Грунт

Грунт , особлива природна освіта, що володіє рядом властивостей, властивих живій і неживій природі; складається з генетично зв'язаних горизонтів (утворюють грунтовий профіль), що виникають в результаті перетворення поверхневих шарів літосфери під спільною дією води, повітря і організмів; характеризується родючістю (див. Родючість грунту ) . Представлення о П. як про самостійний природний тель з особливими властивостями, що відрізняють його від материнської (грунтоутворюючою) породи, що розвивається в результаті взаємодії чинників грунтоутворення, було створено в останній чверті 19 ст В. В. Докучаєвим — засновником сучасного грунтознавства. До цього П. зазвичай розглядали як одне з геологічних утворень. Родючість грунту, тобто здатність забезпечувати рослини водою і їжею, дозволяє їй брати участь в відтворенні біомаси (див. також Біологічна продуктивність ) . Природну родючість має різний рівень, залежний від складу і властивостей П. і чинників грунтоутворення. Під впливом агротехнічних, агрохімічних і меліоративних дій П., що є в сільському господарстві основним засобом виробництва (див. Земля як засіб виробництва), набуває ефективне, або економічне, родючість, показником якої служить врожайність з.-х.(сільськогосподарський) культур.

  Основні чинники грунтоутворення — клімат, материнська порода, рослинний і тваринний світ, рельєф і геологічний вік території, а також господарська діяльність людини. Клімат впливає на характер вивітрювання гірських порід, впливає на тепловий і водний режими П., обумовлюючи проходящие в ній процеси і їх інтенсивність, і в значній мірі визначає рослинний покрив і тваринний світ. Материнська порода в процесі грунтоутворення перетворюється на П. От її гранулометричного (механічного) складу і структурних особливостей залежать фізичні властивості П. — водо- і повітропроникність, водоутримуюча здатність і пр., а отже, водний режим грунту, тепловий режим грунту, повітряний режим, швидкість пересування речовин в П. і ін. Мінералогічний склад материнської породи визначає мінералогічний і хімічний склад П. і первинний вміст в ній елементів живлення для рослин. Рослинність безпосередньо впливає на П.: коріння спушує і оструктурівают грунтову масу, витягують з неї мінеральні елементи. У природних умовах мінеральні і органічні речовини поступають в П. і на її поверхню у вигляді кореневого і наземного опада. Річна кількість опада змінюється приблизно від 5—6 ц/га в пустелях і 10 ц/га в арктичній тундрі до 250 ц/га у вологих тропічних лісах. Різний і якісний склад опада: його зольність змінюється від 1 до 15%. У П. опад піддається дії мікрофлори, що мінералізує до 80—90% його маси і що бере участь в синтезі гумусових речовин, які утворюються з продуктів розпаду і мікробних метаболітов. Представники тваринного світу (головним чином безхребетні, такі, що живуть у верхніх горизонтах П. і в рослинних залишках на поверхні) в процесі життєдіяльності значно прискорюють розкладання органічних речовин і сприяють формуванню органо-мінеральніх грунтових агрегатів, тобто структури П. Основноє вплив рельєфу полягає в перерозподілі по земній поверхні кліматичних (волога, тепло і їх співвідношення) і ін. чинників формування П. Время розвитку зрілого грунтового профілю для різних умов — від декількох сотень до декількох тисяч років. Вік території взагалі і П. зокрема, а також зміни умов грунтоутворення в процесі їх розвитку роблять істотний вплив на будову властивості і склад П. Прі схожих географічних умовах грунтоутворення П., що мають неоднаковий вік і історію розвитку, можуть істотно розрізнятися і належати до різних класифікаційних груп. Господарська діяльність людини впливає на деякі чинники грунтоутворення, наприклад на рослинність (вирубка лісу, заміна його трав'янистими фітоценозами і ін.), і безпосередньо на П. шляхом її механічної обробки (див. Обробка грунту ), меліорації, внесення мінеральних і органічних добрив і т.п. При відповідному поєднанні цих дій можна напрямлено змінювати почвообразовательний процес і властивості П. У зв'язку з інтенсифікацією сільського господарства вплив людини на грунтові процеси безперервно зростає.

  Склад і властивості грунту. П. складається з твердої, рідкої, газоподібної і живої частин. Співвідношення їх неоднаково не лише в різних П., але і в різних горизонтах однієї і тієї ж П. Закономерно зменшення вмісту органічних речовин і живих організмів від верхніх горизонтів П. до ніжнім і збільшення інтенсивності перетворення компонентів материнської породи від нижніх горизонтів до верхніх. У твердій частині переважають мінеральні речовини. Первинні мінерали (кварц, польові шпати, рогові обманки, слюда і ін.) разом з уламками гірських порід утворюють крупні фракції; вторинні мінерали (гідрослюди, монтморіллоніт, каолініт і ін.), що формуються в процесі вивітрювання, — тонші. Рихлість складання П. обумовлюється полідисперсністю складу її твердої частини, що включає частки різного розміру (від колоїдів грунту, вимірюваних сотими долями мк, до уламків діаметром в декілька десятків см ) . Основну масу П. складає зазвичай мелкозем — частки менше 1 мм. Гранулометричний склад П. визначається відносним вмістом в ній часток різної величини, що об'єднуються в групи — гранулометричні фракції. У СРСР прийнята наступна класифікація грунтових часток за розмірами:

Залежно від співвідношення фізичної глини (часток дрібніше за 0,01 мм ) і фізичного піску (більше за 0,01 мм ) П. по гранулометричному складу розділяють на групи (різновиди): пісок рихлий і зв'язний, супісок, суглинок легкий і середній глина легка, середня і важка. Детальніше ділення проводять по переважанню серед часток гравію, піску, крупного пилу, пилу і мула. У СРСР частіше застосовують класифікацію П. за гранулометричним складом, запропоновану Н. А. Качинським.

  Тверді частки в природному заляганні заповнюють не весь об'єм грунтової маси, а лише деяку його частина; ін. частину складають пори — проміжки різного розміру і форми між частками і їх агрегатами. Сумарний об'єм пір називається пористістю П. Для більшості мінеральних П. ця величина варіює в межах від 40 до 60%. У органогенних (торф'яних) П. вона зростає до 90%, в заболочених, обглеєних, мінеральних — зменшується до 27%. Від пористості залежать водні властивості П. (водопроникність, водопідіймальна здатність, вологоємкість) і щільність П. В порах знаходяться грунтовий розчин і грунтове повітря. Співвідношення їх безперервно міняється унаслідок вступу в П. атмосферу опадів, інколи зрошувальних і грунтових вод, а також витрати вологи — грунтового стоку, випару, десукциі (відсмоктування корінням рослин) і ін. Поровоє простір, що звільняється від води, заповнюється повітрям. Цими явищами визначається повітряний і водний режими грунту. Чим більше пори заповнено вологою, тим скрутніше газовий обмін (особливо О ₂ і СО ₂ ) між П. і атмосферою, тим повільніше протікають в грунтовій масі процеси окислення і швидше — процеси відновлення. У порах також мешкають грунтові мікроорганізми. Щільність П. (або об'ємна маса) в непорушеному складанні визначається пористістю і середньою щільністю твердої фази. Щільність мінеральних П. від 1 до 1, 6 г/см ³ , рідше 1,8 г/см ³ , заболочених обглеєних — до 2 г/см ³ , торф'яних — 0,1—0,2 г/см ₂ .

  З дисперсністю зв'язана велика сумарна поверхня твердих часток: 3—5 м ² /г в піщаних П., 30—150 м ² /г в супіщаних і суглинних, до 300—400 м ² /г в глинистих. Завдяки цьому грунтові частки, особливо колоїдна і мулиста фракції, володіють поверхневою енергією, яка виявляється в поглинювальній здатності грунту (див. також Грунтовий поглинаючий комплекс ) і буферній грунту .

  Мінералогічний склад твердої частини П. багато в чому визначає її родючість. Органічні часток (рослинні залишки) міститься небагато, і лише торф'яні П. майже повністю складаються з них. До складу мінеральних речовин входять: Si, Al, Fe, До, N, Mg, Ca, Р, S; значно менше міститься мікроелементів : Cu, Мо, I, В, F, Pb і ін. (див. також Біогеохімічні провінції ) . Переважна більшість елементів знаходяться в окисленій формі. У багатьох П., переважно в П. недостатньо зволожуваних територій, міститься значна кількість Caco ₃ (особливо якщо П. утворилися на карбонатній породі), в П. посушливих областей — Caso ₄ і ін. легше розчинні солі; П, вологих тропічних областей збагачені Fe і Al. Проте реалізація цих загальних закономірностей залежить від складу грунтоутворюючих порід, віку П., особливостей рельєфу, клімату і т.д. Наприклад, на основних вивержених породах формуються П. багатші Al, Fe, лужноземельними і лужними металами, а на породах кислого складу — Si. У вологих тропіках на молодих корі вивітрювання П. значно бідніше оксидами заліза і алюмінію, чим на більш древніх, і за змістом схожі с П. помірних широт. На крутих схилах, де ерозійні процеси вельми активні, склад твердої частини П. трохи відрізняється від складу грунтоутворюючих порід. У засолених грунтах міститься багато хлоридів і сульфатів (рідше нітратів і бікарбонатів) кальцію, магнію, натрію, що пов'язане з вихідною засоленностью материнської породи, зі вступом цих солей з грунтових вод або в результаті грунтоутворення.

  До складу твердої частини П. входить органічна речовина, основна (80—90%) частина якої представлена складним комплексом з гумусових речовин, або гумусу . Органічна речовина складається також із з'єднань рослинного, тваринного і мікробного походження, що містять клітковину, лігнін, білки, цукру, смоли, жири, дубильні речовини і т.п. і проміжні продукти їх розкладання. При розкладанні органічних речовин в П. азот, що міститься в них, переходить у форми, доступні рослинам. У природних умовах вони є основним джерелом азотного живлення рослинних організмів. Багато органічних речовин беруть участь в створенні органо-мінеральніх структурних отдельностей (грудочок). Що виникає т.ч. структура П. багато в чому визначає її фізичні властивості, а також водний, повітряний і тепловий режими. Органо-мінеральні з'єднання представлені солями, глинисто-гумусовими комплексами, комплексними і внутрішньокомплексними (хелати) з'єднаннями гумусових кислот з рядом елементів (у їх числі Al і Fe). Саме у цих формах останні переміщаються в П.

  Рідка частина, тобто грунтовий розчин, — активний компонент П., що здійснює перенесення речовин усередині неї, винесення з П. і постачання рослин водою і розчиненими елементами живлення. Зазвичай містить іони, молекули, колоїди і крупніші частки, перетворюючись інколи на суспензію.

  Газоподібна частина, або грунтове повітря, заповнює пори, не зайняті водою. Кількість і склад грунтового повітря, в яке входять N ₂ O ₂ , Co ₂ , леткі органічні сполуки і пр., не постійні і визначаються характером безлічі що протікають в П. хімічних, біохімічних, біологічних процесів. Наприклад, кількість Co ₂ в грунтовому повітрі істотно міняється в річному і добовому циклах унаслідок різної інтенсивності виділення газу мікроорганізмами і корінням рослин. Газообмін між грунтовим повітрям і атмосферою відбувається переважно в результаті дифузії Co ₂ з П. в атмосферу і O ₂ в протилежному напрямі.

  Жива частина П. складається з грунтових мікроорганізмів (бактерії, гриби, актиноміцети, водорості і ін.) і представників багатьох груп безхребетних тварин — простих, черв'яків, молюсків, комах і їх личинок, риючих хребетних і ін. ( див. Грунтова фауна ) . Активна роль живих організмів у формуванні П. визначає приналежність її до біовідсталих природних тіл — найважливішим компонентам біосфери.

  Процеси в грунті. В процесі грунтоутворення материнська порода розчленовується на грунтові горизонти, які утворюють грунтовий профіль . В поверхневих горизонтах накопичуються органічна речовина, азот і фосфор, обмінні з'єднання алюмінію, кальцію, магнію, калія, натрію; у багатьох випадках відбувається втрата силікатних з'єднань (за винятком кремнезему у формі кварцу). Під впливом чинників грунтоутворення в П. протікають всілякі процеси, які можна об'єднати в наступні основні групи: 1) обмін речовинами і енергією між П. і ін. природними тілами; 2) процеси перетворення речовин і енергії, що відбуваються в самому грунтовому тілі без переміщення речовин; 3) процеси пересування речовин і енергії в П. (див. також Круговорот речовин на Землі). До першої групи відносять: багатобічний обмін газами, вологою і твердими частками в системі атмосфера — П. — рослинність (надземні органи); двосторонній обмін газами і вологою з розчиненими в ній речовинами в системі П. — грунт (породи, що залягають під П., включаючи грунтоутворюючу і підстилаючу); обмін коротко- і довгохвильовою радіацією в системі сонце — рослинність — П. — атмосфера — космічний простір; багатобічний обмін тепловою енергією в системі атмосфера — рослинність — П. — грунт; двосторонній обмін зольними речовинами, з'єднаннями азоту, Co ₂ і O ₂ в системі П. — вища рослинність; переважно однобічний вступ вологи з П. в рослини (через коріння); однобічний вступ в П. органічної речовини, синтезованої вищими рослинами, несучої в собі закумульовану енергію. Друга група включає величезну кількість вельми всіляких процесів: розкладання органічних сполук і синтез гумусових речовин; синтез і розпад мікробної плазми; освіта і розпад органо-мінеральніх з'єднань, тобто процеси, пов'язані з круговоротом вуглецю (розкладання вуглеводів, дубильних речовин, лігніну і ін.); процеси, пов'язані з круговоротом азоту, — амоніфікація, нітріфікация і денітрифікування, фіксація атмосферного азоту (див. Азотфіксация ) ; розкладання і перетворення первинних і вторинних мінералів і синтез вторинних; окислення і відновлення, особливо заліза і марганцю; замерзання і відтавання грунтової вологи, її внутрігрунтовий випар, конденсація і т.д. Третя група: пересування грунтового повітря під впливом змінного тиску і температури; дифузне пересування газів і водяної пари, пересування грунтового розчину під дією сили тяжіння, капілярних, сорбційних і осмотичних сил; пересування грунтової маси риючими тваринами, під впливом тиску коріння і ін.

  Грунтові процеси протікають в тісному взаємозв'язку і взаємозалежності, охоплюючи всю грунтову товщу або зосереджуючись в окремих частинах. Відбуваються вони в гравітаційному полі Землі, мають циклічний характер, зв'язаний з циклічністю вступу на поверхню П. радіаційної енергії (добові, річні і багатолітні цикли) і з біологічною циклічністю живих організмів. Циклічність процесів не означає повного повернення П. у вихідний стан. Результати циклічних процесів, що відбуваються в грунтовій масі з самого початку формування, і визначають становлення, розвиток і еволюцію П. Существо процесів, їх інтенсивність в різних об'ємах П. неоднакові, великий вплив на них надає глибина від поверхні. П. як відкрита система пов'язана також з ін. природними системами (атмосферою, грунтом, живими організмами) взаємним і багатобічним обміном речовин.

  Сукупності процесів формування певних грунтових горизонтів отримали найменування елементарних грунтових процесів: утворення степової повсті, лісової підстилки, торфу (накопичення органічних залишків на поверхні П.); гумусово-акумулятивний процес (накопичення органо-мінеральніх з'єднань і зольних елементів у верхніх горизонтах); засолення П. (пересування солей в розчиненому стані з подальшим випаданням з розчину); розселення (винесення розчинених солей в нижні горизонти або за межі П.); оглініваніє, тобто перетворення первинних мінералів на вторинні глинисті мінерали (розкладання первинних мінералів і синтез вторинних); іллювіальниє процеси (розчинення різних речовин у верхніх горизонтах П., переміщення розчинів в глибші горизонти з осадженням деяких речовин і їх акумуляцією); лессиваж — пересування під впливом сили тяжіння найдрібніших твердих часток у складі суспензії; обглеювання (відновлення елементів із змінною валентністю, в першу чергу заліза і марганцю, і пов'язане з цим обесструктуріваніє грунтової маси), осолонцювання, осолодіння, опідзолювання, ожелезненіє, ферралітізация, педокріогенез і ін.

  Основні типи грунтів і їх поширення. Мінливість в просторі і в часі чинників грунтоутворення, а отже, і процесів, що відбувалися в П. у минулому і що здійснюються в сьогоденні, обумовлює велика різноманітність їх в природі. До Докучаєва П. класифікували по окремих властивостях — хімічному складі, гранулометричному складі і ін. У основі сучасної генетичної класифікації П. лежить будова грунтового профілю, що відображає сукупність процесів становлення, розвитку, еволюції П. і їх режими. Основна класифікаційна одиниця — генетичний тип. Докучаєвим виділялося 10 грунтових типів, в сучасних класифікаціях — більше 100. Типів підрозділяють на підтипи, пологи, види, різновиди, розряди і об'єднують в класи, ряди, формації, генерації, сімейства, асоціації і т.п. Принцип об'єднання грунтових типів у вищі одиниці в різних класифікаціях неоднаковий: екологічний — за умовами грунтоутворення, еволюційно-генетичний (або історіко-генетічній) — по зв'язках між групами П. профільно-генетичний — по будові грунтових профілів, їх генезису і ін. Важливою частиною грунтової класифікації є діагностика П. — система об'єктивних ознак, що дозволяють розділяти їх на всіх таксономічних рівнях класифікації. Особливе значення мають діагностичні ознаки для визначення типів і нижчих таксономічних одиниць, т.к. на більшості грунтових карт виділяють саме їх ареали. Велике практичне значення мають прикладні (агропроїзводственниє, меліоративні, лесоводственниє і ін.) угрупування грунтів.

  Єдина міжнародна класифікація П. не розроблена. Створено значне число національних грунтових класифікацій; деякі з них (СРСР, США, Франція) включають все П. світу. Перша спроба створення світової системи П. зроблена ФЛО — ЮНЕСЬКО (1968—74) при складанні Міжнародної грунтової карти світу.

  грунтова карта світу (см. карту ), що Додається, складена на основі класифікації П., розробленої в СРСР. Переважаюча частина суші зайнята порівняно обмеженим числом грунтових груп, переважних типів (виділені на карті), які відносилися В. В. Докучаєвим і Н. М. Сибірцевим до групи т.з. зональних П., виникаючих під впливом типового для кожної природної зони грунтоутворення. Характер розміщення зональних П. на поверхні суші обширними смугами — зонами, витягнутими уздовж смуг з близьким атмосферним зволоженням (у областях з недостатнім зволоженням) і з однаковою річною сумою температур (у областях з достатнім і надлишковим зволоженням), створює основну закономірність просторового розподілу П. на рівнинних територіях — горизонтальну грунтову зональність (широтну або мерідіанальную). Наприклад, на Східно-європейській рівнині виразно виражені широтні зони тундрових грунтів, підзолистих грунтів, сірих лісових грунтів, чорноземів, каштанових грунтів, бурих пустинно-степових грунтів . Ареали підтипів зональних П. розташовуються усередині зон також паралельними смугами, що дозволяє виділити грунтові підзони. Так, зона чорноземів підрозділяється на підзони вилужених, типових, звичайних і південних чорноземів, зона каштанових грунтів — на червоно-коричневих, каштанових і світло-каштанових.

  В роботах І. П. Герасимова і інших учених були встановлені закономірні зміни властивостей П. усередині зон і підзон, пов'язані із змінами клімату і деяких ін. біоклиматичних умов. Це явище отримала назва провінціальності і фациальності і дозволило виділити усередині зон і підзон провінції, а аналогічні провінції декількох зон і підзон об'єднати у фації. Були виявлені відмінності рядів грунтових зон на різних континентах і крупних частинах найбільш обширних континентів. Наприклад, в східній частині Азії з С. на Ю. змінялися зони тундрових, мерзлотно-тайгових, підзолистих грунтів і підбурів, бурих лісових грунтів, коричневих грунтів сухих лісів і чагарників, жовтоземів, червоноземів, червоно-жовтих ферралітних П., а в центральній частині (Західний Сибір, Казахстан, Середня Азія) — зони тундрових грунтів, поверхностно-глєєвих і підзолистих П., чорноземів, каштанових, бурих пустинно-степових, сіро-бурих пустинних П., сероземов. Такі відмінності дозволяють виділяти грунтові області, кожна з яких характеризується певним рядом горизонтальних грунтових зон.

  В гірських країнах виразно виражена висотна поясна П. В горах з недостатнім зволоженням зміна вертикальних поясів обумовлюється зміною міри зволоження, а також експозицією схилів (грунтовий покрив тут набуває експозіционно-діфференцированний характеру), а в горах з достатнім і надлишковим зволоженням — зміною термічних умов.

  Розглянуті грунтово-географічній закономірності, обумовлені головним чином біоклиматичними чинниками, створюють зонально-провінційну будову грунтового покриву. Проте усередині зон, підзон і провінцій грунтовий покрив неоднорідний. У нім спостерігаються більш менш часті зміни П., пов'язані із зміною рельєфу, грунтоутворюючих порід, глибиною залягання грунтових вод тобто залежні головним чином від літолого-геоморфологичеських чинників. Ці зміни різною мірою генетично зв'язаних ареалів П., створюючих певний малюнок грунтового покриву, створюють його структуру, всі компоненти якої можуть бути показані лише на великомасштабних або детальних грунтових картах. Різні структури грунтового покриву приурочені до певних літолого-геоморфологичеським і неотектонічних структур, що виразно доводить їх тісну генетичний зв'язок.

  П. — один з природних компонентів, складових місце існування людини. Порушення грунтових процесів в результаті неправильної експлуатації грунтового покриву приводить до посиленої ерозії грунту, її засоленню і заболочуванню. Прийняті «Основи земельного законодавства Союзу РСР і союзних республік» (1968) передбачають систему заходів, направлених на підвищення родючості П. і охорону її від ерозії. Про заходи щодо запобігання забрудненню грунтів див.(дивися) в ст. Санітарна охорона грунту .

  Літ.: Докучаєв Ст Ст, Вчення про зони природи і класифікація грунтів, Соч., т. 6, М. — Л., 1951; Невлаштований С. С., Елементи географії грунтів, 2 видавництва, М. — Л., 1931; Гедройц До, До., Вчення про поглинювальну здатність грунту, М., 1933; Прасолов Л. І., До питання про класифікацію і номенклатуру грунтів, «Праці Грунтового інституту АН(Академія наук) СРСР», 1936, т. 13; Полинов Би. Б., Ізбр. праці, М., 1956; Герасимов І. П., Світова грунтова карта і загальні закони географії грунтів, «Грунтознавство», 1945 № 3—4; Розов Н. Н., Розвиток учення В. В. Докучаєва про зональність грунтів в сучасний період, «Ізв. АН(Академія наук) СРСР, сірок.(середина) географія», 1954 № 4; Фрідланд Ст М., До питання про чинники зональності, там же, 1959 № 5; Герасимов І. П., Глазовськая М. А., Основи грунтознавства і географія грунтів, М., 1960; Волобуєв Ст Р., Екологія грунтів, Баку, 1963; Кононова М. М., Органічна речовина грунту, М., 1963; Возбуцкая А. Е., Хімія грунту, 2 видавництва. М., 1964; Нерпін С. Ст, Чудновський А. Ф., Фізика грунту, М., 1967; Фрідланд Ст М., Структура грунтового покриву, М., 1972; Глазовськая М. А., Грунти світу, ч. 1—2, М., 1972—73; Ковда Ст А., Основи вчення про грунти, кн. 1—2, М., 1973.

  А. А. Роді, Ст М. Фрідланд.

До ст. Грунт. 9. Каштанова. 10. Бура пустинно-степова. 11. Солонець. 12. Солончак. 13. Сірозем. 14. Жовтозем. 15. Червонозем. 16. Алювіально-дернова.

До ст. Грунт. 1. Тундрова глєєвая. 2. Торф'яно-болотна. 3. Підзолиста. 4. Дерново-підзолиста. 5. Болотно-підзолиста. 6. Сіра лісова. 7. Чорнозем типовий. 8. Лугово-чорноземна. 9. Каштанова. 10. Бура пустинно-степова. 11. Солонець. 12. Солончак. 13. Сірозем. 14. Жовтозем. 15. Червонозем. 16. Алювіально-дернова.