Класифікація ґрунтів за гранулометричним складом та управління родючістю

Глинистий чи піщаний: як механічний склад ґрунту визначає роботу з добривами та вологою

У складі будь-якого ґрунту виділяють тверді частки (мінеральні та органічні речовини), вологу, гази та живі організми. Тверда фаза утворюється при руйнуванні гірських порід і складається з кварцу, силікатів, алюмосилікатів глин і вторинних мінералів. За розміром цих часток ґрунти класифікують на глинисті, важко-, середньо- та легкосуглинкові, супіщані та піщані.

Глинисті та суглинкові ґрунти — це природні комори живлення. Найдрібніші мулисті частки глин багаті на калій, кальцій, фосфор та залізо. Вони володіють високою ємністю поглинання, тому внесені добрива міцно закріплюються в кореневмісному шарі й не вимиваються. Однак працювати з такими ґрунтами складно: у вологому стані вони в'язкі та липкі, а при висиханні стають щільними, твердими й потребують підвищених тягових зусиль при обробітку.

Ємність поглинання прямо пов'язана з вмістом гумусу та гранулометричним складом. Чим важчий ґрунт за механічним складом, тим вищий його природний потенціал родючості та запаси азоту. За даними польових досліджень дерново-підзолистих ґрунтів у Білорусі, запаси азоту розподіляються суворо відповідно до їхнього механічного складу.

Реакція середовища та ґрунтова біота: як керувати поглинальною здатністю

Агрохімічні показники родючості — це не лише запас елементів, а й реакція ґрунтового розчину (pH), а також склад поглинутих катіонів. В обмінних реакціях активно беруть участь іони водню, що взаємодіють із твердою фазою ґрунту. У добре окультурених ґрунтах серед поглинутих катіонів переважають кальцій (Ca²⁺) та магній (Mg²⁺), тоді як висока частка водню (H⁺) та алюмінію (Al³⁺) вказує на закислення.

• Кислі ґрунти — катіони H⁺ та Al³⁺
• Нейтральні ґрунти — іони Ca²⁺
• Лужні ґрунти — іони K⁺ та Na⁺

Реакцією ґрунтового розчину можна і потрібно керувати для створення культурного пахотного шару. Кислотність кислих ґрунтів усувають вапнуванням, а надлишкову лужність — гіпсуванням. Це оптимізує умови для живлення рослин та активізує ґрунтову мікрофлору, яка переводить органічні залишки у доступну форму.

Розкладання органіки в ґрунті ведуть три основні групи мікроорганізмів: анаеробні бактерії, аеробні бактерії та гриби. Анаероби отримують кисень з окислених хімічних сполук, тоді як аеробам та грибам необхідний доступ вільного повітря. Бактерії чутливі до умов середовища — вони погано розвиваються на кислих ділянках і пригнічуються дубильними речовинами деревного опаду. Гриби та актиноміцети, навпаки, легко переносять кисле середовище й ефективно розкладають деревну органіку.

При аеробних умовах розкладання органічної речовини в ґрунті відбувається швидко, при анаеробних — повільно; в останньому випадку можуть утворюватися і шкідливі (неокислені) для культивованих рослин сполуки. Для поліпшення умов життя рослин, тобто для послаблення анаеробних і посилення аеробних процесів, застосовують відповідну агротехніку та спеціальні прийоми (осушення (на заболочених ґрунтах) та ін.). Однак анаеробний процес, сповільнюючи розкладання органічної речовини в ґрунті, сприяє тим самим його збереженню, більш економному витрачанню.

За своїм складом гумус у різних ґрунтах неоднаковий. Прикладом можуть слугувати ґрунти північної лісової та степової природних зон.

У ґрунтах північних районів, що знаходяться під лісовою рослинністю, відмерлі залишки (хвоя, листя та інші) зосереджуються на поверхні ґрунту. Зволоження її поверхневих горизонтів протягом року значне, і розкладання органічного опаду, багатого на дубильні речовини, протікає головним чином за участю грибів, а не бактерій. У цих умовах утворюється гумус світлий і кислий, що містить мало гумінових речовин і багато кренової кислоти, яка легко розчиняється у воді й швидко вимивається з ґрунту. Клеюча здатність такого гумусу слабка.

У степових ґрунтах південних районів трав'яниста рослинність дає по всій товщі ґрунту більше органічної речовини і з більшим вмістом азоту та зольних речовин; при значних кількостях кальцію в умовах теплого клімату напочвенна органічна речовина розкладається бактеріями при доступі повітря. У складі гумусу степових ґрунтів багато стійких, багатих на кисень нейтральних гумінових речовин, що слабо піддаються впливу води і міцно зберігаються в ґрунті. Такий гумус надає ґрунту темного забарвлення (містить меланіни і фенольні речовини — продукти розкладання лігніну) і склеює його частки в грудочки.

Гумус — продукт, який не має точної хімічної формули, але відрізняється наступними властивостями: забарвлення коливається від темно-коричневого до чорного; практично нерозчинний у воді, добре розчиняється у слабких лугах, при нейтралізації дає осад; містить вуглецю більше, ніж рослини, тварини і мікроорганізми, і багато азоту; володіє високою поглинальною і обмінною здатністю; служить джерелом енергії та їжі для мікроорганізмів; є постійним джерелом вуглекислоти в ґрунті.

Гумус ґрунту має велике значення для землеробства як основне джерело поживних речовин рослин; вугільна та інші кислоти, що утворюються при розкладанні та синтезі органічної речовини, розчиняють солі мінеральної частини ґрунту, і вони стають доступними для живлення рослин. Рухома частина гумусу утворює низку сполук, які легко мінералізуються і служать джерелом азотного живлення рослин. Гумус покращує також фізичні властивості ґрунту, особливо ж велика його роль у структуруванні ґрунту — здатності його утворювати окремі грудочки різної форми, величини та міцності. Чим міцніші структурні агрегати ґрунту, тим він родючіший. 82 продуктивності рослин і утворення врожаю

У ґрунтовій масі завжди є виділення та скупчення різних речовин хімічного і біологічного походження, що виникли в процесі ґрунтоутворення і називаються новоутвореннями. До новоутворень біологічного походження належать ходи і канальці черв'яків, зернисті клубочки екскрементів черв'яків, ходи кротів, ховрахів та інших землериїв тощо. На структуру ґрунту впливають також коренева система рослин і такі фізичні фактори, як коливання температури та вологості ґрунту, замерзання і відтавання його тощо.

У ґрунті міститься та чи інша кількість вологи, головним чином за рахунок випадання атмосферних опадів. Крім того, зволоження ґрунту відбувається шляхом підняття води вгору по капілярах, якщо рівень ґрунтових вод залягає недалеко від поверхні ґрунту, а також за рахунок конденсації пари (з повітря і глибоких шарів землі). Водяні пари, пересуваючись із теплих шарів ґрунту в більш холодні, охолоджуються і згущуються в найдрібніші крапельки, утворюючи внутрішньоґрунтову росу.

Ґрунтова волога розчиняє різні солі, в тому числі й необхідні для живлення рослин, взаємодіє з ґрунтовим повітрям, мікроорганізмами, корінням рослин тощо, перетворюючись таким чином на ґрунтовий розчин. Від кількості (концентрації) і складу розчинених у ґрунтовій волозі речовин залежать рН-реакція ґрунтового розчину (кисла, лужна, нейтральна), іонний склад та багато інших її властивостей.

Повітря в ґрунті (газова фаза ґрунту) розміщується в його порах і частково поглинається поверхнею ґрунтових часток. Кількість повітря в ґрунті знаходиться у зворотному співРис. 9. Форми води відношенні до вмісту в ньому вологи. в ґрунті: Ґрунтове повітря містить необхідні 1 — вода дощу, що випав, про- для рослин компоненти: кисень, вуглекиссачується в ґрунт, — вільна (гравітаційна) вода, легкодоступна лий газ, азот. Рослини дуже потребують рослині; 2 — частки ґрунту; 3 — високого вмісту кисню в ґрунті: високі конвода плівкова, важко засвоювана центрації вуглекислого газу пригнічують дихарослиною; 4 — вода гігроскопічна, тальну та поглинальну функції коріння.

не засвоювана рослинами; 5 — ґрунтове повітря з пара- Атмосферний азот, як правило, недоступми води; 6 — вода капілярна, ний рослинам, тільки азотфіксувальні мікролегкозасвоювана рослиною організми, що мешкають у ґрунті, можуть постасклад, структура, типи 83 чати його корінню.

Ґрунтове повітря за складом відмінне від атмосферного. У ньому значно більше вуглекислого газу і менше кисню. Особливо багато вуглекислого газу містять ґрунти, багаті на органічну речовину.

Водно-повітряний режим: як структура ґрунту рятує коріння від стресу

У безструктурних і перезволожених ґрунтах вода повністю витісняє повітря з пор. Без кисню коріння рослин і корисні аеробні бактерії починають задихатися, а в ґрунті накопичується надлишок вуглекислоти. При висиханні ж така земля перетворюється на щільний моноліт, де всі порожнечі заповнені повітрям, через що сходи страждають від зневоднення. Вирішити цей конфлікт між водою і повітрям допомагає тільки міцна грудкувато-пориста структура ґрунту.

У структурному ґрунті вода утримується силами капілярів усередині ґрунтових грудок, а повітря вільно циркулює у проміжках між ними. Така рівновага зберігається навіть у періоди максимального зволоження. Точкою відліку тут служить гранична вологомісткість — стан, коли ґрунтові частинки утримують максимум вологи після стікання зайвої гравітаційної води (її приймають за 100 %).

Коли капіляри рвуться, кореневий волосок швидко випиває воду з доступної йому ізольованої ділянки і відмирає. У нормальних умовах один волосок функціонує від 10 до 15 діб. При дефіциті вологи цей строк скорочується до 3–4 або навіть кількох годин. Рослині доводиться витрачати ресурси фотосинтезу на постійне відрощування нових коренів у пошуках води замість формування урожаю. Всмоктувальна система однієї рослини колосальна: загальна довжина волосків у середньому досягає 3–4 км.

• Нижня межа оптимальної вологості — 60 %
• Середня довжина кореневого волоска — 1 мм
• Довжина кореневих волосків у мятликових — 1,5 мм
• Число кореневих волосків кукурудзи на 1 мм² — 1900 шт.
• Загальна довжина волосків у гарбуза — 25 км
• Всмоктувальна площа коренів пшениці на 1 га — 100 000 м²

Генетичні горизонти: про що говорить розріз профілю

Будь-який ґрунт на зрізі чітко розділяється по вертикалі на генетичні горизонти. Щоб швидко оцінити потенціал поля, агроному необхідно аналізувати морфологічні ознаки цих шарів. Ключові показники для оцінки у польових умовах включають:

• забарвлення шарів;
• структуру ґрунту;
• складення (щільність);
• наявність новоутворень;
• сторонні включення;
• загальну потужність і будову генетичних горизонтів.

Зверху розташовується перегнійно-акумулятивний горизонт А. Якщо на поверхні є дернина або нерозкладені залишки, їх позначають як шар А0. Горизонт А має темне забарвлення, його товщина коливається від кількох сантиметрів до 1,5 м і більше. Оскільки опади постійно вимивають із нього частину речовин донизу, його також називають перегнійно-елювіальним. У зонах, де вимивання переважає над накопиченням, цей горизонт стає чисто елювіальним.

Нижче лежить ілювіальний горизонт В — зона вмивання. Він завжди більш щільний, часто розтріскується і має грубу горіхову або стовпчасто-призматичну структуру. Тут накопичуються всі вимиті зверху елементи. Під ним залягає горизонт С — материнська порода, яка практично не зачеплена процесом ґрунтоутворення.

Колір кожного шару вказує на його хімічний склад. Гумус дає темні та сірі тони, окисли заліза забарвлюють землю у червоний, оранжевий і жовтий кольори. Вуглекисле вапно, гідрати окису алюмінію та каолін освітлюють ґрунт, а закисні сполуки заліза надають йому сизих і голубуватих відтінків. Співвідношення цих компонентів визначає підсумковий тип ґрунту — від болотного і підзолистого до степового і латеритного.

Розглядаючи типи ґрунтів земної кулі, треба мати на увазі, що всі вони являють собою лише стадії, ступені в розвитку єдиного ґрунтоутворювального процесу. У своєму природному розвитку кожен ґрунт проходить ці стадії, пов'язані з факторами ґрунтоутворення. Зовні і найбільш чітко цей зв'язок проявляється у певній залежності Рис. 11. Схематичний меридіональний профіль основних типів ґрунтів СНД: а: залежність вмісту азоту від запасів гумусу; б: 1 — тундровий глеюватий ґрунт; 2 — дерново-підзолистий; 3 — сірий лісовий;

4 — чорнозем типовий; 5 — каштановий; 6 — бурий; 7 — сірозем; 8 — червонозем 86 продуктивності рослин і утворення урожаю ґрунтів та її рослинного покриву від клімату. Субтропічний клімат створює ґрунти одного типу, помірно теплий — іншого, а холодний — третього. Відповідно до цього в результаті впливу клімату та інших факторів ґрунтоутворення формується рослинність на тих чи інших ґрунтах. Неабияку роль при цьому відіграє фактор часу або вік ґрунтів. Так, у кінцевому підсумку на даний історичний період під впливом ґрунтоутворювальних факторів складається зональність типів ґрунтів, із притаманними кожній із них ознаками.

У Білорусі більше половини сільськогосподарських угідь представлено легкими ґрунтами. У складі ріллі вони займають 56 %, у тому числі 42,4 % — супіщані та 13,6 % — піщані. Їх питома вага більша у Брестській (77,4 %) та Гомельській (70,7 %) областях і менша у Мінській (47,8 %) та Вітебській (32,1 %) областях.

Ці ґрунти швидше за інші прогріваються навесні, тому їх називають теплими. Вони легко піддаються обробітку, мають хороший повітряний режим, володіють добре вираженою водопроникністю, у них енергійно проходять процеси розкладання органічних залишків, з вивільненням азоту та зольних елементів живлення рослин.

Легкі ґрунти характеризуються і низкою негативних властивостей. Вони бідні на гумус, містять мало колоїдів та елементів живлення. У них стихійний водний режим, який залежить від характеру випадання опадів. Завдяки підвищеній водопроникності та незначній вологомісткості ґрунту атмосферні опади не затримуються у коренеобитному шарі, а фільтруються у нижчі горизонти. Тому рослини за відсутності опадів більше страждають від нестачі вологи.

Швидке розкладання органічних залишків і добрив та низька поглинальна здатність легких ґрунтів зумовлює значні втрати поживних речовин. Добре виражений у таких ґрунтах процес розкладання органічних речовин виключає інтенсивні процеси гуміфікації та накопичення гумусу в них. Прийоми підвищення родючості цих ґрунтів у першу чергу повинні бути спрямовані на забезпечення їх органічною речовиною. Органічним добривам належить найважливіша роль в окультуренні таких ґрунтів.

На частку важких ґрунтів у Білорусі припадає 32 % оброблюваних земель, з них понад 25 % — середньосуглинкові та легкосуглинкові ґрунти, близько 5 % — глинисті та важкосуглинкові.

Середньо- та легкосуглинкові ґрунти розташовані головним чином на північ від лінії Орша — Мінськ — Гродно і меншою мірою у Брестській та Гомельській областях. Ці ґрунти слабко- та середньоопідзолені.

Суглинкові та глинисті ґрунти чинять великий опір під час обробітку. Нерідко вони слабководопроникні та здатні утримувати багато вологи тривалий час. У таких ґрунтах більше порівняно з легкими накопичується гумусу та елементів живлення. склад, структура, типи 87

Найважливішим заходом, що забезпечує отримання високих урожаїв на легких і важких ґрунтах, є освоєння та дотримання науково обґрунтованих сівозмін. При їх розробці необхідно враховувати специфічні особливості цих ґрунтів.

Торф'яні ґрунти Білорусі розміщені на 7 тисячах ділянок. Їх площа — близько 2,7 млн га. По території республіки ці ґрунти розподілені нерівномірно. Великі масиви їх (понад 67 %) зосереджені у Вітебській, Мінській та Брестській областях, менше (близько 17 %) знаходиться у Гродненській та Могилевській областях.

У Білорусі осушено приблизно 40 % загальної площі торф'яних боліт. На відміну від мінеральних ґрунтів, на яких сільськогосподарські культури вирощували десятки тисяч років, торф'яні ґрунти використовуються для цих цілей відносно недавно. Це зумовлено складнішими умовами освоєння таких земель. Торф'яні ґрунти суттєво відрізняються від дерново-підзолистих. Вони мають коротший безморозний період, що обмежує можливість вирощування теплолюбних культур. Своєрідні й умови водного режиму. У дощові періоди на осушених землях рівні ґрунтових вод піднімаються у коренеобитну зону, що обмежує або повністю виключає нормальні урожаї, наприклад, озимих зернових культур.

Велика кількість доступного рослинам азоту в перші роки після осушення та бідність на калій, фосфор і мікроелементи, а також складність їх балансування зумовлюють бурхливий розвиток вегетативної маси на шкоду продуктивній, що обмежує можливості, наприклад, зернових культур. З іншого боку, це сприяє розвитку кормових культур, наприклад злакових багаторічних трав. Експлуатація осушених торф'яно-болотистих ґрунтів часто веде до їх деградації.

У теперішній час, коли площа використовуваних торф'яних ґрунтів у Білорусі досягла 1,5 млн га і накопичено певний науковий та практичний досвід, виникла необхідність і створені умови для розробки теоретичних основ та практичних прийомів систем землеробства на цих ґрунтах.

Правила роботи на торф'яних ґрунтах: сівозміна та регулювання рівня вод

Торф'яні ґрунти вимагають особливого підходу до планування сівозміни. Якщо постійно вирощувати на них багаторічні злакові трави, у ґрунті формується потужна дернина. Органічна речовина накопичується у величезних кількостях, але мінералізується лише частково. Щоб не допустити застою цих процесів, луківництво необхідно періодично переривати вирощуванням однорічних рослин.

Найбільш підходящими для цього є зернофуражні культури:

• ячмінь;
• овес.

Для зернових культур на ріллі потрібно глибше зниження рівня болотних вод. Багаторічні трави на культурному лузі, навпаки, краще розвиваються при вищому заляганні вологи. Оптимальні параметри для обох варіантів використання наведені у таблиці.

Особливу обережність слід проявляти з просапними культурами, оскільки екологічна ситуація на осушених торфовищах для них несприятлива. Картопля на таких землях може давати високі, але нестійкі за роками врожаї через часті заморозки. При цьому бульби виходять практично малопридатними для харчових цілей, а сама культура провокує інтенсивну мінералізацію органіки. Із просапної групи на торфових ґрунтах виправдані лише овочеві культури, оскільки вони дають гарантований урожай і затребувані на ринку.