1.6. Місце та роль грунту в природі й діяльності людини

Грунтовий покрив являє собою самостійну складну специфічну біологічну оболонку земної кулі, що огортає сушу материків і мілководдя морів та озер. Педосфера (грунтовий покрив) знаходиться в безперервній взаємодії з іншими оболонками планети, бере участь у складних процесах обміну й перетворення енергії й речовини на земній кулі та відіграє велику загально-планетарну (глобальну) роль. Грунт виконує глобальні та соціально-економічні функції. Ось найголовнішіглобальні функції грунту:  1) забезпечення життя на Землі. Грунт – це наслідок життя й одночасно умова його існування. Грунт – середовище й умова існування рослинності, тварин і мікроорганізмів. Він забезпечує потреби вищих рослин у живленні, створює таким чином ту біомасу, яка використовується тваринами, мікроорганізмами, людиною;  2) забезпечення постійної взаємодії великого геологічного та малого біологічного кругообігу (циклів) речовин на земній поверхні. Життя й грунтотворні процеси на Землі продовжуються мільярди років. За цей час у земній корі сформувались потужні товщі осадових відкладів морського й континентального походження. Потрапляючи на поверхню землі, первинні гірські породи вивітрюються, у верхній частині кори вивітрювання формуються грунти, акумулюючи елементи живлення живих організмів. Вони захоплюються з грунту рослинами і через ряд трофічних циклів повертаються назад у грунт, що і є малим біологічним кругообігом речовин. З грунту елементи частково виносяться опадами в гідрографічну сітку, у Світовий океан, де дають початок утворення нових осадових порід, які можуть або вийти знову на поверхню, або метаморфізуватись. Це і є великий геологічний кругообіг;  3) регулювання хімічного складу атмосфери й гідросфери. О, С, N, Н у різній формі беруть участь у синтезі органічної речовини рослинами, складно перетворюючись у грунті, особливо під впливом грунтової фауни й мікроорганізмів. Газова фаза грунтів знаходиться в стані постійної взаємодії з атмосферним повітрям, віддаючи в нього СО2, NH3, NO, N2, H2S, метан, водяні пари, поглинаючи гази й особливо – О2. Кругообіг води на земній кулі охоплює як важливу ланку і грунтову вологу. Грунтовий покрив отримує атмосферну вологу й через випаровування та транспірацію віддає її в атмосферу. Водні властивості грунту визначають у великій мірі процеси руху води, її стік і випаровування. Поверхневий стік і грунтові води є основними джерелами живлення рік, морів, океанів. З водою в них надходять мінеральні та гумусові речовини. Отже, хімізм рік пов'язаний з хімізмом грунтового покриву;  4) регулювання біосферних процесів, зокрема щільності життя на Землі, шляхом динамічного відновлення грунтової родючості;  5) акумуляція активної органічної речовини й пов'язаної з нею хімічної енергії на земній поверхні. Грунтовий покрив є важливою умовою фотосинтетичної діяльності рослин, які акумулюють колосальну кількість сонячної енергії, зв'язаної у масі рослинної органічної речовини. Рослинність наземних грунтів акумулює в рік ~0,5·1015 кВт год енергії шляхом фотосинтезу (В.А.Ковда, 1973). Система грунт – рослина – тварина в житті людства є, і ще тривалий час буде головним постачальником трансформованої енергії Сонця.

Виконуючи соціально-економічну функцію, визначне місце і роль займає грунт у житті й діяльності людини. Грунт (земля) в сільському господарстві виступає як основний засіб виробництва. Даний засіб відрізняється від промислових (трактори, машини, комбайни, плуги, споруди, будівлі тощо), по-перше, своєю обмеженістю. Це зобов'язує селянина зберігати і постійно поліпшувати його як засіб сільськогосподарського виробництва, що досягається завдяки другій особливості грунту (землі) – його незношуваності. Всі промислові засоби виробництва в міру їх використання зношуються і замінюються новими, на відміну від грунту, який за умов правильного використання поліпшується, тобто систематично відтворює та підвищує родючість.  Грунт – основний засіб і об'єкт праці в сільськогосподарському виробництві, а його розподіл є причиною гострих соціальних конфліктів. Землеробство та інші галузі сільського господарства прямо чи опосередковано базуються на використанні потенційних можливостей грунтової родючості і впливають на суть сучасних грунтових процесів. Розвиток сільського господарства потребує правильного обліку особливостей грунтового покриву при розміщенні й плануванні його галузей, при виборі й розміщенні культурних рослин, агротехніки, використання добрив тощо. Наприклад, багато культур не виносять високої кислотності грунтів (пшениця, кукурудза, конюшина), надлишку СаСО3 (чай, цитрусові), віддають перевагу слабкому засоленню (буряк) тощо. Тому важливе раціональне використання та охорона грунтів. Крім того, це питання земельної власності, земельного законодавства, земельного права, економічної оцінки землі. Важливе значення має грунтовий покрив у геологічній службі, оскільки виникнувши з появою життя, грунт відіграв важливу роль в історії земної кори, особливо у формуванні осадових гірських порід і тих корисних копалин, які з ними пов'язані. Так, райони утворення ряду родовищ залізо- й марганцевих руд пов'язані зі стародавніми болотними процесами, бокситів – із тропічним грунтоутворенням тощо. Знаючи закони грунтоутворення й роль тих чи інших елементів у грунтових процесах, можливо передбачити райони їх концентрації. Грунти володіють різноманітними інженерно-геологічними властивостями. Довговічність різних конструкцій, фундаментів, стін залежить від хімічного складу грунтових вод, реакції грунту зі спорудами, дорогами, аеродромами. З грунтовими умовами й фізико-географічною обстановкою пов'язаний ряд захворювань (ендемічних). Надлишок або нестача деяких хімічних сполук у грунтах позначаються через грунтові води, продукти живлення, корм тварин і продукти харчування людини. Наприклад, райони вилугуваних кислих грунтів бідні кальцієм, кобальтом, нікелем, йодом, тому тут створюються передумови для уровської хвороби (ненормальне формування скелету, потворність), рахіт виникає при відсутності кальцію, зоб – йоду і т.п. Мікроорганізми з грунту використовуються для виготовлення цінних лікарських препаратів, у т.ч. й антибіотиків (стрептоміцин, пеніцилін т

5. Зв'язок ґрунтознавства з іншими науками та його основні розділи

Датою заснування сучасного наукового генетичного ґрунтознавства є 1883 р., коли вийшла з друку праця В. В. Докучаєва «Російський чорнозем». За сто років докучаївське ґрунто­знавство перетворилося на розвинену галузь природознавства. Це було досягнуто завдяки правильній методології та фундаменталь­ним методам дослідження, спираючись на які розвивалась дана наука. Протягом всієї історії свого становлення теоретичне ґрунто­знавство було тісно пов'язане з фізико-математичними, хімічними, біологічними, геологічними і географічними науками.

На основі наукових розробок вчених ґрунтознавців, біологів, фізиків і хіміків виникли такі розділи ґрунтознавства: мінералогія ґрунтів, геохімія ґрунтів, геохімія ландшафтів, фізика ґрунтів, хі­мія ґрунтів, біохімія ґрунтів, мікробіологія ґрунтів, зоологія ґрунтів, фізична і колоїдна хімія ґрунтів. Вивчення закономірностей просторового поширення ґрунтів зумовило виникнення самостій­ної наукової дисципліни — географії ґрунтів.

Ґрунтознавство як теоретична наука успішно розвивалось ще й тому, що воно з початку свого становлення вирішувало конкрет­ні завдання для потреб ряду галузей народного господарства. Внаслідок цього сформувались прикладні галузі ґрунтознавства: агроґрунтознавство, агрохімія, агрофізика, меліоративне, лісове,, медичне, військове, будівельне ґрунтознавство.

4. Методи вивчення ґрунту

Ґрунтознавство як самостійна галузь природознав­ства має свої методи дослідження. Основні з них розробив В. В. Докучаєв.

1. Порівняльно-географічний метод ґрунтується на залежності будови, складу і властивостей ґрунту від сукупної дії факторів ґрунтоутворення. В. В. Докучаєв зазначав, що зміна факторів ґрунтоутворення зумовлює зміну властивостей ґрунту. На основі цього він зробив висновки:

а) якщо фактори ґрунтоутворення на різних територіях одна­кові, то і ґрунт буде однаковий;

б) вивчивши фактори, можна передбачити, яким буде ґрунт на даній території.

Суть методу полягає в тому, що на даній території одночасно вивчають весь комплекс факторів ґрунтоутворення і детально самі ґрунти (їх будову, морфологічні ознаки, хімічний склад, фізико-хімічні властивості тощо). В результаті встановлюється залеж­ність ознак або властивостей ґрунту від дії того або іншого факто­ра, від зміни факторів.

2. Метод стаціонарних досліджень полягає в систематичному спостереженні за будь-яким «елементарним» процесом у ґрунті, наприклад: зміна вмісту гумусових речовин протягом року, мігра­ція хімічних елементів за профілем ґрунту тощо. На основі добутих даних встановлюють залежність морфологічних ознак і власти­востей ґрунту від дії окремих факторів або їх сукупного впливу. Тому цей метод уточнює і доповнює дані, добуті під час порівняль­но-географічних досліджень.

3. Профільний метод застосовують у всіх ґрунтових досліджен­нях. За цим методом ґрунт вивчають від поверхні на всю глибину до ґрунтоутворювальної породи. При цьому на профілі визначають межі генетичних горизонтів і описують їх морфологію.

4. Метод ключів, або опорних ділянок, дає змогу вивчати і на­носити на карту ґрунти значних територій за порівняно короткий час і з незначними витратами коштів і матеріальних ресурсів.

Крім того, в ґрунтознавстві застосовують ряд інших методів, а саме: порівняльно-історичний, ґрунтових монолітів, ґрунтових лізиметрів, ґрунтово-режимних спостережень, балансовий, ґрунто­вих витяжок, аерокосмічний, радіонуклідний, експедиційний.

Історія розвитку ґрунтознавства. Основоположником науки про ґрунти є російський вчений В. В.Докучаєв. До його праць ґрунт розглядавсь як верхній шар гірських порід, як інертний порошок, який пасивно передає рослинам необхідні їм мінеральні речовини. В. В. Докучаєв в перше розглянув ґрунт як самостійне природне тіло. Ґрунт вважав вчений, як будь-який живий організм живе, змінюється, то розвивається, то руйнується, то прогресує, то регресує.

В. В.Докучаєв дав перше наукове визначення поняттю “ґрунт”.

Ґрунт – це зовнішні горизонти горських порід, змінені під дією води, повітря живих і мертвих організмів.

Таким чином, ґрунт є результатом різноманітних і безперервних змін, які зазнає та чи інша материнська порода в процесі ґрунтоутворення.

Ґрунтоутворення - це історичний процес. На ґрунтоутворення впливають природні фактори. До таких факторів Докучаєв відносить материнську породу, клімат, рослинність, рельєф і вік ґрунту.

Також, Докучаєв розвинув ідею про закономірність просторового розташування певних типів ґрунтів у вигляді горизонтальних зон. При вивченні ґрунтів Кавказу він встановив вертикальну зональність розташування ґрунтів, тобто зміну одних ґрунтів іншими по мірі відняття від підніжжя до вершини високих гір.

Докучаєв створив першу наукову генетичну класифікацію ґрунтів. В основу класифікації він поклав сукупність ознак і властивостей ґрунту як природно-історичного тіла. Генетична класифікація Докучаєва була загально визнана. Назви “чорнозем”, “підзол”, “солончак”, “солонець”, введені вченим, стали науковими термінами.

Докучаєв розробив методи вивчення находження і родючості ґрунтів і довів, що ці методи повинні відповідати цілям дослідження.

Докучаєв розробив основу і методи картографії ґрунтів і створив першу ґрунтову карту північної півкулі, якою довів, що ґрунти дійсно розташовуються в просторі закономірно, утворюють зони.

Докучаєв створив план реконструкції степу. Цей план передбачав створення полезахисних смуг, снігозатримання, заліснення земель, створення дрібних водойм, регулювання рік, боротьбу з ерозією.

Докучаєв написав велику кількість наукових праць. “Російський чорнозем”, опублікований в 1883 р., можна вважати працею, яка поклала початок розвитку наукового ґрунтознавства.

Великий внесок в розвиток науки про ґрунт зробив П. А. Костичев. Він встановив, що ґрунтоутворення – це біологічний процес. Ґрунт - це верхній шар землі в якому знаходиться основна маса рослинного коріння. Головне завдання ґрунтознавства – вивчення властивостей ґрунтів у відповідності з потребами рослин.

П. А. Костичев довів, що родючість ґрунтів залежить не лише від хімічних процесів, які в них відбуваються, а й від біологічних і фізичних факторів.

Багато досліджень Костичев зробив в галузі вивчення чорноземів і родючості ґрунтів. Результати цих досліджень опубліковані в праці “Ґрунти чорноземної області Росії” (1886).

Костичеву належить дослідження питань про правильний обробіток ґрунтів, використання органічних і мінеральних добрив, снігозатримання, боротьбу з посухою і ерозією.

Великий внесок в науку про ґрунт зробив Н. М. Сибірцев - учень і послідовник Докучаєва. У своїх працях він узагальнив вчення Докучаєва про ґрунт як природничоісторичне тіло і вчення Костичева про ґрунт як середовище, здатне забезпечувати потреби рослин. Сибірцев написав перший підручник по ґрунтознавству. Вчений очолював першу в Росії кафедру ґрунтознавства в Новоолександрійському (Харківському) сільсько-господарському інституті.

В. Р. Вільямс розвинув біологічне вчення про ґрунт, згідно з яким основну роль в процесі ґрунтоутворення відіграють біологічні фактори природи рослини і мікроорганізми. Специфічна суть ґрунтоутворення полягає в постійній взаємодії елементів біосфери і літосферою тобто з ґрунтоутворюючою породою.

Вільямс першим став розглядати ґрунт як тіло природне і як засіб виробництва в їх єдності. Він вважав що “поняття про ґрунт і його родючість нероздільні”.

Вільямс розвинув вчення про родючість ґрунту, підвищення врожаїв сільськогсподарських культур і цим довів наукову безпідставність “закону зменшення родючості”.

Основою вчення Вільямса є положення про те, що лише всебічний і одночасний вплив на всі умови росту і розвитку рослин може забезпечити підвищення врожаю.

Великий внесок у розвиток ґрунтознавства зробив К. К. Гедройц. Його праці про колоїди ґрунту та його поглинальні властивості мали велике значення для розвитку знань про хімічні властивості ґрунту і його родючість. Хімічна меліорація ґрунтів гіпсуванням і вапнуванням були теоретично обґрунтовані в результаті наукових досліджень Гедройца. Ці дослідження вплинули на перебудову ґрунтознавства, перехід від морфолого-географічних досліджень до вивчення внутрішніх властивостей ґрунтів, використання хімічних методів аналізу.

Гедройц розробив декілька оригінальних методів лабораторного дослідження ґрунтів і принцип їх класифікації по складу поглинутих катіонів.

Великий вплив на розвиток вчення про удобрення ґрунтів і живлення рослин мали агрохімічні дослідження Д. М. Прянішнікова по генезису ґрунтів та їх класифікації. Вчений створив ґрунтову карту світу.