Основи екології - Олійник Я.Б. - 5.4.1. Ґрунти та їх значення в агроекосистемах

Ґрунти є природними утвореннями, які характеризуються родючістю - здатністю забезпечувати рослини речовинами, необхідними для їх життєдіяльності, а також накопиченими водою і повітрям. Крім того, ґрунти також є багатофункціональними системами, які виконують такі екологічні функції:

- середовища існування;

- акумулятора і джерела речовини й енергії для організмів;

- проміжного ланцюга між біологічним і геологічним кругообігами;

- захисного бар'єра;

- умов нормального функціонування біосфери в цілому.

Названі функції ґрунтів утворюють їх екологічний потенціал. Його складником є агроекологічний потенціал, тобто здатність ґрунтів виконувати функцію сільськогосподарських угідь, створювати оптимальні умови для росту і розвитку сільськогосподарських рослин, а також підтримувати екологічну рівновагу в агроландшафтах і природному середовищі. Агроекологічний потенціал ґрунтів визначається за такими основними показниками:

- потужністю гумусного шару ґрунту;

- вмістом поживних речовин (фосфор, калій);

- рівнем і мінералізацією ґрунтових вод;

- біотичним потенціалом або біопродуктивністю земельних угідь (середньорічним продуктивним зволоженням, періодом вегетації, середньорічним радіаційним балансом);

- стійкістю ґрунтів до забруднення (сумою активних температур, крутизною схилів, кам'янистістю, структурністю, питомим опором, механічним складом, вмістом гумусу, типом водного режиму, реакцією рН, ємністю іонів, залісненістю, розораністю, господарською освоєністю);

- забрудненістю радіонуклідами (цезій, стронцій, плутоній, америцій), важкими металами (валовий вміст у ґрунті бору, молібдену, марганцю, цинку, кобальту, нікелю, міді, хрому, свинцю та ін.) пестицидами і мінеральними добривами з урахуванням природних особливостей ґрунтів;

- несприятливими природно-антропогенними процесами (ступенем ураженості територій яружною і площинною ерозією, зсувами, суфозією лесових порід, дефляцією, карстом, селями, засоленням, підтопленням, просіданням і обваленням над гірничими виробками тощо).

Отже, ґрунт - це базис для створення будь-якої агроекосистеми, концентрації процесів трансформації потоків речовин та енергії в них. Фізико-хімічні процеси, які відбуваються в агро-екосистемах, істотно відрізняються від аналогічних процесів у природних екосистемах внаслідок наявності елементів антропогенного регулювання. Принципова відмінність навіть спрощених агроекосистем від природних полягає у переважному виносі з врожаєм поживних речовин, які акумулюються у вирощеній продукції. Але це не єдина їх відмінність.

Родючість ґрунту, яка визначається в основному запасами гумусу, є не тільки головною економічною і екологічною характеристикою агроекосистеми. Зменшення вмісту гумусу погіршує умови розвитку корисної мікрофлори, призводить до втрати запасів внутрішньоґрунтової вологи, елементів мінерального живлення, посиленню процесів змиву та вимивання - зумовлює деградацію базису. З усіх типів ґрунтів найродючішими та найпотужнішими є чорноземи.

Розташовані на поверхні суші, ґрунти відіграють виключно важливу роль в процесі взаємодії літосфери з атмосферою і гідросферою, прямо (через рослин) або опосередковано (через тварин) впливають на існування біосфери. Усі ґрунти мають відому здатність до самовідтворення в ході процесу ґрунтоутворення. Людство використовує ґрунти прямо та опосередковано. Пряме використання відбувається під час руху наземного транспорту, у випадках будівництва, влаштування промислових і побутових звалищ тощо. При цьому ґрунти гинуть. Опосередковане використання має ширші масштаби і, за умов правильної організації, не призводить до зникнення або різкого погіршення властивостей ґрунтів. Найважливішим, звісно, є використання ґрунтів для вирощування культурних рослин. Людина також опосередковано використовує ґрунти через промислових і сільськогосподарських тварин (вони поїдають рослини, які ростуть на ґрунті).

Рівень, тривалість використання родючості та продуктивність ґрунтів залежать від їх властивостей, клімату, соціально-економічних умов господарювання, розвитку науки і техніки. Теоретичною основою високої продуктивності ґрунтів є урахування біологічних вимог культур, що вирощуються, до тепла, вологи тощо.

Ґрунт - це найскладніша система, одним з основних компонентів якої є живі організми, що її населяють. Від діяльності цих організмів залежать характер та інтенсивність фіксації основного біогенного елемента - атмосферного азоту, здатність ґрунту до самоочищення та ін. Останнім часом значення ґрунтової біоти істотно збільшилося: при техногенному забрудненні компонентів біосфери, у тому числі й ґрунту, ґрунтова біота виконує важливу функцію детоксикації різних сполук, які наявні у ґрунті і впливають на стан навколишнього середовища та якість сільськогосподарської продукції.

Ґрунтовий покрив становить самостійну земну оболонку - педосферу. Він є продуктом сумісної дії клімату, рослинності, тварин та мікроорганізмів на поверхневі шари гірських порід. У цій найскладнішій системі безперервно відбуваються синтез та руйнування органічної речовини, кругообіг елементів зольного та азотного живлення рослин, детоксикація різних забруднювальних речовин, що надходять у ґрунт. Ці процеси здійснюються завдяки унікальній будові ґрунту, яка є системою взаємопов'язаних твердого, рідкого, газоподібного та живого складників. Наприклад, повітряний режим ґрунту тісно пов'язаний з його вологістю. Оптимальне співвідношення цих факторів сприяє кращому розвитку вищих рослин. Тверда фаза ґрунту, в якій в основному містяться джерела поживних та енергетичних речовин (гумус, органо-мінеральні колоїди), взаємопов'язана з ґрунтово-біотичним комплексом.

У зв'язку з цим значення ґрунту в агроекосистемах таке:

o Ґрунт є головним засобом сільськогосподарського виробництва; людство отримує з ґрунту близько 95 % всіх продуктів харчування.

o Ґрунт - це життєвий простір, який забезпечує проживання живих організмів.

o Ґрунт є механічною опорою рослинності, яка на ньому росте.

o Ґрунт має здатність зберігати насіння протягом декількох років, що підтримує біорізноманіття в природі та здатність до оновлення рослинних популяцій.

o Ґрунт акумулює необхідні для життєдіяльності організмів воду, поживні та енергетичні речовини, що значною мірою визначає його родючість.

o Ґрунт регулює гідротермічний режим, що дає змогу ґрунтовим організмам зберігати свою життєдіяльність за певних значень температури і вологості.

o Ґрунт виконує санітарну функцію. Висока здатність ґрунту до самоочищення за рахунок його біоти забезпечує знешкодження багатьох патогенних мікробів і токсикантів, що позитивно впливає на якість сільськогосподарської продукції і стан природного середовища в цілому.

o Ґрунти також використовують інформаційну функцію. Відомо, наприклад, що перехід навесні температури через +5 °С стимулює активізацію азоту, фосфору, калію, тобто ця межа температури слугує своєрідним сигналом для споживання цих елементів у зв'язку з початком вегетаційного періоду.

Однак усі ці функції ґрунту мають межі реалізації і можуть порушуватися внаслідок виробничої та іншої діяльності людини. Одним з таких порушень є так зване "ґрунтостомлення", зовнішні прояви якого виражаються в різкому зниженні врожайності сільськогосподарських культур. Це відбувається, наприклад, якщо постійно вирощувати рослини одного й того ж роду. Основними причинами ґрунтостомлення є накопичення у ґрунті токсичних речовин, які виділяються корінням рослин та мікроорганізмами, а також розклад специфічних шкідників, збудників хвороб та бур'янів. Для запобігання ґрунтостомленню необхідно додержуватися сівозмін, регулярно оздоровляти ґрунти шляхом внесення органічних добрив, вирощувати стійкі сорти тощо.