Склад і хімічні властивості опідзолених ґрунтів

За морфологічними ознаками темно-сірі опідзолені ґрунти і чорноземи опідзолені пройшли двохфазний розвиток – степову і лісову фази. Їх формування відбувалося під впливом дернового і підзолистого процесів, при перевазі першого. Проте їм властива елювіально-ілювіальна диференціація. В темно-сірих опідзолених ґрунтах вона проявляється чіткіше, а в чорноземах опідзолених значно менше.

За даними Н.М.Бреус (1988), сформувались опідзолені ґрунти переважно на лесових породах (98,5%), на лесах підстелених пісками (1%), глинами (0,4%) і крейдо-мергелями (0,1%).

За механічним складом опідзолені ґрунти приблизно в рівній кількості представлені легко- середньо- і важкосуглинковими різновидами. В межах лісостепової зони механічний склад темно-сірих опідзолених ґрунтів і чорноземів в опідзолених змінюється з півночі на південь. На півночі і в західній частині Лісостепу вони мають грубопилувато-, а інколи піщано-легкосуглинковий механічний склад. В центральній частині Лісостепу – грубопилувато- і пилувато-середньосуглинковий, а в південній частині – важкосуглинковий.

Механічний склад в темно-сірих опідзолених ґрунтах по профілю важчає, особливо в ілювіальному горизонті. Кількість мулу в ньому на 9, а фізичної глини на 11% більші, ніж в гумусово-елювіальному горизонті (табл. 3.27). В чорноземі опідзоленому елювіально-ілювіальна диференціація за механічним складом не спостерігається. Тут відмічається поступове зменшення вмісту мулу і фізичної глини вниз за профілем.

Хімічний склад профілю темно-сірих опідзолених ґрунтів неоднорідний. Максимальний вміст SiО₂ (79%) спостерігається в гумусово-елювіальному горизонті поступово знижуючись до 74% в породі.

Таблиця 3.27 – Хімічний склад, вміст фізичної глини і мулу в опідзолених ґрунтах (Н.М.Бреус, 1979)

В чорноземі опідзоленому вміст SiО₂ за профілем майже не змінюється, коливаючись в межах 80-81% (див.табл. 3.27).

В темно-сірому опідзоленому ґрунті максимум оксидів заліза та алюмінію знаходиться в ілювіальних горизонтах, відповідно 4,8 та 12%, а мінімум в гумусово-елювіальному горизонті: Fe₂O₃ – 3,4%, АІ₂О₃ – 9,9%. Це свідчить про те, що в даних ґрунтах має місце підзолистий процес. В чорноземах опідзолених перерозподілу оксидів майже не відбувається. Вміст оксидів заліза в гумусово-елювіальному горизонті становить 3,1 і зростає лише до 3,1-3,2% в ілювіальних горизонтах. Вміст оксидів алюмінію змінюється ще менше, коливаючись в межах 9,7-10,9%. Перерозподілу оксидів кальцію, магнію і натрію також майже не спостерігається.

Про хід підзолистого процесу в темно-сірому опідзоленому ґрунті свідчить співвідношення SiО₂:R₂О₃, яке найвужче 8,1-8,3 в ілювіальних горизонтах, а в гумусово-елювіальному горизонті становить 9,6. Отже в темно-сірих oпідзолених ґрунтах ще досить чітко проявляється дія підзолистого процесу, а в чорноземах опідзолених переважає дерновий, а підзолистий затухає.

За вмістом гумусу опідзолені ґрунти суттєво відрізняються від сірих лісових ґрунтів. В гумусово-елювіальному горизонті темно-сірих опідзолених ґрунтів його міститься 4,29, а в чорноземах опідзолених 5,19%. За шкалою показників гумусового стану опідзолені ґрунти відносяться до середньо забезпечених гумусом, тоді як в сірих лісових ґрунтах вміст його низький або дуже низький (табл. 3.28).

Таблиця 3.28 – Вміст і груповий склад гумусу сірих лісових грунтів

(Д.І.Ковалишин, Н.М.Бреус, 1979)

В перерозподілі гумусу по профілю однакова закономірність. Як в темно-сірому опідзоленому ґрунті, так і в чорноземі опідзоленому максимальний його вміст в НЕ та Не горизонтах і поступове зниження вниз за профілем. Склад гумусу змінюється за профілем ґрунту. Темно-сірі опідзолені ґрунти в НЕ і НІ горизонтах мають фульватно-гуматний тип гумусу (Сгк:Сфк =1.02-1,06), в ілювіальному, перехідному і породі – фульватний (Сгк:Сфк<0,5). В чорноземі опідзоленому в Не і Нрі горизонтах він також фульватно-гуматний, але гумінових кислот набагато більше (Сгк:Сфк=1,2-1,4). Наступні горизонти мають не фульватний, а гуматно-фульватний тип гумусу (Сгк: Сфк = 0,6-0,8).

В темно-сірому опідзоленому ґрунті і чорноземі опідзоленому в верхніх горизонтах вміст гумінових кислот переважає над фульвокислотами. В першому грунті 35-40% проти 34-38%, в другому відповідно 41-45% проти 31-36%. В нижчих горизонтах залежність в обох ґрунтах протилежна. Гумінових кислот менше ніж фульвокислот.

В чорноземах опідзолених в складі гумінових кислот переважає фракція гумінових кислот зв'язаних з кальцієм, а в темно-сірих опідзолених ґрунтах переважають гумінові кислоти зв'язані з півтораоксидами.

Фізико-хімічні властивості опідзолених ґрунтів добре відображають особливості їх генезису. За показниками обмінноі кислотності і реакції ґрунтового розчину вони дуже близькі. В темно-сірому опідзоленому ґрунті рН_Н2О коливається в межах 7,0-7,2, а в чорноземі опідзоленому - 7,0-7,5 (табл. 3.29).

За показниками обмінної кислотності ґрунти нейтральні або близькі до нейтральних. Проте за показниками гідролітичноі кислотності обидва ґрунти відносяться до слабокислих, відповідно 3,89 і 3,28 мг-екв 100 г ґрунту. Вниз за профілем гідролітична кислотність поступово зменшується.

Темно-сірі опідзолені ґрунти і чорноземи опідзолені характеризуються високою і дуже високою сумою увібраних основ, вміст яких коливається в межах 28-32 мг-екв 100 г ґрунту. В складі увібраних катіонів переважає обмінний кальцій, вміст якого в обох ґрунтах у верхніх горизонтах дуже високий - 22-24 мг-екв 100 г ґрунту. В нижчіх горизонтах вміст кальцію поступово зменшується.

Таблиця 3.29 – Фізико-хімічні показники опідзолених ґрунтів (О.М.Олександрова, Н.М.Бреус, 1979)

Обмінного магнію в темно-сірому опідзоленому ґрунті в 2,7-7,6 разів, а в чорноземі опідзоленому в 2,7-5,1 разів менше, ніж обмінного кальцію.

Перерозподіл обмінного магнію в профілі інший. Максимальний вміст його спостерігається в ілювіальних горизонтах.Однак в обох ґрунтах в верхніх гумусово-елювіальних горизонтах вміст його дуже високий – 4,4-6,6 мг-екв 100 г ґрунту.

Темно-сірі опідзолені ґрунти і чорноземи опідзолені мають високий ступінь насиченості основами, відповідно 89-94 і 89-96% з максимумом в перехідних до породи горизонтах. Порода карбонатна, вміст СаСО₃ – 3-5%.

За фізико-хімічними показниками інтенсивність підзолистого процесу в темно-сірому опідзоленому ґрунті проявляється в більшій мірі ніж в чорноземі опідзоленому. Проте дані аналізів свідчать, що ці ґрунти дуже близькі за генезисом.

Слабка опідзоленість, порівняно висока вбирна здатність, висока насиченість основами і обмінним кальцієм, значний вміст гумусу обумовлюють відносно високий вміст поживних речовин в опідзолених ґрунтах.

Вміст загального азоту в темно-сірому опідзоленому ґрунті в гумусово-елювіальному горизонті становить – 0,14, а в чорноземі опідзоленому – 0,21%, знижуючись в нижніх горизонтах, відповідно до 0,06-0,03 і 0,14-0,09% (табл. 3.30), що корелює з вмістом і розподілом гумусу за профілем.

Вміст загального фосфору менший ніж азоту і становить 0,09-0,012% в темно-сірому опідзоленому ґрунті і 0,11-0,13% в чорноземі опідзоленому. Перерозподіл за профілем подібний до азоту.

Вміст загального калію значно більший ніж азоту і фосфору В темно- сірому опідзоленому ґрунті в гумусово-елювіальному горизонті він становить 1,88, а в чорноземі опідзоленому 2,07%. Проте максимальні показники відмічаються в ілювіальних горизонтах – 2,19 і 2,34%, що пов'язано з проявом підзолистого процесу.

Рухомими фосфатами і обмінним калієм темно-сірі опідзолені ґрунти забезпечені середньо (95,8 мг Р₂О₅ і 112 мг К₂О на 100г ґрунту), а чорнозем опідзолений має підвищену забезпеченість, відповідно 112 і 126 мг на 100г ґрунту.

Водно-фізичні властивості опідзолених ґрунтів значно кращі ніж в сірих лісових. Щільність твердої фази в гумусо-елювіальному горизонті становить 2,63 і поступово зростає до 2,70-2,72 г/см³ вниз за профілем (табл. 3.31). В чорноземі опідзоленому вона по всьому профілю майже не змінюється.

В гумусово-елювіальному горизонті величина її становить 2,68, а далі вниз за профілем вона стабільна (2,70 г/см³), шо позитивно впливає на пористість ґрунту.

Таблиця 3.30 – Агрохімічні показники опідзолених ґрунтів

(Б.С.Носко, Є.П.Латишев, 1994)

Таблиця 3.31 – Водно-фізичні показники опідзолених ґрунтів (М.Г.Йовенко, I960)

За показниками щільності в темно-сірому опідзоленому тільки гумусово- елювіальний горизонт щільний (1,30 г/см³), а всі нижче розміщені горизонти дуже ущільнені (1,37-1,52 г/см³).

В чорноземі опідзоленому гумусовий елювійований і наступний за ним перехідний горизонт середньо пухкі (1,22-1,23 г/см³), а решта горизонтів пухкі (1,14-1,18 г/см³).

З щільністю тісно пов^’язана пористість ґрунту. В темно-сірому опідзоленому ґрунті вона за шкалою Н. А. Качинського задовільна для орного шару (51%)і далі падає до 44-50%. В чорноземі опідзоленому всі генетичні горизонти мають задовільну пористість – 54-58%. Враховуючи, що капілярна пористість в oпідзолених ґрунтах 30-35%, то в них створюються умови достатньої аерації.

Темно-сірі опідзолені ґрунти і чорноземи опідзолені близькі за водно- фізичними властивостями. Вони більш сталі у профілі, порівняно з сірими лісовими ґрунтами. Це викликано меншою інтенсивністю підзолистого процесу і меншою елювіально-ілювіальною диференціацією профілю.

Максимальна гігроскопічність в темно-сірому опідзоленому ґрунті становить 7-9, а в чорноземі опідзоленому 6-7%, відповідно змінюється і вологість в'янення – 8-12 та 11-14%. Найменша вологоємність коливається в межах 23-26 і 26-27%, тому і доступної вологи дані ґрунти містять приблизно однакову кількість: темно-сірий опідзолений – 12-16, а чорнозем опідзолений 13 -15%.

Оцінюючи властивості опідзолених ґрунтів можна зазначити їх загальні особливості:

– в темно-сірому опідзоленому ґрунті елювіально-ілювіальна диференціація профілю проявляється слабо, а в чорноземі опідзоленому вона практично затухає;

– в темно-сірому опідзоленому ґрунті порівняно з сірими лісовими грунтами горизонти Е і ЕІ відсутні, а формуються гумусовані горизонти НЕ і НI, а в чорноземах опідзолених – Не і Нрі;

– внаслідок затухання підзолистого процесу і лесиважу гумусово-елювіальний горизонт у темно-сірому опідзоленому ґрунті значно в меншій мірі ніж в сірих лісових ґрунтах збіднюється мулом, колоїдами та півтораоксидами, а в чорноземі опідзоленому ці процеси виражені слабо;

– ґрунти мають середній вміст гумусу, з поступовим зниженням вниз за профілем; склад гумусу фульватно-гуматний;

– в чорноземах опідзолених в складі гумусу переважають гумінові кислоти зв'язані з кальцієм, а в темно-сірих опідзолених зв^’язані з півтораоксидами;

– в складі мікроорганізмів кількість грибів і бактерій приблизно однакова, або трохи більше бактерій;

– за показниками обмінної кислотності ґрунти нейтральні або близькі до нейтральних; за гідролітичною кислотністю – слабокислі;

– ґрунти характеризуються високою сумою увібраних катіонів і ступенем насиченості основами;

– формуються на карбонатних ґрунтотворних породах: лесах і лесовидних суглинках;

– забезпеченість мінеральним азотом середня, рухомими фосфатами і обмінним калієм – середня і підвищена;

– агрофізичні властивості задовільні та добрі, характеризуються достатньо стійким водним режимом.

За даними А.І. Сірого (1998), темно-сірі опідзолені ґрунти відрізняються від сірих лісових більш інтенсивною гумусованістю. Кількість гумусу в глибина гумусованої частини профілю досягає 50-60 см. В них в залежності від механічного складу становить 3-4,5%. Забарвлення їх більш темне, а результаті запаси гумусу в метровій товщі становлять в супіщаних 40, легкосуглинкових 193-220, середньосуглинкових 248 і важкосуглинкових різновидностях 274 т/га (табл. 3.32).

Чорноземи опідзолені мають більш глибокий гумусований профіль (до 80-90 см), у них гумусована не лише верхня, але й нижня частина ілювійованих горизонтів. Вище у них і вміст гумусу, який коливається від 2,0% у супіщанихрізновидностях до 4,5-5,0% у важкосуглинкових. Відповідно зростають і запаси гумусу у метровій товщі, від 172 т/га усупіщаних до 360 т/гау важкосуглинкових різновидностях.

Реакція темно-сірих опідзолених ґрунтів переважно слабокисла або близька до нейтральної (рН_кс1 5,5-6), хоча величина гідролітичноі кислотності становить 3,0-3,5 мг-екв 100г ґрунту. Досить висока насиченість основами (80-94) зменшує їх негативну дію. Реакція чорноземів опідзолених також слабокисла або близька до нейтральноі (рН_кс1 5,8-6,2, гідролітична кислотність 1,5-2,5 мг-екв 100 г ґрунту). При цьому чим легший механічний склад ґрунтів, тим вища кислотність. Проте ґрунти високо насичені основами, кількість яких становить 85-96% від ємності вбирання, тому кислотність не впливає безпосередньо на їх оцінку.

Сприятливі фізико-хімічні властивості темно-сірих опідзолених ґрунтів (від низького до середнього вміст гумусу, висока ступінь насиченості основами, слабокисле середовище) обумовлюють досить високий вміст у них елементів живлення.

Забезпеченність рухомими фосфатами у них переважно підвищена –10,7-13,7 мг 100 г ґрунту і висока – 17,4 мг 100 г ґрунту обмінним калієм – низька – 5,5-6,4 мг 100 г ґрунту, а в більш важких різновидностях – підвищена – 13,2-13,8 мг 100 г ґрунту. В чорноземах опідзолених слабокисле середовище визначило значну рухомість фосфатів, вміст яких становить 9,1—19,8 мг 100 г ґрунту.

Таблиця 3.32 – Якісна оцінка (бонітування) опідзолених ґрунтів (А.І.Сірий, 1998)

Забезпеченість обмінним калієм в основному низька – 5,7-7,0 мг 100 г ґрунту і середня – 19,4-12,2 мг 100 г ґрунту і лише у важкосуглинкових різновидів підвищена – 14,7 мг 100 г ґрунту.

Порівняно з сірими лісовими ґрунтами темно-сірі опідзолені мають більш сприятливі агрофізичні властивості. У них помітно зростає кількість водостійких агрегатів, ґрунти менше запливають, рідше утворюється кірка. Суттєво збільшується вологоємність, але разом з тим росте і кількість недоступноі вологи. Тому максимально можливі запаси продуктивної вологи у метровій товщі у них коливаються від 160 у важкосуглинкових різновидів до 190 мм у піщаних легкосуглинкових.

Водно-фізичні властивості чорноземів опідзолених більш сприятливі, ніж темно-сірих опідзолених ґрунтів. Вони мають більшу кількість водостійких агрегатів, а отже і їхня оструктуреність значно вища. Особливо це стосується грунтів більш важкого механічного складу. Загальна пористість їх становить 50-55% в т.ч. капілярна 30-35%, і отже, ці ґрунти можуть утримувати в капілярах достатню кількість води. Максимально можливі запаси продуктивної вологи у них залежно від механічного складу становлять 172-190 мм у метровій товщі. Поряд з цим у некапілярних проміжках буде 10-15%. Все це забезпечує рослинам досить сприятливий водно-повітряний режим.

Потенціальна родючість темно-сірих опідзолених ґрунтів досить висока. Бонітет їх коливається в межах від 37 у супіщаних до 55 балів у важкосуглинкових різновидах. Чорноземи опідзолені характеризуються більш високою потенціальною родючістю. Бонітет їх коливається від 45 балів у супіщаних різновидах до 70 балів у важко-суглинкових. Враховуючи це, можна стверджувати, що за природною родючістю темносірі опідзолені грунти близькі до чорноземів опідзолених.