CC BY
17УДК 631.48 Кирильчук А. А.
Анал1з поглядев оценки потенциалу г'рунтоутворення
Львiвський нацюнальний уыверситет iMeHi 1вана Франка, м. Львiв e-mail: kyrvlandrii@qmail.com
Анота^я. На даному emani розвитку фунтознавчо! науки проблемi оц1нки потенциалу фунтотворення надаеться надзвичайно важливого значення, осюльки це напряму пов'язано з в/'дтворенням родючост1 фунт/'в. Оцночною характеристикою здатностi чинникв фунтотворення забезпечувати формування фунт/'в i Хнх окремих властивостей за певний пром1жок часу е потенц1ал фунтотворення цих чинникв. У статтi детально проанал1зовано сучасн1 концепцТ оц/'нки потенц1алу фунтотворення запропонованi р/'зними авторами.
Ключовi слова: фунт, чинники фунтотворення, сучасн1 концепцИ, оц1нка потенц1алу фунтотворення.
Вступ
В. В. Докучаев, трактуючи фунт як природно-юторичне тто, сформулював положення про фунт як "продукт сукупноТ дiяльностi" ^мату, рослинних i тваринних органiзмiв, прських порщ, вку краТни та рельефу мюцевостк Такий пiдхiд мав надзвичайно важливе значення для розвитку природничих наук, осктьки вчений уперше визначив функцiональний зв'язок мiж фунтовим покривом i найважливiшими елементами ландшафту. 1нтуТтивне уявлення В. Докучаева про фунт як функцш вiдображене в запропонованому ним визначенн Грунту: Грунт - це постшно мiнливi функци вiд а) ктмату..., б) материнських прських порщ, в) рослинних i тваринних органiзмiв, особливо нижчих, г) рельефу i висоти мiсцевостi ^ нарештi, Грунтового, а частково i геологiчного вiку краТни... [5]. З того часу в науковш лiтературi перiодично обговорюють проблеми, пов'язанi безпосередньо з поняттям "Грунт", а також з уявленнями про внесок окремих чинниш Грунтоутворення у становлення, розвиток i функцюнування Грунтiв.
Концепцiя потен^алу Грунтотворення вперше розроблена Г. Йенн (1961), набула подальшого розвитку у працях Т. Г. Пльманова (1977), В. О. Таргульяна (1982), О. М. Геннадiева (1990). Сучасну розширену концепцш потенцiалу Грунтотворення запропонували С. А. Шоба та iн. (1999). Автори визначають Грунтотворний потенцiал природних чинниш (ГЛПЧ) як можливiсть формування iз будь-якого твердофазного субстрату високооргашзованих Грунтових тiл (профiлiв, педоыв) i загалом Грунтового покриву. Окрiм цього, С. А. Шоба та ш. (1999) сформулювали два пщходи до iнтерпретацiТ концепцiТ гппч: штегральний i диференцiйований. ОсобливоТ уваги з точки зору нових пiдходiв до виршення проблеми оцiнки потенцiалу Грунтотворення заслуговують науковi працi Ф. М. Лисецького, П. В. Голеусова, М. А. Голубця, С. П. Позняка i е. Н. Красехи, С. Г. Чорного, О. I. ерпноТ, В. I. Михайлюка та ш. [3, 4, 7, 8, 13].
Матерiали i методи
Для аналiзу i систематизацiТ значного об'ему л^ературних джерел у яких вiдображено сучасн погляди оцiнки потенцiалу Грунтотворення нами використовувалися окремi фiлософськi, загальнонауковi та конкретно-науковi методи наукового пiзнання.
Результати дослщження та 1х обговорення
Незважаючи на достатньо тривалий перiод становлення i розвитку генетичного Грунтознавства дискусшнють поняття "Грунт" не втратило своеТ актуальностi. Прикладом цього е публка^я М. А. Голубця "Актуальн питання сучасного Грунтознавства" [4]. У своТй статл названий автор детально аналiзуе низку публiкацiй "...вщ "Русского чернозема" В. В. Докучаева i "Проблем биогеохимии" В. I. Вернадського до найновших наукових праць i пщручнимв з Грунтознавства". Серед них особливоТ уваги, на думку автора, заслуговуе фундаментальна праця е. Д. Йктна, у якш вiн пише про те, що "...пщ час розкриття проблеми структурно-функцюнальноТ органiзацiТ Грунтiв у наземних екосистемах i бiосферi в цтому важливе значення належить з'ясуванню характеру системноТ органiзацiТ Грунту, яка визначае його числены еколопчы функци. Завдання це, однак, не просте, осктьки дотепер не мають однозначного трактування вихщш поняття й постулати..., нема едностi думок у питаны, що вважати Грунтом, який об'ем вш займае в простора де проходить його нижня межа i якi параметри визначають його полiфункцiональнiсть" [4, с.9]. Наводячи чималий перелк публiкацiй з цього питання М. А. Голубець вщзначае "...маемо повну пщставу для висновку про те, що Грунт за показниками структурного аналiзу - це бюкосне, чотирифазне природне тто; за показниками системного аналiзу - це природна система, яка виникае, формуеться й юнуе внаслщок взаемоди
основних, незамшних фунтотворних факторiв - твердофазного субстрату (материнськоТ породи) i живоТ речовини (сукупностi живих органiзмiв екосистеми, компонентом якоТ е фунт) в певних часово-клiматичних та рельефних умовах; за показниками функцюнального аналiзу фунт - це пiдсистема (живоТ) наземноТ екосистеми, в якiй реалiзуеться ланка деструкцiТ i ресинтизу оргашчноТ речовини в бiотичному коловоротi, розсшвання синтезованоТ зеленими органiзмами сонячноТ енергГТ та накопичення вiльноТ енергiТ у виглядi органiчних сполук" [4, с.13].
Подiбнi погляди у своТй прац висловлюе I. А. Соколов (2004). Автор зазначае, що у сучасному фунтознавствГ переважае класичне докучаевське розумшня фунту як самостшного природно-юторичного бiокосного субаерального, сформованого in situ тта, яке е функцiею чинникГв фунтотворення - фунтотворних порiд, бюти, клiмату, рельефу i часу [11].
Водночас у сучаснш фунтово-географГчнш лiтературi актуальнiй проблемi вивчення чинникiв фунтотворення у концептуальному аспектi присвячено не багато публкацш, незважаючи на те, що прикладне значення вчення про чинники фунтотворення е основою генезису, картографування, дiагностики та класифкацп фунтГв. Фундаментальними з даноТ проблематики е науковi працi В. В. Докучаева, Г. Йены, О. А. Роде [5, 6, 10, 14].
Вщомий американський вчений-фунтознавець Г. Йены у книзi "Фактори фунтотворення" функцiональний зв'язок мiж Грунтом i найважливiшими чинниками фунтотворення подав у виглядi математичноТ залежностi:
S = f(d, o, г, p, t...), (1)
де S - фунт, d - клГмат, o - оргашзми, г - рельеф, p - порода, t - час [6].
Представлену формулу необхщно розглядати не як математичне рiвняння, а як споглядальну модель. Спроби розв'язати запропоноване рiвняння сучасними математичними методами не дали жодного позитивного результату, осктьки кожен компонент правоТ частини формули становить дуже складну залежну динамiчну систему, пов'язану з шшими такими ж системами нескшченною ктькютю зв'язш. Тiльки у 1977 роц Т. Г. Гiльманов вперше виразив формулу Г. Йенн у диферен^альнш формi, де повний диференцiал функци багатьох змiнних дорiвнюе сумi окремих диференцiалiв за цими змiнними. Таке розкладання функци цiлком конкретне i може мати комп'ютерне вирiшення:
Xs (t) = F (XS ,Vs,Cs, t), (2)
де Xs (t) - стан, у який перейде система S (фунт) i яка у момент t = 0 перебувала у початковому стаж X0s; F - оператор, який дае змогу побудувати алгоритм ЕОМ; Vs - вхщш змшы системи S; Cs -параметри системи S; t - час (0 < t < T) (Пльманов, 1977).
У визначеннi В. В. Докучаева фунту як функци множниш-фунтоутворювачГв i у подальшiй iмiтацiйнiй математичнiй моделi цього визначення домшуе таке положення: усi множники е змшними, i фунт однаковою мiрою е результатом ТхньоТ сукупноТ дГТ на визначений момент часу (фунт-момент). Грунт як вщкрита система насттьки динамiчний, а чинники-фунтоутворювачГ настiльки взаемопов'язаш, що змiна одного чинника е пщставою для змГни Гнших чинникГв. В. В. Докучаев особливу увагу звертав на те, що коли множники-фунтоутворювачГ, змшюючись, збережуть попереднi вщношення, то добуток - фунт (функцГя) - не змГниться. Проте якюна змiна чинниш-фунтоутворювачГв упродовж тривалого часу веде до розвитку фунту, його еволюцГТ; система прагне досягти нового зрiвноваженого стану вГдповГдно до нових умов, перюд якого залежить вщ чутливостГ системи [5, 8].
Комплексно аналiзуючи проблему спiввiдношення Грунту i чинниш-фунтоутворювачГв, яка дискутуеться у фунтознавчш лiтературi починаючи з ро6Гт В. В. Докучаева, найважливш погляди з цього питання С. П. Позняк i G. Н. Красеха згрупували таким чином: 1. "При формуванн фунту ус чинники е рiвнозначними, i фунт е Тхньою функцГею...". 2. "При рiвнозначностi клiмату, бюти, рельефу i фунтотворних порГд, такий чинник як час видтяють в особливу категорш...". 3. "Принцип рiвнозначностi чинникГв фунтотворення передбачае принцип незамшносп, який пiдтверджуе, що усГ чинники не ттьки рiвнозначнi, але й незмшы у формуваннi фун^в...". 4. "...виршення функцiональноТ залежностi фун^в вщ чинникГв фунтотворення у виглядГ певних математичних залежностей так i не знайдено саме через дуже склады взаемозв'язки мГж т. зв. "незалежними змшними"...". 5. "УсГ чинники дтять на двГ групи 1) чинники донори речовини i енергГТ, що знаходяться на входГ Грунту як каскадноТ системи; 2) контролюючГ чинники. До першоТ групи належать: а) чинники, що складають екзогенний потенцГал середовища (ЕПС). Це опади, сонячна радГацГя i бГота; б) чинник-приймач, що вщбивае екзогенну мГнливГсть субстрату (ЕМС). Цим чинником е фунтотворна порода". До групи чинникГв, якГ контролюють умови фунтотворення i просторову оргашзацш педосфери належать: а) рельеф як чинник-трансформатор ЕПС, що визначае топографш субстрату i геометрГю структури фунтового покриву (СГП); б) час, що контролюе тривалГсть фунтотворення й умови просторовоТ органГзацГТ педосфери". 6. "ДокучаевськГ чинники фунтотворення е, власне кажучи, чинниками функцГонування i розвитку вах поверхнево-планетарних екзогенних бГокосних систем.". 7. "Принцип провщного чинника i рГвнозначностГ умов формування фун^в у сучасному фунтознавствГ найчастГше обговорюеться у рГзних публГкацГях" [8, с. 9-12].
Оцшочною характеристикою здатност KOMnoHeHTiB географiчного середовища як чинникГв фунтотворення забезпечувати формування фунпв та Гхых окремих властивостей за певний прoмiжoк часу е пoтeнцiал фунтотворення (ПГ) цих чинникГв. Кoнцeпцiя пoтeнцiалу фунтотворення була розроблена Г. Йены та отримала подальший розвиток у працях В. О. Таргульяна i О. М. Гeннадiева [2, 12, 14].
Достатньо розгорнуту концепцш оцшки пoтeнцiалу фунтотворення запропонували дектька автoрiв, зокрема, С. А. Шоба, М. I. Герасимова, В. О. Таргульян та ш. [9]. С. А. Шоба та сывавтори трактують фунтотворний пoтeнцiал природних чинниш (ГППЧ) як "здатнють формувати з будь-якого твердофазного субстрату складно оргаызоваы (упорядковаы) фунтовГ тiла (прoфiлi, педони) i фунтовий покрив, а також найбтьш динамiчнo збалансoванi i функцюнально стiйкi фунтовГ системи, якi розглядаються як пiдсистeми - пiдзeмний ярус - в екосистемах, бюгеоценозах, ландшафтах". Назван автори також запропонували два пщходи до штерпретаци' концепци' гппч: "штегральний, який базуеться на дослужены сукупно'1 ди усгх чинникгв, i диференцшований, який передбачае аналiз "шдивщуальних" потенцГалГв (ПГ1) окремих чинникГв фунтотворення" [9].
У межах другого пщходу С. А. Шоба та сшвавтори видтяють ПГ" кл'мату i бюти (вперше -Таргульян, 1982), ПГ материнських nopid (раыше - Алябша, 1998) i ПГ рельефу, проте останнш ПГ", значною мГрою, визначае формування фунтового покриву, а не окремих фунтГв [9].
ПГ кл'шату i бюти - flux-factor, потоковГ чинники, чинники-"агресори" - оцшюються щодо Гхньо'Г здатностГ змГнювати конкретний фунтотворний субстрат за визначений вГдтинок часу у найскладыше органГзовану i найбтьш функцюнально рГвноважну та стГйку фунтову систему (тГло, покрив). Це, насамперед, екзогенний потенцГал ди, змГни, формування нових властивостей, структур i функцш [9].
ПГ материнських nopid або вихщного субстрату - site-factor, чинник-рецешент, чинник-трансформатор або точнГше потенцГал трансформаций перетворення породи в фунт. Цей потенцГал оцшюеться за здатнютю конкретно!' породи трансформуватися у нову речовину, новГ структури (мГнерали, педи) i/або акумулювати у собГ новГ, новоутворенГ у процесГ педогенези, речовини i структури (гумус, фГтолГти, копролГти i т.п.) [9].
ПГ рельефу - site-factor, чинник-рецепГент - перерозподтювач потокГв вологи i розчинГв -оцшюеться здатнютю формувати максимальне рГзномаыття властивостей фун^в, горизонтГв i профтГв, тобто максимально рГзноманГтний у просторГ фунтовий покрив в умовах даного клГмату та дано'1 рГзноманГтностГ або одномаытносп материнських порГд [9].
Колективом вчених пщ керГвництвом С. А. Шоби, запропоновано рГзнГ варГанти оцшки реалГзаци фунтотворного потенцГалу природних чинникГв. На практицГ здебГльшого застосовують чотири критери реалГзаци ГППЧ - профтьно-горизонтний (результат сукупно'1 ди "ГндивГдуальних" потенцГалГв), мГнералого-трансформацГйний (ступГнь трансформаци мГнералогГчного i гранулометричного складу вихщно!' породи), органо-профтьний (реалГзацГя органо-акумулятивно'1 функци фун^в) i емнюно-сорбцГйний (спГвставлення реально!' величини емност катГонного обмГну з теоретичною величиною) [9].
Незважаючи на практичну i методичну необхщысть використання "диференцшованого" пщходу до оцГнки ГППЧ ряд науковцГв, зокрема О. М. ГеннадГев, Ф. М. Лисецький, П. В. Голеусов, В. I. Михайлюк, О. I. ергша та ш. вщдають перевагу "Гнтегральному" пГдходу. Застосування "штегрального" пГдходу до оцГнки потенцГалу фунтотворення, на думку зазначених авторГв, дозволяе дослщжувати фунт не тГльки як продукт сукупно'1 ди усГх природних чинникГв, а також, як штегральний результат реалГзаци ТхнГх потенцГалГв фунтотворення. Зокрема, В. I. Михайлюк, розглядаючи трГаду "фунтотворы потенцГали - фунтовГ процеси - динамГчнГ фунти" не як формулу-послщовнють, а як задану для аналГзування систему, зазначае, що ïï насамперед необхГдно розглядати як парагенетичний i динамГчний Гнтегральний комплекс, який характеризуеться певними функцГями загалом. Сукупысть взаемодГючих чинникГв фунтотворення, фунтових процесГв i фун^в вГдображае вс особливостГ фунтотворення територи - комплекс елементарних фунтових процесГв, структуру фунтового покриву (СГП), тренд розвитку окремих фун^в i СГП, парагенезис компонентГв системи i пГдсистем тощо. !ншими словами, вГдповГдна територГя характеризуеться певним фунтотворним режимом, як комплексом (парагенезисом) фунтотворних потенцГалГв чинникГв фунтотворення, комплексом фунтотворних процесГв, що мають певний просторово-часовий режим функцюнування, вщповщною динамГчною структурою фунтового покриву з фунтами, що впливають на функцюнування чинникГв i процесГв фунтотворення
Запропонована автором концепцГя фунтотворного режиму територи (ГРТ) дозволяе аналГзувати i моделювати не ттьки окремГ процеси або дм чинникГв на процеси i фунти, але й цтюну систему. Досить важливим при цьому е можливють встановити, напр., буфернють системи загалом, еволюцш i тренд розвитку системи, провести вщповщну систематизацГю за структурою, типом розвитку (динамки), особливостями взаемоди компонентГв системи тощо. АналГз фунтотворення через концепцш ГРТ у повною мГрою забезпечуе положення потенцГалу фунтотворення, так як дозволяе обфунтувати багатоварГанты шляхи еволюци' фун^в i фунтового покриву, у тому числГ ризики i катастрофГчы змГни фунтоутворення, та створити прогнозы моделГ фун^в i СГП. [2, 3, 7, 13].
Надзвичайно перспективним щодо вирГшення проблеми оцГнки потенцГалу фунтотворення е бюенергетичний пщхщ, вперше обфунтований В. Р. Волобуевим ще у 1959 роцГ [1]. Автор запропонував оцшку ефективност процесу фунтотворення здГйснювати на основГ функци' Q -показника рГчно'Г величини витрат радГацшно!' енерги на фунтотворення, ккал/(см рГк), який обчислюеться за значеннями радГацшного балансу (R) i рГчного коефГцГента зволоження (К). У ызышш науковГй працГ В. Р. Волобуев модифГкуе один з коефщГетчв авторсько'1 формули, Гнтерпретуючи його
як бюлопчну складову енергетики Грунтотворення [1]. П. В. Голеусов i Ф. М. Лисецький вказують на те, що така модиф1кац1я дозволяе застосовувати т. зв. "apriori" д1агностику бюкл1матичного потенц1алу Грунтотворення [3].
Зазначимо, що на сьогоды вивченню енергетично'Т складово'Т Грунтотворних пор1д i рельефу мюцевост у загальн1й енергетиц1 Грунтотворення та оц1нц1 енергетичного потенц1алу Грунтотворення цих чинник1в присвячено не багато публкацп. Серед них особливоТ уваги заслуговують науков1 прац1 Ф. М. Лисецького, П. В. Голеусова, С. Г. Чорного, О. I. ерпноТ та ш. У б1льшост1 випадк1в автори анал1зують потенц1ал Грунтотворення р1зноман1тних субстрат1в материнських пор1д на датованих поверхнях i/або в умовах антропогенно-порушених ландшафт1в. Останне, зумовило появу нового поняття "регенерацшний потенц1ал Грунтотворення", запропонованого П. В. Голеусовим. Оцшка регенерац1йного потенц1алу Грунтотворення (РПГ1) зд1йснюеться на основ! двох взаемозв'язаних компонент1в: д1агностики Грунтотворного потенц1алу природних чинник1в i оцшки ступеня порушення Грунт1в [3, 13].
На завершення маемо п1дстави зробити висновок, що наведен! у статл та шш1 сучасн1 погляди, як1 стосуються проблеми оц1нки потенц1алу Грунтотворення мають велике значення для штерпретацп фундаментальних питань Грунтознавчо'Т науки - Генезису (онтогенезу), географи i екологи Грунт1в, рац1онального використання, в1дтворення i охорони Грунт1в, очевидно тому Т'хня подальша методична i практична спрямованють буде т1сно пов'язана з новими теоретичними узагальненнями саме у цш царинк
Лтература
1. Волобуев В. Р. Введение в энергетику почвообразования. [Текст] / В. Р. Волобуев. - М., Наука, 1974. - 128 с.
2. Геннадиев А. Н. Почвы и время: модели развития. [Текст] / А. Н. Геннадиев. - М.: Изд-во МГУ, 1990. - 232 с.
3. Голеусов П. В. Воспроизводство почв в антропогенно нарушенных ландшафтах лесостепи. [Текст] / П. В. Голеусов, Ф. Н. Лисецкий.-М.: ГЕОС, 2009. - 210 с.
4. Голубець М. А. Актуальн питання сучасного Грунтознавства. [Текст] / М. А. Голубець // Грунтознавство. -2008. - Т. 9. - № 1-2. - С. 9-18.
5. Докучаев В. В. Сочинения. [Текст] / В. В. Докучаев. - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1949. - Т.1. - 460 с.
6. Иенни Г. Факторы почвообразования. [Текст] / Г. Иенни. - М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1948. - 348 с.
7. Михайлюк В. I. Грунти заплав малих i середшх рiчок ^вшчно-Захщного Причорномор'я: автореф. дис. ...д-ра геогр. наук: 11.00.05. [Текст] / Михайлюк Вктор 1ванович; Л^вський нац. уыв. iменi 1вана Франка - Л^в, 2002. - 37 с.
8. Позняк С. П. Чинники Грунтотворення: Навчальний поабник. [Текст] / С. П. Позняк, е. Н. Красеха.- Л^в: Видав. центр ЛНУ iм. 1вана Франка, 2007.- 400 с.
9. Почвообразующий потенциал почвообразующих факторов. [Текст] / С. А. Шоба, М. И. Герасимова, В. О. Таргульян, И. С. Урусевская, И. О. Алябина, А. О. Макеев // Генеза, географiя та еколопя Грунлв: зб. наук. пр. - Львiв, 1999. - С. 90-92.
10. Роде А. А. Факторы почвообразования и почвообразовательный процесс. [Текст] /А. А. Роде. // Генезис почв и современные процессы почвообразования. - М.: Наука, 1984. - С. 137-146.
11. Соколов И. А. Теоретические проблемы генетического почвоведения. [Текст] / И. А. Соколов. - Новосибирск: «Гуманитарные технологии», 2004 - 288 с.
12. Таргульян В. О. Развитие почв во времени. [Текст] / В. О. Таргульян. // Проблемы почвоведения. - М.: Наука, 1982. - С. 108-113.
13. Черный С. Г. Почвообразовательный потенциал ландшафтов Крымского полуострова. [Текст] / С. Г. Черный, Е. И. Ергина. // Ученые записки Таврического нац. унив. им. В.И. Вернадского. - Серия «География». - Т. 17 (56). - № 4. - 2004. - С. 173-180.
14. Jenny, H. Derivation of state equations of soil and ecosystems / H. Jenny // Soil. Sci. Soc Am. Proc. - 1961. - Vol. 25. - P. 385-388.
Аннотация А. А. Кирильчук Анализ взглядов оценки потенциала почвообразования. На данном этапе развития почвоведения проблеме оценки потенциала почвообразования уделяется принципиальное значение, поскольку это напрямую связанно с воспроизводством почвенного плодородия. Оценочной характеристикой способности природных факторов обеспечивать формирование почв и их отдельных свойств за определенный промежуток времени является почвообразовательный потенциал факторов почвообразования. В статье детально рассматриваются современные концепции оценки потенциала почвообразования, предложенные разными авторами.
Ключевые слова: почва, факторы почвообразования, современные концепции, оценка потенциала почвообразования
Abstract. A. A. Kyrylchuk The Analysis of Evaluation Approaches of Soil Formation Potential. At the given stage of soil science development the problem of soil formation potential diagnostics is of great importance, for it is directly linked to the soil fertility reproduction. The evaluative characteristic of soil formation factor ability to provide the formation of soils and their specific properties within a certain period of time is the soil formation potential of those factors. The article reviews in detail contemporary conceptions of soil formation potential evaluation proposed by different authors. Keywords: soil, soil formation factors, the current concepts, the evaluation of soil formation potential
Поступила в редакцию 28.01.2014 г.
