ТЕМА 1. Поняття про фітомеліорацію як технологію покращення якісних характеристик деградованих грунтів.

Ґрунт є складною природною системою, яка виконує цілу низку екологічних, біологічних та продукційних функцій. Він забезпечує рослини водою та поживними елементами, бере участь у кругообігу речовин, накопичує органічний вуглець, регулює водний режим території, підтримує біорізноманіття та значною мірою визначає продуктивність наземних екосистем.

Під впливом природних та антропогенних факторів властивості ґрунтів можуть погіршуватися. Такий процес називають деградацією ґрунтів.

До основних видів деградації належать:

• водна ерозія;
• вітрова ерозія;
• дегуміфікація;
• втрата органічного вуглецю;
• ущільнення;
• руйнування структури;
• зниження водопроникності;
• засолення;
• осолонцювання;
• підкислення;
• забруднення;
• деградація біологічної активності;
• зниження біорізноманіття;
• порушення ґрунтового профілю.

За таких умов необхідно не лише припинити дію деградаційного чинника, а й створити умови для відновлення ґрунтових функцій.

Одним із таких підходів є фітомеліорація.

Поняття про фітомеліорацію

Фітомеліорація — це система заходів із використанням рослин та рослинних угруповань для поліпшення властивостей ґрунту, регулювання його водного, поживного та біологічного режимів, захисту від деградації та відновлення порушених земель.

Термін походить від грецьких слів:

phyton — рослина

і

melioratio — поліпшення.

Отже, у широкому розумінні фітомеліорація — це поліпшення стану земель за допомогою рослин.

На відміну від суто механічних або хімічних способів меліорації, фітомеліорація використовує природні властивості рослин і пов'язаних із ними біологічних процесів.

Основним об'єктом впливу є не лише сама рослина, а система «рослина — ґрунт — мікроорганізми — вода — атмосфера».

Значення рослин у відновленні ґрунтів

Рослина одночасно впливає на ґрунт у декількох напрямках.

Коренева система:

• механічно розпушує ґрунт;
• створює систему біопор;
• сприяє агрегуванню;
• виділяє органічні сполуки;
• стимулює діяльність мікроорганізмів;
• поглинає воду та елементи живлення.

Надземна частина рослин:

• захищає поверхню від опадів;
• зменшує швидкість поверхневого стоку;
• знижує вітрове навантаження;
• регулює температуру поверхні;
• створює мікроклімат.

Після відмирання рослин:

листки + стебла + корені → рослинні рештки → органічна речовина → гуміфікація → відновлення ґрунтової родючості.

Таким чином, рослинність є одним із головних природних факторів формування ґрунту.

Вплив фітомеліорації на фізичні властивості ґрунту

Деградовані ґрунти часто характеризуються ущільненням та погіршенням структури.

Ущільнення призводить до:

• зменшення пористості;
• погіршення проникнення води;
• зменшення аерації;
• обмеження розвитку коренів;
• посилення поверхневого стоку;
• збільшення ерозійної небезпеки.

Коренева система рослин здатна частково компенсувати ці негативні процеси.

Корені створюють вертикальні та горизонтальні канали, які після їх відмирання залишаються у ґрунті як біопори.

Це сприяє:

збільшенню пористості → покращенню водопроникності → покращенню аерації → розвитку ґрунтової біоти.

Відновлення структури ґрунту

Структурний стан є одним із найважливіших показників якості ґрунту.

Стійкі агрегати:

• забезпечують оптимальне співвідношення пор;
• покращують водний режим;
• зменшують ерозію;
• сприяють розвитку коренів.

Фітомеліорація сприяє структуроутворенню через декілька механізмів.

По-перше, корені механічно об'єднують частинки ґрунту.

По-друге, кореневі виділення сприяють склеюванню мінеральних частинок.

По-третє, ґрунтові мікроорганізми продукують органічні сполуки, які беруть участь у формуванні агрегатів.

По-четверте, після відмирання рослинних решток у ґрунті збільшується кількість органічної речовини.

Вплив на органічну речовину та гумус

Одним із найбільш важливих результатів фітомеліорації є збільшення надходження органічної речовини до ґрунту.

Джерелами є:

• корені;
• кореневі виділення;
• опале листя;
• відмерлі стебла;
• мікробна біомаса;
• рослинні рештки.

У результаті формується ланцюг:

рослинна біомаса → органічні рештки → розкладання → гуміфікація → накопичення органічного вуглецю.

Підвищення вмісту органічного вуглецю може сприяти покращенню:

• структури;
• водоутримувальної здатності;
• ємності катіонного обміну;
• поживного режиму;
• біологічної активності.

Тому органічний вуглець є одним із ключових показників довготривалого ефекту фітомеліорації.

Вплив на водний режим

Рослинний покрив відіграє важливу роль у регулюванні водного режиму.

Рослини:

• перехоплюють опади;
• зменшують швидкість стоку;
• сприяють інфільтрації;
• поглинають воду;
• здійснюють транспірацію;
• сприяють формуванню ґрунтових пор.

У результаті зменшується ризик поверхневого стоку та ерозії.

Особливо важливе значення це має на схилах.

Протиерозійна функція

Фітомеліорація є одним із природних способів боротьби з ерозією.

Щільний рослинний покрив:

захищає поверхню ґрунту → зменшує енергію удару крапель дощу → зменшує руйнування агрегатів → зменшує поверхневий стік → зменшує винесення частинок ґрунту.

Корені додатково закріплюють ґрунтову масу.

Тому створення рослинного покриву є важливим елементом відновлення еродованих земель.

Вплив на поживний режим

Рослини поглинають із ґрунту азот, фосфор, калій, кальцій, магній та інші елементи.

Проте після відмирання частина цих елементів повертається до ґрунту з рослинними рештками.

Особливе значення мають бобові рослини, здатні вступати в симбіоз із азотфіксувальними бактеріями.

Тому включення бобових до фітомеліоративних сумішей може сприяти:

• накопиченню біологічного азоту;
• формуванню біомаси;
• поліпшенню азотного режиму;
• активізації ґрунтової біоти.

Вплив на біологічні властивості

Ґрунт є живою системою, у якій мікроорганізми відіграють ключову роль.

Рослини забезпечують мікроорганізми органічними субстратами через кореневі виділення.

У ризосфері активізуються:

• бактерії;
• гриби;
• актиноміцети;
• мікоризні організми;
• ґрунтова мезофауна.

У результаті посилюються процеси:

• мінералізації;
• гуміфікації;
• кругообігу азоту;
• трансформації фосфору;
• розкладання органічних решток.