harvest, 272 p.
• Нецветов М. В. Миграционное перемещение нано- и микрочастиц в почве/ М. В. Нецветов // Ґрунтознавство – 2009. – № 1-2(14), Т. 10 – С. 44–48. Netsvetov M. V., 2009, "Migrational movement of nano-and microparticles in soil", Soil Science, № 1-2 (14), Vol. 10, pp. 44–48.
• Неуструев С. С. Почвы и циклы ерозии / С. С. Неуствуев // Географ. вест. – 1922. – Т. 1, Вып. 2-3. – С. 12–25. Neustruev S. S., 1922, "Soil and Erosion Cycles", Geograf., Vol. 1, Iss. 2-3, pp. 12–25.
• Никитин Б. А. Окультуривание пахотных почв, Нечерноземья и регулирование их плодородие / Б. А. Никитин. – Л.: Агропромиздат, 1986. – 277 с. Nikitin B. A., 1986, "Cultivation of arable soils, Non-Black Earth Region and regulation of their fertility", L., Agropromizdat, 277 p.
• Полынов Б. Б. Основы построения генетической классификации почв/ Б. Б. Полынов// Тр. МАП. Советская секция. – М.-Л., 1953. – Т. 2. – С. 3–12. Polynov B. B., 1953, "Bases of the construction of genetic classification of soils", Tr. MAP. The Soviet section, M.-L., Vol. 2, pp. 3–12.
• Роде А. А. Почвообразовательный процесс и эволюция почв / А. А. Роде. – М.: География, 1947. – 142 с. Rode A. A., 1947, "Soil-forming process and soil evolution", Moscow, Geography, 142 p.
• Розанов Б. Г. Почвы и почвообразование / Б. Г. Розанов, В. А. Ковда. – М.: Высшая школа, 1988. – Ч. 1-2. – 706 с. Rozanov B. G., Kovda V. A., 1988, "Soils and soil formation", Moscow, Higher School, Part 1-2, 706 p.
• Таргульян В. О. Экспериментальные исследования педогенеза, ограничение, перспективы / В. О. Таргульян, А. Д. Фокин, Т. А. Соколова, С. А. Шоба // Почвоведение. – М., 1989. – 41 с. Targulian V. O., Fokin A. D., Sokolova T. A., Shoba S. A., 1989, "Experimental studies of pedogenesis, limitation, prospects", Soil Science, Moscow, 41 p.
• Тихоненко Д. Г Головні закономірності розвитку агрогенних ґрунтів України/ Д. Г. Тихоненко // Вісн. ХНАУ ім. В. В. Докучаєв. Сер. «Ґрунтознавство, агрохімія, землеробство, лісове господарство, екологія ґрунтів». – 2015. – № 2. – С. 6–9. Tikhonenko D. G., 2015, "Main regularities of development of agro-soil soils of Ukraine", Vysn. KhNAU named after. V. V. Dokuchaev, Sir "Soil science, agrochemistry, agriculture, forestry, ecology of soils", Kh., Vol. 2, pp. 6–9.
• Тихоненко Д. Г. Класифікація ґрунтів України / Д. Г. Тихоненко // Посібник хлібороба. – К., 2016. – № 1. – С. 73–76. Tikhonenko D. G., 2016, "Classification of Soils of Ukraine", The Manager of the Grower, Kiev, Vol. 1, pp. 73–76.