МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ДНІПРОДЗЕРЖИНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Т.К. Клименко

Конспект лекцій з дисципліни

“Ґрунтознавство”

для студентів за напрямом підготовки 6.040106 – «Екологія,

охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування»

ЗАТВЕРДЖЕНО:

Редакційно-видавничою секціією

науково-методичної ради ДДТУ

_______2011 р., протокол № __

Дніпродзержинськ

2011

Розповсюдження і тиражування без офіційного дозволу Дніпродзержинського державного технічного університету заборонено.

Конспект лекцій з дисципліни «Ґрунтознавство» для студентів за напрямом підготовки 6.040106 - «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування».

Укладач: Клименко Т.К. – Дніпродзержинськ: ДДТУ, 2011. - 93с.

Укладач:

канд.біол.наук, доцент

кафедри ЕК Клименко Т.К.

Відповідальний за випуск:

докт. техн. наук,

завідувач кафедри ЕК

Зберовський О.В.

Рецензент: канд.техн.наук,

доцент кафедри ЕК

Авраменко С.Х.

Затверджено на засіданні

кафедри екології та охорони

навколишнього середовища

Протокол № 4 від 26.10. 2011р.

Коротка анотація

У конспекті лекцій розглянуто класифікацію живих об'єктів, особливості прокаріотичних і еукаріотичних клітин, розмноження організмів, основи генетики, процес видоутворення і різноманіття живих організмів на Землі

ЗМІСТ

С.

Вступ
Тема 1. Ґрунтоутворення
Тема 2. Фактори ґрунтоутворення
Тема 3 Мінералогічний та механічний склад ґрунтів та ґрунтоутворюючих порід
Тема 4 Органічна частина ґрунтів
Тема 5 Хімічний склад ґрунтів і ґрунтоутворюючих порід
Тема 6 Ґрунтові колоїди та поглинальна здатність ґрунтів
Тема 8 Фізичні властивості ґрунтів
Тема 9 Ґрунтова вода, водяні властивості і водяний режим ґрунтів
Тема 10 Ґрунтове повітря і повітряний режим ґрунтів
Тема 11 Родючість ґрунту
Тема 12 Генезис, класифікація та географія ґрунтів України
Навчально-методичні матеріали	57

Вступ

Корені ґрунтознавства, як і багатьох інших наук, ідуть у глибоку стародавність і зв'язані з поступовим розвитком землеробства і накопиченням людиною знань про ґрунт.

Записи про різну якість ґрунтів були зроблені ще в древніх єгипетських папірусах. У ХVІІІ столітті до нашої ери цар Вавілонії Хаммурапі видав перший відомий історії письмовий закон про воду і землю, що передбачає, зокрема, покарання тих, хто псує ґрунт і не піклується про його родючість.

Багато відомостей про ґрунти містилося в трактатах древніх греків і римлян, написаних за 800 років. З ІV століття до нашої ери по ІV століття нашої ери вперше систематизували знання про ґрунти Аристотель, Феофраст, Катон Старший; класифікацію ґрунтів спробував створити римський письменник і агроном Колумелла, а географія ґрунтів була описана давньогрецькими істориками і географами Геродотом і Страбоном.

Епоха Відродження принесла новий розквіт наук. Ломоносов у Росії, Бекон в Англії, Валлериус у Швеції розробляли гіпотези про природу родючості ґрунту. У ХVІІІ - ХІХ ст. вийшли праці Т’єра, Лібіха, Буссенго, Вольні - у Західній Європі, Болотова, Комова, Павлова, Веселовського, Севергина - у Росії. Усіх цих знань вистачало доки розвиток землеробства йшов екстенсивним шляхом.

З переходом до інтенсивного землеробства виникла потреба в науці про ґрунт. Ця наука - генетичне ґрунтознавство була створена видатним російським натуралістом, професором Петербурзького університету В.В.Докучаєвим. У 1883році він захистив докторську дисертацію "Російський чорнозем". Саме Докучаєв відокремив від невизначеного, повсякденного уявлення про землю уявлення про ґрунти - особливе природно-історичне тіло природи.

Щоб створити науку про ґрунт, потрібно було показати, що ґрунт є результат і, в той же час, процес багатовікової взаємодії живої природи з неживою. Тільки в цій якості ґрунт і є самостійним тілом природи, що зафіксував Докучаєв у своєму визначенні ґрунту.

Вчення про ґрунт, як про взаємодію живого з неживим, вбирає в себе всі області природознавства. Взаємопереплетіння різних наук у єдиній системі - характерна риса нашого часу (мал.1.), крім того, з'явилися інтегральні науки, що вимагають знання про природу в цілому. Уже зараз формується галузь знання, що вимагає об'єднання природознавства і соціально-економічних наук - наука про охорону навколишнього середовища. Ґрунтознавство в цій системі займає своє гідне місце.

Серед існуючих у природі тіл живих (рослини, тварини, мікроорганізми) і косних (мінерали і гірські породи) - ґрунт займає проміжне положення. Він не живий, але і не мертве природне тіло, а таке, яке В.И.Вернадський назвав біокосным геобіологічним утворенням.

Функції, що виконує ґрунт у загально планетарному масштабі, різноманітні.

1. Забезпечення життя на Землі. При утворенні ґрунту з гірських порід у ньому накопичуються потрібні організмам хімічні елементи. Саме з ґрунту рослини, а через них тварини і людина, одержують необхідні елементи мінерального харчування і частково воду для створення своєї біомаси. Здійснювати цю функцію ґрунт може завдяки особливій властивості - ґрунтовій родючості, здатності регулярно постачати рослини водою, елементами мінерального харчування й одночасно створювати сприятливі умови для їхнього життя.

2. Підтримка постійної взаємодії великого і малого кругообігів речовин на земній поверхні. Малий кругообіг - біологічний: вилучення рослинами з ґрунту елементів мінерального харчування, що через ряд проміжних стадій (рослини - тварини - мікроорганізми) знову повернуться в ґрунт при розкладанні організмів, що відмирають. Частина речовин у кінцевому рахунку, попадає в океан. З них утворяться морські осадові гірські породи, що після глибинних перетворень на планеті можуть знову вийти на поверхню, піддатися знову руйнуванню і дати початок новим ґрунт. Це великий геологічний кругообіг речовин. Ґрунт зв'язує два кругообіги воєдино.

3. Ґрунт регулює хімічний склад атмосфери і гідросфери. Він постійно обмінюється газами з приземним шаром атмосфери: поглинає кисень, виділяє діоксид вуглецю ("подих" ґрунту). Обмінюється ґрунт з атмосферним повітрям метаном, аміаком, воднем, сірководнем. Хімічний склад ґрунтових, річкових, озерних вод - це теж наслідок ґрунтових процесів.

4. Ґрунт регулює біосферні процеси, зокрема щільність живих організмів на Землі. Ґрунт не тільки має родючість, але і має властивості, несприятливі для життя тих чи інших організмів. Географія рослин нерозривно зв'язана з географією ґрунтів.

5. Нагромадження на земній поверхні активної органічної речовини (гумусу) і зв'язаної з ним хімічною енергією. Жива органічна речовина не стійка, вона швидко руйнується, мінералізується після відмирання організмів. Частина її перетворюється в гумус і надовго зберігається, забезпечуючи ґрунтову родючість, тому що саме гумус дозволяє ґрунту утримувати елементи харчування в доступній рослинам формі.

Тема 1. Ґрунтоутворення

Ґрунтоутворювальний процес відноситься до категорії біофізико - хімічних процесів. По визначенню А.А.Роді, ґрунтоутворювальним процесом називається сукупність явищ перетворення і пересування речовин і енергії, що протікають у ґрунтовій товщі. Агентами ґрунтоутворення є живі організми і продукти їхньої життєдіяльності, вода, кисень повітря і вуглекислота. Найбільш важливі складові ґрунтоутворювального процесу: 1)перетворення (трансформація) мінералів гірської породи, з якої утвориться ґрунт; 2)накопичення в ґрунті органічних залишків і їхня поступова трансформація; 3)взаємодія мінеральних і органічних речовин з утворенням складної системи органо-мінеральних з'єднань; 4)накопичення (акумуляція) у верхній частині ґрунту ряду біофільних елементів і, насамперед , елементів харчування; 5)пересування продуктів ґрунтоутворення з током вологи в профілі ґрунту, що формується.

1.1. Загальні особливості ґрунту

як природного утворення.

1. Ґрунт займає визначене місце на нашій планеті. Це поверхневий горизонт земної кори, що утворює невеликий по потужності шар. Саме в поверхневому шарі земної кори створюються умови тісної, найбільш активної взаємодії компонентів біосфери - атмосфери, літосфери, рослин, тварин і мікроорганізмів. Ґрунт є компонентом інших, більш складних природних систем - біогеоценозів і біосфери в цілому.

2. Ґрунт - найбільш масштабний глобальний результат виникнення й еволюції життя на землі і найрізноманітнішої взаємодії біоти з гірськими породами, що виходять на поверхню суші. Цей відносно малопотужний шар суші бере участь у всіх найважливіших сучасних процесах трансформації і міграції речовини, що протікають у біосфері. Ці процеси зв'язані з функціонуванням екосистем і обміном речовин у живих організмах.

3. Процеси, зв'язані з утворенням і життям ґрунту, включаються в складні кругообіги речовини й енергії на Землі, головні з яких - геологічний, біологічний і біогеохімічний. На думку В.А.Ковди, з погляду ґрунтознавства, геологічний кругообіг - це вся сукупність процесів утворення земної кори гірських порід і мінералів, відокремлення її горизонтів, кори вивітрювання і форм рельєфу, а також деякі інші процеси.

Біологічний кругообіг містить у собі сукупність циклічних процесів обміну речовин і енергії між середовищем і живими організмами.

Повний трансформаційно - міграційний цикл елемента у всіх ґрунтах і на всіх етапах його функціонування включає як біологічні, так і абіотичні процеси трансформації і переміщення речовини. Біологічні й абіотичні процеси трансформації і переміщення речовини в ґрунтах зв'язані в єдиному біогеохімічному кругообігу, що являє собою систему погоджених у просторі і в часі трансформаційних і міграційних потоків речовини, що протікають або послідовно у фазі биоти або в неживих фазах ґрунту.

4. Ґрунт - природне утворення, унікальне за складністю речовинного складу. Будь-який ґрунт містить у своєму складі весь складний спектр біоорганічних з'єднань рослин і мікробної плазми, складних продуктів їхньої трансформації, гуміфікації, взаємодії їх між собою і з мінеральними компонентами ґрунту. Це безліч з'єднань, більшість з яких не ідентифіковано. Характерна риса ґрунтоутворення - нагромадження специфічних, характерних для всіх типів ґрунтів з'єднань, що входять до складу твердої фази.

5. Для всіх ґрунтів характерні складна просторова організація і диференціація ознак, властивостей і процесів. Рівні структурної організації ґрунту: атомно - іонний, молекулярний, колоїдний і кристалохімічний, агрегатний і мікро агрегатний підрівень, горизонтний, профільний, асоціативний. Важливою рисою будь-якого типу ґрунтоутворення є формування ґрунтового профілю, також диференційованого по складу, властивостям і процесам.

6. Загальна і найважливіша якість усіх ґрунтів - родючість. Це властивість ґрунтів реалізується в результаті сукупного прояву окремих властивостей і процесів, що беруть участь у забезпеченні організмів мінеральною їжею, водою й іншими необхідними умовами їхнього нормального функціонування. Ґрунт здатний до відтворення цієї найважливішої властивості