Головна Аграрні науки Агрохімія и грунознавство МЕТОДОЛОГІЯ ОБСТЕЖЕННЯ ТА ВЛАСТИВОСТІ ГРУНТІВ ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЧВЕННЫХ БАЗ ДАННЫХ РОССИИ, УКРАИНЫ И БЕЛАРУСИ
joomla
ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЧВЕННЫХ БАЗ ДАННЫХ РОССИИ, УКРАИНЫ И БЕЛАРУСИ
Агрохімія и грунознавство - МЕТОДОЛОГІЯ ОБСТЕЖЕННЯ ТА ВЛАСТИВОСТІ ГРУНТІВ

С. А. Шоба1, И. О. Алябина1, А. В. Иванов1, В. М. Колесникова1, И. С. Урусевская1, В. В. Медведев2, Т. Н. Лактионова2, О. Н. Бигун2, С. Г. Накисько2, С. Н. Шейко2, К. В. Савченко2, Г. С. Цытрон3, Д. В. Матыченков3, С. В. Шульгина3, В. А. Калюк3, Л. И. Шибут3

В октябре 2011 года в МГУ имени М. В. Ломоносова в Москве состоялась встреча участников международного проекта «Создание единой базы данных почвенных ресурсов России, Украины и Беларуси», финансирование которого осуществляется национальными фондами фундаментальных исследований в трёх странах. Почвоведы представили для обсуждения информацию об особенностях почвенных баз данных в каждой стране, о структуре, принципах построения, сбора данных и использования накопленных материалов, в том числе, для целей картографирования. В докладах участников отражены общие и отличительные особенности национальных баз данных и констатирована актуальность интеграционной направленности проекта, отвечающая современным международным ориентирам.

Ключевые слова: атрибутивная база данных, почва, профиль, горизонт, свойства почв.

Введение. Почвы России, Украины и Беларуси к настоящему времени разносторонне исследованы, картографированы в разных масштабах и охарактеризованы для различных целей. В каждой стране накоплен огромный объем данных на различных носителях, требующий объединения их в единую национальную систему, которая была бы источником информации о почвах и факторах почвообразования, доступным широкому кругу потребителей для решения самых разнообразных задач. Одним из перспективных путей решения данной проблемы является внедрение геоинформационных технологий (ГИС) для инвентаризации данных о почвах. Создание таких баз данных почти одновременно было начато в трёх странах на очень близких принципах.

Цели создания почвенных баз данных подобны во всех трех странах и определяются необходимостью обеспечения научно-технической основы государственной стратегии устойчивого рационального землепользования, мониторинга состояния почвенного покрова, охраны почв, формирования государственных стандартов качества и систем сертификации почв [1, 2].

Таким образом, каждая страна стремится разработать соответствующую мировому уровню почвенную атрибутивную (профильную) информационную базу данных, которая явилась бы результатом систематизации и обобщения обширных сведений о разнообразии почвенного покрова на разных уровнях структурной организации в тесной связи со всеми экологическими факторами его дифференциации.

Предпосылками к созданию баз данных в каждой стране называются, как правило, назревшая необходимость перевода накопленного массива данных о почвах в электронную форму для того, чтобы сохранить ценную информацию и создать новые возможности для ее применения.

В результате функционирования баз данных в каждой стране решаются подобные и очень близкие Задачи:

- инвентаризация и формализация почвенных данных, большая часть которых в
настоящее время содержится на бумажных носителях: в архивах, полевых дневниках,
опубликованных статьях, монографиях, диссертациях и т. п. Требуется унифицировать эти
данные и сделать возможным их дальнейшее использование;

- информационное обеспечение научно-исследовательских работ и
образовательных программ;

- обеспечение научной основы рационального природопользования и мониторинга природных ресурсов;

- возможность страны участвовать в международных экологических программах;

- создание национального центра аккумуляции почвенной информации.
Основные принципы создания и функционирования Почвенных баз данных

Трех стран также подобны:

- пополняемость;

- открытость, доступность;

- возможность постоянного расширения, привлечение к наполнению широкого
круга специалистов, обладающих информацией и использование всевозможных
источников информации.

Авторы БД России считают необходимым организацию Оn-line режима сбора, администрирования и редактирования данных, поступающих через Интернет, а также обязательного привлечения экспертов для работы с поступающими материалами [3].

База данных Белоруссии ориентирована на целевое использование: геоинформационная система характеристики почвенного покрова создается с целью использования её данных в различных отраслях народного хозяйства [4].

Подобность трёх БД также прослеживается в сформулированных Положениях, касающихся сбора и накопления информации:

- охват всей пестроты почвенного покрова сетью разрезов, характеризующих все
разнообразие почв, то есть расположение разрезов осуществляется не по регулярной
сетке, а с учетом пространственного варьирования факторов почвообразования;

- строгая координатная привязка каждого почвенного разреза (профиля),
фиксирование административного адреса, привязка к природным зонам, и, по
возможности, полный набор морфологических, морфометрических и аналитических
показателей свойств почв, полученных по общепринятым методикам;

- обязательное указание метода аналитических и полевых исследований;

- охват всего разнообразия источников информации, сбор опубликованных и
неопубликованных, новых и архивных данных, без исключения также каких-либо
сведений из описания или аналитических таблиц.

Белорусская БД построена по принципу разноуровневой структуры обобщения информации. Каждый пространственный уровень обеспечивается определенным набором пространственных и атрибутивных данных и несет разные возможности их использования. Эта пространственная соподчиненность иллюстрируется рисунком 1.

image016

Рис. 1. Уровни обобщения почвенных данных в БД Беларуси [4]

База данных Украины, благодаря детальности описания местоположения разреза в атрибутивной части, также позволяет использовать данные для различных пространственных уровней, что и подтверждается наработанными картографическими материалами (рис. 2).

image018

Рис. 2. Возможности использования БД «Свойства почв Украины» для построения карт разного масштаба

Одной из основных частей каждой почвенной базы данных является информация о свойствах почв на уровне генетического горизонта. При высокой подобности накапливаемых показателей, все три базы данных имеют определенные особенности.

Почвенно-географическая база данных (ПГБД) России.

В основу профильной (атрибутивной) базы данных России положена концепция репрезентативных почвенных профилей. Основным объектом базы данных выступает

Конкретный почвенный разрез с присущим ему набором почвенных горизонтов и характеризующийся специфическим набором атрибутивных данных.

Организация данных атрибутивной части построена в соответствии с иерархическими уровнями организации почвы: Почва – разрез – профиль – горизонт – морфологический элемент – образец.

На уровне «Почва» Приводится классификационное положение. В целях корреляции существующих классификаций дается наиболее полное название почвы в рамках действующих отечественных классификаций 2004 г, 1977 г. и в системе FAO-Unesco (1990) и WRB (1988).

На уровне «Разрез» Приводится характеристика его местоположения, основных факторов почвообразования (включая рельеф, почвообразующие породы, доминирующую растительность), приводится ссылочная информация (автор, источник, дата описания и т. д.).

На уровне «Профиль» Приводится число генетических горизонтов, указывается генетический тип и степень нарушенности профиля.

Уровень «ГОРИЗОНТ» Включает описание наиболее характерных морфологических свойств горизонта, на этом же уровне содержится информация о почвенных морфонах, в том случае, если выделение сплошного горизонта невозможно.

Уровень «Морфологический элемент» Соответствует более детальному уровню почвенного описания (включения, новообразования, педы и т. д.).

На уровне «Образец» Систематизируются данные о химических и физических свойствах почв.

Атрибутивная часть ПГБД Состоит из трех блоков.

Первый блок Объединяет все данные о внешних условиях в месте заложения разреза, включая рельеф - (макро-, мезо-, микро-), экспозицию, уклон, форму склона; растительность – ассоциацию, ярусность, видовой состав, проективное покрытие; грунтовые воды – уровень, минерализацию; почвообразующие породы - генетический тип, уровень выветрелости; подстилающие породы - выходы горных пород на поверхность; дату заложения разреза; источник информации, автора; административно-территориальную привязку; координаты; высоту над уровнем моря; хозяйственное использование; проявление эрозионных процессов - тип эрозии, интенсивность.

Второй блок Содержит наиболее полное морфологическое описание профиля: нарушенность, тип; общее число генетических горизонтов, описание генетических горизонтов – индекс, малый дополнительный индекс, влажность, цвет, гранулометрический состав, степень каменистости, состав минерального скелета, структура, плотность, сложение, вскипание от НСl, глубина вскипания, интенсивность вскипания; характер границ и мощность горизонта, формы границ, характер перехода между горизонтами, глубины горизонтов и отбора образцов, мощность горизонта; описание почвенных морфологических элементов – корни, мицелий, водорослевая пленка на поверхности почвы, растительные остатки, зоогенные элементы, педы, обломки горных пород, включения, новообразования, поры.

Третий блок Объединяет все данные о химических и физических свойствах почв.

1. Показатели химического состава: элементный состав минеральной части почв (валовой состав), элементный состав органической части почв, вещественный состав минеральной части почв, вещественный состав органической части почв, групповой (фракционный) состав соединений химических элементов;

2. Показатели подвижности химических элементов в почве: степень подвижности (фактор интенсивности), запас (содержание) подвижных соединении химических элементов (фактор емкости);

3. Показатели катионно-обменных свойств почв - емкость катионного обмена стандартная (ЕКОст), емкость катионного обмена эффективная (ЕКОэф), сумма обменных оснований, состав (содержание) обменных катионов или обменных оснований, доля (%)

Обменных оснований от их суммы или от ЕКОст, степень насыщенности почв основаниями;

4. Показатели кислотно-основных свойств почв – кислотность, актуальная
кислотность, рН водной суспензии, рН солевой суспензии, обменная кислотность,
гидролитическая (общая потенциальная) кислотность, щелочность, актуальная
щелочность, рН водной суспензии (1:2,5), рН водной суспензии (1:5), рН
водонасыщенных паст, щелочность, обусловленная СО32-, общая щелочность (Щобщ),
щелочность карбонатная, щелочность органическая, щелочность боратная, разность
между общей щелочностью и суммой кальция и магния.

5. Показатели физических свойств почв: гранулометрический состав, агрегатный
состав, микроагрегатный состав, удельная поверхность, плотность сложения почвы,
плотность твердой фазы почвы, плотность агрегатов и педов, порозность, почвенно-
гидрологические константы (гигроскопическая влажность, максимальная
гигроскопическая влажность, наименьшая влагоемкость, влажность завядания, полная
влагоемкость, водопроницаемость).

Каждая из позиций систематизированного списка показателей, характеризующих морфологическое строение почв, описание внешних условий разреза, химические и физические характеристики, имеет несколько уровней детализации признака. Для внесения в базу данных значений каждого из перечисленных показателей предусмотрены метод определения, единицы измерения, диапазон значения и форма записи.

Представленная схема описания почв послужила основой для создания прототипа почвенной атрибутивной базы данных на центральном сервере Системы, где формируется общедоступная коллективная ПГБД. В поддержку этого проекта был организован научно-информационный ресурс в Интернет по адресу Http://db. soil. msu. ru. Создана программа Soil-DB, предназначенная для ввода первичной почвенной информации отдельными специалистами и ее отправки на центральный сервер через Интернет. Основной информационный элемент программы – карточка почвенного описания (рис. 3).

image020

Рис. 3. Карточки почвенного описания ПГБД России

Результатом занесения данных о любом разрезе в программу является страница (доступная для любого пользователя), на которой в стандартном формате описания почвенного разреза собраны все данные, включая морфологические, химические и физические свойства в табличной форме для конкретного разреза..

На сегодняшний день ПГБД содержит описание 152 профилей почв. Кроме того, около 100 профилей содержатся в виде карточек описания и в табличной форме. Представленные разрезы расположены в пределах Европейской территории России: Архангельской области, Хакассии, Кавказа, Иркутской области, Приморья, Хабаровского края и Камчатки (рис. 4).


image022

Рис. 4. Расположение почвенных профилей на территории России

Почвенная Информационная Система Беларуси (ПИСБ). Составной частью ПИСБ является база данных репрезентативных профилей. Отобранные почвенные разрезы являются репрезентативными по нескольким причинам: 1) почвенные разновидности, представленные ими, занимают большую (доминирующую) площадь в компонентном составе почвенного покрова Беларуси в целом; 2) отдельные из них наиболее характерны для определенных территорий республики; 3) обладают наиболее полным набором аналитических показателей различных характеристик составов и свойств.

Собственно база данных почвенных профилей состоит из двух секций: секции почвенного профиля и секции почвенных горизонтов. В секции почвенного профиля заносится информация о почвенном разрезе в целом.

Данная секция содержит информацию общей характеристики места закладки почвенного разреза, классификационную принадлежность характеризуемой им почвы, географическую привязку, дату закладки, ссылки на внешние файлы (фотографии и полевое описание).

Географическая координатная привязка разреза, классификационная принадлежность почвы, территориальная принадлежность к административно-территориальным единицам республики (область, район, хозяйство, лесничество) определяет его принадлежность к полигонам почвенных карт, картам почвенно-экологического районирования, административным картам и т. д. различного масштаба (рис. 5).

image024

Рис. 5. Взаимосвязь источников базы данных репрезентативных почвенных профилей

И различных карт (БД Беларуси)

Далее следует секция почвенных горизонтов, которая детально характеризует каждый горизонт почвенного профиля, входящего в базу данных. В ней содержатся следующая информация:

- порядковый номер горизонта от поверхности, номенклатура и индексировка горизонта согласно старой и новой классификаций;

- морфологические характеристики (верхняя и нижняя границы горизонта, его мощность, характер перехода и форма границ, цвет во влажном и сухом состоянии визуально и по шкале Манселла, характер окраски и наличие пятен, наличие и размер корней, пор, наличие новообразований и их тип);

- физические свойства горизонта (структура, размер структурных элементов, наличие включений и их тип, гранулометрический состав, содержание ила и физической глины, влажность, плотность сложения, плотность твердой фазы);

- для торфяных горизонтов – степень разложения торфа и его ботанический состав;

- физико-химические показатели (глубина и интенсивность вскипания от HCl,
минералогический состав почвы и илистой фракции, валовой химический состав почвы,
рН солевой вытяжки, зольность, содержание органического вещества и общего гумуса,
тип гумуса, содержание общего углерода и азота, гидролитическая кислотность, емкость
катионного обмена, сумма поглощенных оснований, степень насыщенности основаниями,
содержание подвижных фосфора, калия, содержание обменных кальция, магния,
растворимых натрия и хлорид-иона, содержание бора, цинка и меди).

К настоящему моменту эта база данных включает в себя подробную информацию о 109 почвенных разрезах. Всего база данных состоит из 108 полей и содержит 417 записей почвенных горизонтов. 35 разрезов характеризуют естественные почвы (бурая лесная, дерново-подзолистые различного строения профиля и гранулометрического состава, дерновые и дерново-подзолистые различной степени заболоченности и гранулометрического состава, торфяно-болотные низинные, переходные и верховые), 56 – антропогенно-естественные (агродерново-карбонатные, агродерновые и агродерново-подзолистые почвы различных режимов увлажнения (естественные и осушенные) и разной степени гидроморфизма, строения почвообразующих пород и гранулометрического состава, агроторфяные) и 18 разрезов – антропогенно-преобразованные (агроземы типичные и светлые, дегроторфоземы, смытые и нарушенные). Она является открытой и постоянно пополняется.

Создана также база данных почвенных разрезов по фондовым материалам и данным крупномасштабного почвенного картографирования. Она основана на базе репрезентативных почвенных профилей, но характеристики по почвенным горизонтам имеют меньший набор аналитической информации. Эти данные хоть и отличаются, недостаточной полнотой описания свойств, но при этом аккумулируют большую часть доступного фактического материала о всем разнообразии почв республики и охватывают всю территорию сельскохозяйственных земель и является незаменимой для всех уровней информационной системы.

На данный момент она включает в себя информацию о 20640 почвенных разрезах и состоит из 72617 строк записей. С помощью этой базы, посредством статистической обработки и интерполяции, характеризуется почвенный покров региона определенного уровня обобщения.

База данных «Свойства почв Украины». Содержание атрибутивной базы данных структурировано с учетом таких пространственных уровней:

- единицы административного деления (область, район);

- таксоны природно-сельскохозяйственного районирования (зона, провинция,
округ, природно-сельскохозяйственный район);

- таксоны классификации почв (тип, подтип, род, литологическая серия, вид и
разновидность);

- генетические горизонты (порядковый номер в профиле и индекс).

В качестве инструмента для создания СУБД был избран объектно-ориентированный визуально-программный язык Visual FoxPro Microsoft. База данных организована в 9 электронных таблицах-блоках, три из которых (2, 7, и 8) являются вспомогательными, т. е. содержат дополнительную информацию, которая расширяет информационный потенциал основных таблиц [5]. Стартовая страница СУБД «Свойства почв Украины» представлена на рисунке 6.


image026



Рис. 6. Стартовая страница СУБД «Свойства почв Украины»

В общем виде структура БД отражена в таблице 1. Информация в основных таблицах кодирована с использованием 35 классификаторов (справочников), обеспечивающих текстовое или цифровое описание кодированных записей.

Собственно свойства почв Украины описаны в 112 полях. Всего в настоящее время БД включает информацию о 1654 почвенных разрезах и содержит 6769 строк записей, соответствующих исследованным слоям почв.

Выводы. Близость основных принципов создания, пополнения и использования почвенных баз данных, подобность структуры атрибутивных частей национальных информационных систем и общность методических подходов в оценке свойств почв является благоприятной предпосылкой к созданию единой базы данных почвенных ресурсов России, Украины и Беларуси.

Литература

1. Шоба С. А., Столбовой В. С., Алябина И. О., Молчанов Э. Н. Почвенно-географическая база данных России // Почвоведение.- 2008. - № 9. - С. 1029-1036.

2. Рожков В. А., Алябина И. О., Колесникова В. М., Молчанов Э. Н., Столбовой В. С.,Шоба С. А. Почвенно-географическая база данных России // Почвоведение. - 2010. - № 1. - С. 3-6.

3. Почвенные ресурсы России. Почвенно-географическая база данных / С. А. Шоба, И. О. Алябина, В. М. Колесникова, Э. Н. Молчанов, В. А. Рожков, В. С. Столбовой, И. С. Урусевская, Б. В. Шеремет, Д. Е. Конюшков. –М.: ГЕОС, 2010. - 128 с.

4. Методические указания по созданию Почвенной информационной системы Беларуси / Г. С. Цытрон, Д. В. Матыченков, О. В. Матыченкова, В. В. Северцов. - Минск: Ин-т почвоведения и агрохимии, 2011. - 68 с.

5. Лактионова Т. Н., Медведев В. В., Савченко К. В., Бигун О. Н.,. Шейко С. Н, Накисько С. Г. Структура и порядок использования базы данных «Свойства почв Украины» (Инструкция). –Харьков: Издательская группа «Апостроф», 2010. –96 с.

ПРИЧИНИ І НАСЛІДКИ ПЕРЕУЩІЛЬНЕННЯ ГРУНТІВ

Ф. П. Топольний

Стаття є коротким оглядом опублікованих результатів досліджень стосовно проблеми переущільнення орних грунтів. За літературними та власними даними автора констатовано, , що переущільнення ґрунтів зумовлено, головним чином, використанням у сільському господарстві важкої техніки і низькою культурою землеробства. Автор закликає виробників сільськогосподарських машин і політиків прислухатися до рекомендацій ґрунтознавців про необхідність регулювання тиску сільськогосподарської техніки на грунт.

Ключові слова: грунт, важка техніка, переущільнення, питна вода.

Однією з ознак ґрунту є його щільність будови (ЩБ). На цю ознаку зовсім мало зверталося уваги з тієї причини, що вона є консервативною, і є характерною для кожного типу ґрунту. Вважається, що після штучного розпушування або ущільнення ґрунту через деякий час він сам по собі відновлює свою природну щільність, яка називається рівноважною.

В останні десятиліття дослідники почали відзначати явне відхилення ЩБ ґрунтів від рівноважних параметрів. Цій проблемі присвячено багато публікацій. Особливо помітним є процес переущільнення у ґрунтів із потужним гумусовим горизонтом, якими є чорноземи. Про це свідчать наші дослідження, виконанні у різні роки у Центрально-Чорноземному заповіднику [1] і у Кіровоградській області [2], як і численні літературні дані [3-5] (табл. 1).

У 30-ті роки минулого століття, коли трактори і комбайни були ще рідкістю на полях, щільність чорноземів типових під заповідним степом, лісом або ріллею у верхньому метровому шарі істотно не відрізнялась і знаходилась в межах 1,0-1,10 г/см3. На півдні, у

Чорноземів

Г/см3

Досягав

1,1-1,2

Звичайних і південних, цей показник у нижніх горизонтах

1. Щільність будови чорнозему типового залежно від способу використання угідь

Об’єкт досліджень

Рік дослід­жень

Угіддя

Шар грунту, см

Щільність будови, г/см3

Автори

Курська область, Центрально-Чорноземний заповідник

1939

Цілина, що коситься

10-14

0,99

Долгополова Н. Н. [3]

40-44

1.06

80-84

1.10

Ліс

10-14

1.10

25-29

1.09

75-79

1.12

Рілля, стерня

10-14

1.12

34-38

1.11

86-90

1.06

1981

Цілина, що коситься

5-10

0.85

Башкатова Л. А.,

Топольный Ф. Ф.,

Сулима А. Ф.

[1]

30-40

0,98

40-50

1.04

Рілля, ячмінь

5-10

1.10

30-40

1.16

40-50

1.06

Київська область,

1962

Цілина, що випасається

12-25

1.17

Чесняк О. А., Чесняк Г. Я.

25-35

1.15


Зупинимось на мало висвітлених, або не висвітлених причинах і наслідках цієї проблеми. Перш за все необхідно відзначити, що проблема переущільнення з’явилася, в основному, в колишньому СРСР і тепер продовжує існувати в пострадянських державах. Причини переущільнення були «запрограмовані» існуючою в державі системою розробки і виробництва нових сільськогосподарських машин для рільництва. Ці машини виготовляли з матеріалів низької якості. Міністерством тракторного і сільськогосподарського машинобудування СРСР було навіть видано для конструкторів спеціальний документ - «Галузеві обмежувальні нормалі» щодо профільному прокату та інших матеріалів, в якому було вказано низькосортні матеріали [8]. Будучи поставленими в такі умови, конструктори і машинобудівники змушені були закладати необхідний запас міцності в конструкцію за рахунок збільшення розмірів і маси окремих вузлів, машин і агрегатів. Такі машини ставали громіздкими і металоємними. Їхній питомий тиск на ґрунт у 2-3 рази перевищував припустимий.

На жаль, стан справ у нашому сільськогосподарському машинобудуванні мало змінився і тепер. У рекламних проспектах сучасної техніки для АПК відсутня характеристика питомого тиску агрегату чи машини на ґрунт.

Північноамериканські і західноєвропейські трактори вже півстоліття випускають із можливістю змінювати тиск у шинах коліс і, відповідно, площу контакту колеса із ґрунтом. У разі необхідності між переднім і заднім колесами легко і швидко надівається спеціальна гумова гусениця.

Польові дослідження показали, що застосування важкої техніки не призводить до переущільнення грунту глибше 40 см, якщо у господарстві висока культура землеробства і польові роботи проводяться за умови оптимальної вологості ґрунту. А якщо обробіток здійснюється без застосування сучасної важкої техніки, то переущільнення не спостерігається зовсім.

Якщо ж переущільнення помічено на глибині 70 см і глибше – ніякими агротехнічними заходами відродити ґрунт напевне неможливо. Нам відоме поле, яке останні 20 років ніяк не використовується. На ньому вже з’явились поодинокі дерева (хоч це зона північного Степу ). Проте на глибині 50-70 см ґрунт має не типову для чорнозему крупногоріхувату структуру. Цей горизонт практично мертвий і водонепроникний.


Щільність будови в ньому становить близько 1,3 г/см3. Напевне, лише лісова рослинність потужною кореневою системою здатна повернути ґрунту природний стан.

Наслідків переущільнення багато і не всі вони відомі. В літературі, в основному, висвітлено вплив щільності на продуктивність сільськогосподарських культур. Відомо, що підвищення щільності ґрунту на 0,1 г/см3, порівняно з оптимальним параметром, знижує урожай на 15-20 %, а на 0,2 г/см3 – на 50 %. При цьому затрати на обробіток ґрунту зростають.

Менш дослідженим, але дуже небажаним наслідком переущільнення ґрунтів, є порушення гідрологічного режиму території. За нормальних умов волога атмосферних опадів, просочуючись через грунт і ґрунтотворні породи, надходить у водоносні горизонти, перетворюючись у якісну питну воду. Тому вода у сільських криницях і артезіанських свердловинах славилася своєю якістю. На даний час, в результаті переущільнення ґрунтів, талі і дощові води не проникають вглиб ґрунту, а стікають у гідрологічну мережу поверхнево, змиваючи туди ж з полів агрохімікати. А вже із численних ставків і водосховищ вода надходить у водоносні горизонти. З цієї причини останніми роками масово відмічається забруднення питних вод у сільській місцевості. І це тоді, коли агрохімічний тиск на агроландшафти знизився у 4-5 разів порівняно з 80-ми роками минулого століття.

Існуюче в літературі твердження, що погіршення якості питних вод сільських територій зумовлюється екологічною безграмотністю селян, які поряд з криницями побудували хліви для худоби [9], з нашого погляду є поверховим.

Якщо екологи, гідрогеологи і ґрунтознавці не скажуть свого слова як фахівці, або до їх слів не прислухаються виробничники і політики, то недалекий час, коли Україна буде залежною від водопостачання з інших країн.

Висновки. Із відомих деградаційних процесів ґрунтів найменш дослідженим є переущільнення, яке в останні десятиліття набуває значного поширення і є основною причиною погіршення якості питних вод з підземних джерел водопостачання.

Література

1. Башкатова Л. А., Топольный Ф. Ф., Сулима А. Ф. Изучение физико-химических свойств разновозрастных пашен и залежей на примере Центрально-Черноземного заповедника им. проф. В. В. Алехина // Географическое изучение районов КМА. - Курск, 1984. – С. 66-76.

2. Ковальов М. М., Топольний Ф. П. Переущільнення грунтів – проблема сьогодення // ІІІ-й Всеукраїнський з’їзд екологів з міжнародною участю: збірник наукових статей. – Вінниця. - 2011. – Т. 2. – С. 493-496.

3. Долгополова Н. Н. Физическая и агрохимическая характеристика почв лесостепного профиля в условиях Центрально-Черноземного государственного заповедника // Труды Центрально-Черноземного заповедника. – 1948. - Вып. ІІ. - С. 5-77.

4. Чесняк О. А., Чесняк Г. Я. Зміна морфологічних ознак глибокого чорнозему під впливом довгорічного сільськогосподарського використання // Агрохімія і ґрунтознавство. – 1968. - Вип. 7. - С. 3-12.

5. Шикула М. К., Балаєв А. Д. Родючість грунту та її відтворення в ґрунтозахисному землеробстві // Відтворення родючості грунтів у грунтозахисному землеробстві. - К., 1998. - С. 208-219.

6. Романів П. В. Щільність будови ґрунтів як показник екологічного стану ґрунтів Передкарпаття // Агрохімія і грунтознавство. – 2010. - Книга друга. – С. 147-149.

7. Савіцька Х. М. Агрофізичний стан темно-сірих опідзолених ґрунтів за тривалого використання під беззмінними та сівозмінними посівами // Агрохімія і ґрунтознавство. – 2010. - Книга друга. – С. 151-153.

8. Сисолін П. В. Повість конструктора про стан вітчизняного сільськогоспмашинобудування для рільництва. – Кіровоград: «Код», 2010. – 52 с.

9. Палапа Н. В. Забруднення питної води сільських селітебних територій та заходи покращення //
Агроекологічний журнал. – 2009. – № 3. – С. 43-45.

ЩЕБЕНЮВАТІСТЬ БУРОЗЕМІВ УКРАЇНСЬКИХ КАРПАТ

П. С. Войтків

Охарактеризовано щебенюватість буроземів Українських Карпат, встановлено залежність вмісту щебеню від літології корінних порід, характеру рельєфу і рослинного покриву. Визначено вміст щебеню в буроземах під різними рослинними асоціаціями і його динаміку.

Ключові слова: буроземи, Українські Карпати, праліси, “нормальна” ерозія, щебенюватість.

Ґрунт, як дуже вразливий і добре збалансований компонент природної екосистеми, постійно знаходиться у динамічній рівновазі з іншими компонентами цієї системи. В процесі антропогенної діяльності або в результаті стихійних процесів і явищ ґрунти, гублячи свою природну родючість, деградують або повністю руйнуються. Деградація ґрунтів спостерігається там, де діяльність людини є нераціональною, тобто екологічно необґрунтованою. Крім того в горах, у зв'язку із специфікою рельєфу та інтенсивними ерозійно-деградаційними процесами, ґрунтовий покрив потенційно нестійкий, і тому навіть незначна зміна певного компоненту гірського ландшафту антропогенного чи природного походження дестабілізує напрям та інтенсивність ґрунтотворних процесів.

У сучасних ерозійних процесах виділяють “нормальну” або геологічну і пришвидшену (руйнівну) ерозії.

“Нормальна”, або геологічна ерозія протікає в горах всюди і постійно, незалежно від того чи є рослинний покрив. Результати нормальної ерозії проявляються з часом і не мають стихійного характеру.

Пришвидшена (руйнівна) ерозія виникає в зв’язку з експлуатацією лісів у тих випадках, коли не дотримуються правил протиерозійного захисту ґрунтів і правил вирубок.

Важливою особливістю буроземів є їхня підвищена щебенюватість, і зокрема гумусового горизонту. Підвищена щебенюватість – досить характерне явище, яке відіграє важливу роль у житті ґрунту. По-перше, щебенюватість слугує “захисним панцирем”, який протидіє інтенсивному змиванню ґрунту в період масового танення снігу і випадання інтенсивних опадів; по-друге, щебенюватість обумовлює сприятливий водно-повітряний режим ґрунту, придаючи поверхневому горизонту добру водо - і повітропроникність; по-третє, хрящ і щебінь поверхневого горизонту слугує постійним джерелом свіжих первинних мінералів, які поступово залучаються в ґрунтотворний процес по мірі фізичного і хімічного вивітрювання уламків гірських порід.

Виокремлення щебенюватого поверхневого горизонту в умовах відносно м’якого рельєфу Карпат, де, здебільшого, виключено утворення кам'янистих осипищ, обумовлено тільки наявністю поверхневого змиву дрібнозему в період випадання інтенсивних опадів і масового танення снігу. Причому цей змив має досить малу інтенсивність, отож він не спричинює до знищення всього ґрунту й автоматично послаблюватиметься по мірі виокремлення “захисного панцира”. Про наявність малоінтенсивного поверхневого змиву в карпатських лісах свідчить та обставина, що до зрілого віку лісу кореневі шийки дерев оголюються, припіднімаючись над поверхнею ґрунту на 10-20 см [2, c. 148–149].

Ступінь вираженості “ґрунтового панцира” перебуває у прямій залежності від літології корінних порід: вона є найрозвинутішою в зоні Зовнішніх і Полонинських Карпат і в Рахівському кристалічному масиві, де ґрунтоутворення розвивається на

Піщаному фліші і кристалічних сланцях, тобто на найстійкіших до вивітрювання породах. Меншою мірою “панцир” виражений у ґрунтах Верховинських Карпат, які формуються на породах глинистого флішу. Він майже цілковито відсутній у буроземах, сформованих на давніх корах вивітрювання ефузивних порід, оскільки ці ґрунти денудаційно найменш стійкі і після вирубки лісу швидко розчленовуються мережею ярів, перетворюючись у типові “бедленди”, які простежуються, наприклад, в районі м. Іршава Закарпатської області [2].

Руйнування ґрунтового панциру в орних буроземах, поряд зі зникненням підстилки, спричинює інтенсифікацію ерозійних процесів, що є однією з причин значного поширення у Карпатах перелогової системи землекористування.

Наявність щебенистого поверхневого горизонту зумовлена так званою “нормальною ерозією”: в період інтенсивного випадання опадів або танення снігу на схилах утворюється стік поверхневих вод, який змиває ґрунтовий дрібнозем, що і спричинює відносне накопичення грубо уламкового матеріалу. Отже, в умовах гірського рельєфу впродовж певного тривалого періоду підтримується середня, щодо цих умов потужність ґрунтів.

Вмісту

Щебенюватість досліджуваних ґрунтів розраховували за відношенням щебенистих окремостей до загального вмісту сухого каменистого ґрунту:

Щеб. = mк/mзаг ·100%,

Де Щеб. – щебенюватість, %; – маса щебеню, г; Mзаг – загальний вміст кам’янистого ґрунту, г.

Сумарний об'єм кам'янистих фракцій визначають шляхом їхнього занурення у наповнений водою великий циліндр. Об'єм витісненої води відповідає об'єму кам'янистих фракцій [1, с.137].

Щебенюватість бурозему букового пралісу (розріз 1-У) Ужанського національного природного парку (НПП) становить 22,48 % у верхньому горизонті і поступово збільшується вниз по профілю до 26,48 %. У буроземі під буковим лісом (70 років) щебенюватість значно зменшується з глибиною і становить 19,98 % у верхньому горизонті, 14,93 % – у нижньому горизонті. У буроземах царинки (розріз 2-У) щебенюватість становить 19,94 % - 20,32 % (табл. 1).

1. Щебенюватість і вміст щебеню по фракціях у буроземах пралісів Українських Карпат

Шар

Ґрунту,

См

Угіддя

Вміст

Щебеню %

По фра

Кціях,

Об'єм щебе­ню, см3

Об'єм дрібно-зему, см3

Мода

ЛЬна ДілЯНка №1 Ужанський НПП

1-У

3-У

4-У 2-У

5-12

Буковий праліс віком 200-250 років

89,5 84,2 88,1 88,8 91,4 93,1 87,1 89,4 88,8 88,3 86,7

10,5 15,8 11,9 11,2 8,6 6,9 12,9 10,6 11,2 11,7 13,3

-----------

-----------

-----------

-----------

5 6 5 5 4 3 5 5 5 5 6

45

12-22

44

22-32

45

4-12

Яворово-буковий ліс віком 70 років

45

12-22

45

22-32

47

4-12

Буковий ліс віком 70 років

45

12-22

45

3-13

Царинка

45

13-23

45

23-45

44


Модальна ділянка №2 Угольсько-ШирокоЛУжансЬКий маСИв КБЗ

2-МУ 3-МУ 5-МУ

5-15

Буковий праліс віком 200-250 років

53,4 68,5

63,1 47,2

94,5 96,2 93,7

46,6 31,5

36,9 52,8

5,5 3,8 6,3

26,4 15,2

6,3 8,9

2,9 2,0 2,6

9,3 5,4

7,0 17,7

1,0 0,7 0,7

9,9 8,0

11,3 18,1

1,4 1,0 0,5

1,0 2,9

12,3 18,6

0,2 0,1 2,5

11 8

10 17

2 2 3

39

15-25

42

5-15

Дубово-буковий праліс віком 150-200 років

40

15-25

33

5-15

Буково-яворово-дубовий ліс віком 40-50 років

48

15-25

48

25-35

47

МодальНА ділянКА №3 ЧОрногірський мАсив

1-Ч

1-О

2-Ч

3-13

Смерековий

Праліс віком 150-200 років

69,0 31,0 53,6 49,5 90,1 87,5 91,9

96,2 98,5 84,9 91,4

31,0 69,0 46,4 50,5 9,9 12,5 8.1

3,8 1,5 15,1 8,6

12,9 22,4 18,1 16,1 2,6 1,8 1,9

2,1 0,8 2,3 2,3

8,4 16.9 13,4 12,6 1,8 1.1 1,4

0,5 0,3 1,1 0,6

5,1 16,4 11,0 9,0 5,5 3,0 2,1

1,2 0.4 2,6 2,8

4,6 13,3 3,9 12,8

-6,6 2.7

-

-9.1 2,9

7 15 11 11 2 3 2

1 0 4 2

43

13-23

35

23-33

39

33-43

39

8-18

Смереково-буковий праліс віком 150-200 років

48

18-28

47

28-38

48

3-13

Царинка

49

13-23

50

23-33

46

33-43

48

У буроземі під буковим пралісом віком 200-250 років (розріз 2-МУ) Угольсько-Широколужанського масиву Карпатського біосферного заповідника (КБЗ), який закладено на схилі крутістю 30°, спостерігається переважання щебеню у верхньому гумусовому горизонті 46,5 %. До глибин 15-25 см значення щебенюватості знижуються до 31,5 %. У буроземі під дубово-буковим пралісом (розріз 3-МУ) щебенюватість має протилежний розподіл. У верхньому гумусовому горизонті становить 36,9 %, а з глибини 16–26 см значення різко зростають до 52,8 % від загального вмісту. Найбільш щебенюватими є буроземи під буковими пралісами. У верхніх горизонтах щебенюватість становить 54,5– 54,9 %. У гумусовому перехідному горизонті відсотковий вміст щебеню різко зменшується до 39,9%. Різко відрізняються значення щебенюватості в буроземі під буково-яворово-дубовим лісом (розріз 5-МУ), який характеризується дуже низькими значеннями – 8–6,3 %.

Ґрунти під смерековими пралісами Чорногірського масиву за ступенем щебенюватості мають також різні значення. Зокрема, бурозем смерекового пралісу (розріз 1-Ч) характеризується дуже високою щебенюватістю. Наприклад, у верхньому гумусовому горизонті вона становить 31,0 % від загальної маси, а з глибиною щебенюватість різко зростає до 69,9 %. У гумусовому перехідному горизонті значення щебенюватості знаходяться в межах 46,4–50,5 %. Значно менший вміст щебеню спостерігаємо в буроземі смереково-букового пралісу. Щебенюватість у верхній частині профілю становить 8,1–12,5 %. У дерновому горизонті буроземів царинки щебенюватість становить 1,5–3,8 %, а в гумусовому горизонті значно зростає вміст до 15,1%.

Висновки

– Серед сучасних ерозійних процесів вагоме місце належить розвиткові “нормальної” ерозії, показником розвитку якої є наявність щебенюватого поверхневого горизонту.

– Вміст щебеню в буроземах залежить від літології корінних порід, характеру рельєфу і рослинного покриву, чи його відсутності.


– Як “захисний панцир” щебенюватість протидіє інтенсивному змиванню ґрунту в період масового танення снігу і випадання інтенсивних опадів.

– Придаючи поверхневому горизонту добру водно - і повітропроникність, щебенюватість обумовлює сприятливий водно-повітряний режим у ґрунті.

– Результати досліджень показали, що найбільшою щебенюватістю характеризуються буроземи під буковими і дубово-буковими лісами (Угольсько-Широколужанський масив КБЗ), що зумовлено переважанням корінних порід – елювій-делювій флішу з переважанням пісковику, які є досить стійкими до вивітрювання, відповідно менший вміст щебеню спостерігаємо в буроземах, які сформувалися на елювій делювій флішу з переважанням глинистих сланців (Ужанський НПП, Чорногірський масив).

– Слід відмітити, що щебенюватість обумовлена характером рельєфу, зокрема, за результатами досліджень на більш крутих схилах вміст, щебеню у верхніх горизонтах є значно більшим порівняно з пологими схилами.

– Найважливішим показником зміни щебенювастості в буроземах і відповідно, вмісту щебеню є характер рослинного покриву. Це зокрема, стосується породи і віку дерев. Характер зміни за цими критеріями свідчить, що буроземи під пралісами мають більшу щебенюватість порівняно з буроземами під лісом та ґрунтами царинок.

Література

1. Войтків П. С. Буроземи пралісів Українських Карпат: монографія / П. С. Войтків, С. П. Позняк. – Львів: ВЦ ЛНУ імені Івана Франка, 2009. – 244 с.

2. Гоголев И. Н. Почвы Украинских Карпат. Природа Украинской ССР. – К., 1986. – С. 145–171.