Фізичні властивості ґрунтів є однією з найважливіших характеристик, що визначає якісний стан ґрунтового покриву. Вони впливають на напрям ґрунтотворного процесу, морфогенетичні особливості, фізико-хімічні, хімічні, агрономічні, водно-фізичні, теплові властивості і режими, родючість. Фізичні властивості характеризують ступінь окультурення й агроекологічний стан ґрунтового покриву. Негативні фізичні властивості ґрунтів є однією з причин проведення меліорацій ґрунтів. Погіршення фізичних властивостей ґрунтів призводить до розвитку деградаційних процесів, зниження родючості.

Гранулометричний склад - важлива генетична й агрономічна характеристика ґрунту, тісно пов'язана з властивостями ґрунтотворних порід. Він відображає їхню трансформацію в процесі ґрунтотворення, є одним з індикаторів змін, що відбуваються у ґрунті внаслідок антропогенного впливу (осушення, зрошення, рекультивація тощо) та різних умов сільськогосподарського використання ґрунтів.

Останніми роками гранулометричному складу ґрунтів Українського і Малого Полісся, як і іншим фізичним властивостям, не приділяють належної уваги. Фізичні властивості ґрунтів часто недооцінюють під час ведення землеробства, пов'язуючи отримання високих врожаїв головно з наявністю поживних речовин у ґрунті. Частково характеристика гранулометричного складу поліських ґрунтів наведена у працях П.В. Климовича, С.І. Веремеєнка, Л.А. Кульчицької, А.А. Кирильчука, Г.С. Підвальної, В.Г. Гаськевича [1-5, 7-10].

Питання трансформації гранулометричного складу ґрунтів під впливом антро-погенези розглянуте у працях С.П. Позняка, Ф.Р. Зайдельмана і А.П. Шварова, М.С. Сі-макової і В.Ю. Гельцер, В.Г. Гаськевича [3-6, 11, 12]. Дуже мало аналізують зміни гранулометричного складу ґрунтів у контексті розвитку деградаційних процесів. Тому вивчення змін гранулометричного складу ґрунтів під впливом осушувальних меліорацій, деградаційних процесів, зумовлених цими змінами, є актуальним.

Гранулометричний склад, як консервативна характеристика ґрунту, успадкована ним від ґрунтотворної породи, досить стійкий як до зовнішніх, антропогенних, так і до внутрішньоґрунтових процесів. Для того, щоб суттєво змінилися вміст і співвідношення гранулометричних фракцій у межах генетичного горизонту чи у ґрунтовому профілі загалом, необхідний тривалий час окультурення або еволюції ґрунту.

Осушувальні меліорації належать до факторів швидкої і глибокої трансформації просторової структури, ґрунтових режимів і процесів, які спричинюють зміни властивостей ґрунтів, у тому числі й гранулометричного складу.

Об'єктом досліджень є дерново-підзолисті, лучні та дернові ґрунти Малого Полісся. Предмет досліджень - гранулометричний склад ґрунтів, його трансформація в процесі осушення. У процесі дослідження гранулометричного складу ґрунтів Малого Полісся ми мали на меті виявити вектори змін гранулометричного складу ґрунтів різної генези під впливом тривалого осушення гончарним дренажем; з'ясувати вплив гранулометричного складу і змін, що відбуваються у ньому після осушення, на розвиток деградаційних процесів у ґрунтах, характер їхнього використання, екологічну ситуацію в регіоні, пов'язану з деградацією ґрунтів.

Зміни гранулометричного складу ґрунтів Малого Полісся, зумовлених тривалим осушенням та сільськогосподарським використанням осушених земель і пов'язаних з цим деградаційних процесів, досліджували у Ратинському і Підподільському природних районах на стаціонарних і напівстаціонарних дослідних ділянках. Використовували порівняльно-географічний, порівняльно-профільний, аналітичні й статистичні методи.

Для характеристики гранулометричного складу і визначення напряму змін для кожного типу досліджуваних ґрунтів закладали ґрунтові розрізи, максимально наближені до ділянок меліорації на глибину 200-250 см. Зразки для лабораторно-аналітичних досліджень відбирали з середини кожного генетичного горизонту. Гранулометричний склад визначали за методикою Н.А. Качинського з підготовкою зразків ґрунту до аналізу пірофосфатним методом у модифікації С.І. Долгова та А.І. Лічманової.

Гранулометричний склад ґрунтів Малого Полісся, сформованих на водно-льодовикових відкладах, відображає неоднорідність (шаруватість) порід: нижні горизонти ґрунту мають здебільшого легший гранулометричний склад, за винятком орзандових шарів, ніж верхні горизонти.

До осушення дерново-слабопідзолисті ґрунти мали зв'язнопіщаний і супіщаний, дерново-середньопідзолисті - супіщаний гранулометричний склад. Характерна особливість гранулометричного складу дерново-підзолистих ґрунтів - переважання дрібного та середнього піску і невисокий вміст фракцій пилу та мулу. Сума фракцій фізичної глини (частинки розміром менше 0,01 мм) в гумусово-елювіальному горизонті НЕ зв'язнопіщаних відмін становить 8,03 %, супіщаних - 16,23-17,0 % (табл. 1).

З глибиною по профілю вміст фізичної глини у зв'язнопіщаних ґрунтах поступово зменшується в ілювіальному та перехідному горизонтах і зростає в материнській породі. В ґрунтах супіщаного гранулометричного складу сума фракцій фізичної глини збільшується в межах ілювіального горизонту і поступово зменшується у перехідному горизонті та материнській породі.

Таблиця 1

ПОРІВНЯННЯ КІЛЬКІСНИХ ПОКАЗНИКІВ ГРАНУЛОМЕТРИЧНОГО СКЛАДУ ДЕРНОВО-ПІДЗОЛИСТИХ ҐРУНТІВ

ДО І ПІСЛЯ ОСУШЕННЯ, %

Примітка. Х1 - дані до осушення; Х2 - дані після осушення.

Вміст мулу (частинки розміром до 0,001 мм) у гумусово-елювіальному горизонті зв'язнопіщаних відмін - 4,00%, у супіщаних - 11,00-11,56%. Вміст пилуватих фракцій у всіх генетичних горизонтах невисокий. Серед гранулометричних фракцій у генетичних горизонтах переважає дрібний і середній пісок (частинки розміром 0,25-0,05 і 10,00- 0,25 мм) - 90%.

Осушення дерново-підзолистих ґрунтів гончарним дренажем спричинило низку змін в інтенсивності та напрямленості елементарних ґрунтових процесів. Різка зміна водно-повітряного режиму, пов'язана зі зниженням рівня ґрунтових вод, зумовила посилення фільтраційних процесів у ґрунті, а разом з ними - активізацію лесиважу. Після осушення в ґрунтах намітилася тенденція до полегшення гранулометричного складу. Найсуттєвіші зміни відбулись у вмісті наймобільніших гранулометричних фракцій - мулу і дрібного пилу. Посилення низхідних потоків ґрунтових вод спричинило винесення мулу і дрібного пилу з верхніх горизонтів ґрунту та акумуляцію їх у нижчих горизонтах. Вміст мулу в гумусово-елювіальному горизонті дерново-підзолистих зв'язнопіщаних ґрунтів зменшився на 0,80%, у супіщаних відмін - на 6,76-7,40% (див. табл. 1). В елювіальному горизонті Е вміст мулу зменшився в середньому на 3,60-8,04%. Отже, із поважчанням гранулометричного складу ґрунтів простежується тенденція до збільшеного винесення мулистої фракції. Невисока різниця у вмісті мулу зв'язнопіщаних ґрунтів до і після осушення зумовлена низьким його вмістом у ґрунті. В

материнській породі зафіксовано як збільшення вмісту мулу на 0,85-3,14%, так і зменшення на 1,42%. Невідповідність кількості мулу, винесеного з верхніх горизонтів і

відкладеного у материнській породі, зумовлена вимиванням його через дренажну систему. У перші два роки осушень винесення мулу було особливо інтенсивним. Розраховані швидкості втрат мулу в перші два роки становлять 1,50-3,90% за рік, у наступні 26 років осушення - 0,14-1,17% за рік. Очевидно, після різких трансформацій у перші роки дії дренажу в ґрунтах настає період релаксації і відносної стабілізації елементарних ґрунтових процесів.

Після осушення в ґрунтах зареєстровано зміни вмісту дрібного пилу. У цьому разі однонапрямлених тенденцій змін немає. В одних випадках вміст дрібного пилу за 28 років осушення зменшився на 1,24-1,55%, в іншому - збільшився на 0,68% в горизонті НЕ (див. табл. 1). Очевидно, це зумовлено розміром і формою шпарового простору ґрунтів та інтенсивністю дренажу.

Зменшення вмісту мулу і дрібного пилу в гумусово-елювіальних горизонтах дерново-підзолистих ґрунтів частково відбувається внаслідок дефляційних процесів.

До осушення лучні ґрунти, сформовані на водно-льодовикових відкладах, мали піщанисто-легкосуглинковий та піщанисто-середньосуглинковий гранулометричний склад. Сума фракцій фізичної глини в гумусовому горизонті Н легкосуглинкових відмін становить 29,68 %, середньосуглинкових - 32,34% (табл. 2).

Таблиця 2

Порівняння кількісних показників гранулометричного складу лучних ґрунтів

до і після осушення, %

З глибиною вміст фізичної глини зменшується. Вміст мулу в гумусовому горизонті Н становить 14,43-15,20%, дрібного пилу - 4,77-11,24%. Значне накопичення мулу у верхній частині профілю лучних ґрунтів зумовлене інтенсивними процесами внутрішньоґрунтового звітрювання і незначним проявом процесу ілімеризації, що пов'язано з недостатнім промивним режимом через високий рівень ґрунтових вод.

Лучні ґрунти, сформовані на елювії мергелів, до осушення мали грубопилувато-важкосуглинковий гранулометричний склад. Сума фракцій фізичної глини в гумусовому горизонті Нк становить 48,64% (див. табл. 2); вміст мулу - 29,18%, дрібного пилу - 13,86%, униз по профілю поступово зменшується.

Після осушення протягом 25-28 років гранулометричний склад лучних ґрунтів має тенденцію до полегшення внаслідок вимивання мулистої фракції з верхніх горизонтів та акумуляції мулу в перехідному до материнської породи горизонті Р(h) і материнській породі Р. Вміст мулу в гумусовому горизонті Н лучних ґрунтів зменшився на 3,98- 9,20%. У цьому разі в лучних ґрунтах, сформованих на водно-льодовикових відкладах, з поважчанням гранулометричного складу втрати мулу зростають. Дрібний пил зазнає інтенсивного вимивання з профілю лучних ґрунтів, сформованих на елювії мергелів. Очевидно, це пов'язано з тріщинуватістю мергелів, де великі шпари створюють сприятливі умови для інтенсивних низхідних потоків води. В лучних ґрунтах, сформованих на водно-льодовикових відкладах, винесення мулу простежується у нижній частині ґрунтового профілю (див. табл. 2).

Швидкість втрати мулистої фракції у перші два роки осушення становить 3,30-3,82% за рік, у наступні 26 років - близько 0,1% за рік. Можна допустити, що в певні періоди накопичення мулу переважає над його винесенням. Це підтверджене тим, що лучні ґрунти, які через два роки після осушення мали супіщаний гранулометричний склад (вміст фізичної глини - 19,80%), а через 26 років - легкосуглинковий (вміст фізичної глини - 26,0%).

До осушення дернові глибокі глейові ґрунти, сформовані на водно-льодовикових відкладах, мали зв'язнопіщаний, супіщаний і піщанисто-легкосуглинковий гранулометричний склад, а дернові ґрунти, сформовані на елювії мергелів - важкосуглинковий. Вміст фракцій фізичної глини в гумусовому горизонті Н зв'язнопіщаних відмін становить 6,87%, супіщаних - 24,70, важкосуглинкових - 46,79% (табл. 3). Вміст мулу в гумусовому горизонті Н коливається від 3,30% у зв'язнопіщаних відмінах до 9,24-17,28% у легкосуглинкових та важкосуглинкових. Вміст дрібного пилу зростає з поважчанням гранулометричного складу.

Порівняння результатів гранулометричного аналізу через 23-25 років після осушення свідчить про полегшення гранулометричного складу ґрунтів переважно внаслідок винесення мулу з верхніх горизонтів та його акумуляції у перехідному до материнської породи горизонті й материнській породі.

За період осушення вміст мулу в гумусовому горизонті Н дернових ґрунтів, утворених на флювіогляціальних відкладах, зменшився на 0,50-3,97%, дернових ґрунтів на елювії мергелів - на 2,88% (див. табл. 3). Швидкість втрати мулу становила від 0,02 до 0,16% за рік. З поважчанням гранулометричного складу ґрунтів втрати мулу зросли. Вміст дрібного пилу зменшився в дернових ґрунтах зв'язнопіщаного та важкосуглинкового гранулометричного складу.

Таблиця 3

Порівняння кількісних показників гранулометричного складу дернових ґрунтів

до і після осушення, %

Отже, інтенсифікація промивного водного режиму після осушення призвела до суттєвого зменшення вмісту фізичної глини і збільшення вмісту піску в гумусовому горизонті ґрунтів (див. табл. 1-3). Полегшення гранулометричного складу переважно внаслідок винесення мулу і частково дрібного пилу з верхніх горизонтів та, відповідно, їхнє опіщанення зумовило зміни градації ґрунтів за гранулометричним складом. Зокрема, лучні ґрунти, які до осушення мали легкосуглинковий гранулометричний склад, після осушення стали супіщаними, а середньосуглинкові ґрунти - легкосуглинковими. В лучних карбонатних ґрунтах градація гранулометричного складу змінилася з важкосуглинкової на середньосуглинкову. Дернові піщанисто-легко-суглинкові ґрунти після осушення стали супіщаними, дернові глибокі карбонатні важкосуглинкові - середньосуглинковими. Близькі до зміни на одну градацію до полегшення гранулометричного складу дерново-підзолисті зв'язнопіщані і супіщані ґрунти (див. табл. 1), а також дернові глибокі зв'язнопіщані і супіщані (див. табл. 3).

В осушених дерново-підзолистих зв'язнопіщаних та дернових зв'язнопіщаних ґрунтах процеси лесиважу спричинили посилення ступеня диференціації профілю за вмістом мулу, а в лучних і дернових супіщаних ґрунтах, навпаки, простежується тенденція до зменшення ступеня диференціації профілю.

Полегшення гранулометричного складу, зміна співвідношення між фракціями в окремих генетичних горизонтах і між горизонтами спричинили погіршення фізичних,

фізико-хімічних та агрономічних властивостей ґрунтів, розвиток низки деградаційних процесів [3-5]. Полегшення гранулометричного складу в дерново-підзолистих ґрунтах знизило їхню протидефляційну стійкість, що сприяє активізації процесів дефляції в межах Малого Полісся. Ґрунти зазнали механічної деградації, зумовленої вітровою ерозією від слабкого до кризового ступеня [5].

Опіщанення призвело до погіршення мікроагрегатного складу і структури ґрунтів, зменшило їхню водостійкість і здатність протистояти механічним навантаженням. У супіщаних відмінах структура виражена слабко і легко руйнується. Про низьку здатність ґрунтів з високим вмістом піщаних фракцій до оструктурення свідчать високі показники фактора дисперсності за Качинським і низькі значення ступеня агрегованості за Бейвером-Роадесом, які в орному шарі дерново-підзолистих супіщаних ґрунтів становлять, відповідно, 25,0 і 6,2-7,5%, у дернових глибоких супіщаних - 21,7 і 10,0%.

Крім того, полегшення гранулометричного складу погіршило загальні фізичні властивості ґрунтів. У процесі лесиважу разом з мулом і дрібним пилом у нижні горизонти вимивається гумус, який найбільше зв'язаний з цими фракціями. Вимивання гумусу разом з гранулометричними фракціями є однією з причин розвитку біохімічної деградації - дегуміфікації. В межах Малого Полісся ґрунти зазнали дегуміфікації від слабкого до надто високого (кризового) ступеня [2-4].

Водночас полегшення гранулометричного складу погіршило водно-фізичні властивості ґрунтів, збільшило їхню водопроникність і зменшило водоутримувальну здатність. Це призвело до переосушення й аридизації агроландшафтів. Вимивання мулу, а разом з ним і залізистих сполук спричинило замулення й озалізнення, унаслідок чого дренажні системи вийшли з ладу. Полегшення гранулометричного складу призвело також до зниження родючості ґрунтів тобто до зменшення їхнього балу бонітету і вартості.

Отже, дослідження гранулометричного складу ґрунтів Малого Полісся і його трансформації у процесі осушення дають підставу зробити такі висновки:

різке зниження рівня ґрунтових вод після осушення призвело до посилення промивного водного режиму і процесів лесиважу-ілімеризації, винесення з верхніх горизонтів мулу і частково дрібного пилу;

найінтенсивніше трансформація гранулометричного складу відбулася в перші роки осушення, після чого настала стадія релаксації і стабілізації процесів лесиважу-ілімеризації та внутрішньоґрунтового звітрювання, у ґрунтах усталився стан відносної квазірівноваги. В окремі періоди процеси внутрішньоґрунтового звітрювання можуть бути однаковими або інтенсивнішими, ніж процеси лесиважу, тобто відбувається періодична інтенсифікація процесів лесиважу і внутрішньоґрунтового звітрювання в часі та просторі після осушення;

в осушених ґрунтах простежено полегшення гранулометричного складу, зменшення вмісту фізичної глини і збільшення піщаних фракції, унаслідок чого змінились градації ґрунтів за гранулометричним складом;

зміни гранулометричного складу ґрунтів треба враховувати під час проектування осушувальних систем, для розробки заходів раціонального використання й охорони осушених ґрунтів.

Література

Веремеєнко С.І. Еволюція та управління продуктивністю ґрунтів Малого Полісся України. - Луцьк: Надстир'я, 1997. - 314 с.

Гаськевич В.Г., Гаськевич О.В. Сучасний стан меліорованих геокомплексів Малого Полісся // Фізична географія та геоморфологія. - 2001. - Вип. 41 - С. 116-120.

Гаськевич В.Г., Гаськевич О.В. Зміни агроландшафтів Малого Полісся під впливом осушення і проблеми їх використання // Наук. зап. Вінн. пед. ун-ту. Сер.: Географія. - 2001. - Вип. 2. - С. 63-68.

Гаськевич В.Г. Оцінка сучасного стану мінеральних осушених ґрунтів Малого Полісся // Генеза, географія та екологія ґрунтів: Зб. наук. праць. - Львів: ВЦ ЛНУ, 2003. - С. 95-101.

Гаськевич В.Г. Дефляционные процессы в почвах Малого Полесья // Lucrarile Conferintei internationale stiintifico-practice "Solul - una din probleme le principale ale selolului XXI". - Chisinau: 2003. - Р. 205-206 с.

Зайдельман Ф.Р., Шваров А.П. Пирогенная и гидротермическая деградация торфяных почв, их агроэкология, песчаные культуры земледелия, рекультивация. - М.: Изд-во Москов. ун-та, 2002. - 168 с.

Кирильчук А.А. Сучасні процеси трансформації мінеральної частини дерново-карбонатних ґрунтів (рендзин) Малого Полісся // Генеза, географія, екологія ґрунтів: Зб. наук. праць. - Львів: ВЦ ЛНУ, 2003. - С. 215-218.

Климович П.В. Еколого-меліоративний аналіз природних комлексів Волинського Полісся. - Львів: ВЦ ЛНУ, 2000. - 253 с.

Климович П.В. Особливості трансформації фізичних властивостей заболочених ґрунтів унаслідок їхнього осушення // Генеза, географія, екологія ґрунтів: Зб. наук. праць. - Львів: ВЦ ЛНУ, 2003. - С. 173-176.

Кульчицька Л.А. Кризові ситуації в ґрунтах легкого гранулометричного складу Малого Полісся // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. геогр. - 1999. - Вип. 25. - С. 136-138.

Позняк С.П. Орошаемые черноземы юго-запада Украины. - Львов: ВНТЛ, 1997. - 240 с.

Симакова М.С., Гельцер В.Ю. Изменение свойств дерново-подзолистых суглинистых глеевых почв после осушения // Почвоведение. - 1992. - № 8. - С. 97-106.