Вплив корінного матеріалу на специфічні властивості ґрунтів
У цій статті надається широкий огляд деяких найважливіших сільськогосподарських та будівельних властивостей ґрунту, які можуть залежати від корінного матеріалу.
Хімічна родючість ґрунту відноситься до того її потенціалу, який повинен забезпечити поживні речовини, необхідні для росту рослин. Бер (1964) вніс до списку елементів, які є необхідними у харчуванні рослин і тварин, такі: C, H, O, P, K, N, S, Ca, Fe, Mg, Mn, Cu, B, Zn, Mo, Cl, Na, Се, F та I. Каммінг та Елліот (1991) визначили рівні токсичності та дефіциту для більшості з цих поживних речовин, тобто. значення їх змістів, які перешкоджатимуть зростанню рослин.
Корінний матеріал – це основне джерело надходження більшості поживних речовин, за винятком кисню, водню, азоту та вуглецю, які привносяться до ґрунту з атмосфери та органічних матеріалів.
Слід зазначити, що деякі елементи, перебуваючи в доступних кількостях у ґрунті, не можуть бути використані рослинами, оскільки вони можуть бути пов'язані у твердому кристалі, наприклад, фосфору в апатит (PO). Крім того, багато рослин вимагають поживні речовини у певних співвідношеннях (наприклад, N-P-S). Тому, хоча більшість поживних речовин може бути в достатній кількості, вони не можуть бути використані. Наприклад, вивержені вулканічні породи можуть бути бідними на S (через мінливий характер), через що P і Ca не можуть бути підхоплені багатьма рослинами.
Здатність ґрунту вбирати і утримувати важливі поживні речовини, також є важливою властивістю щодо її родючості. Ця властивість пов'язана зі здатністю ґрунтів до катіонного обміну.
Катіонна здатність ґрунту також багато в чому залежить від кількості та характеруприсутньої у ній глини. Більш високою активністю мають смектити (у тому числі монтморилоніти) і вермікуліти, у іллітових і каолінових глин така активність набагато нижча. Глини, утворені з основних гірських порід, мають, як правило, більш високу активність, а, отже, і катіонний обмін, тому їх здатність поглинати та утримувати поживні речовини набагато вище, ніж у тих, які утворені з кремністішого матеріалу. Здатність до катіонного обміну залежить від присутності органічного матеріалу.
Здатність ґрунту утримувати аніони, тобто негативно заряджені іони (наприклад, деякі сполуки азоту) збільшується із збільшенням площі поверхні присутньої глини, а, отже, вона вища у глинах, утворених з основних корінних порід. Ця властивість також залежить від кількості органічної речовини та наявності мікроорганізмів.
Токсичні умови можуть виникнути у ґрунті через високу концентрацію окремих елементів у корінному матеріалі. Бер (1964) перерахував елементи, які, як правило, визначають ці умови. Такими елементами є Al, Ni, Hg, Pb, Cr та As. Важливо відзначити, що більшість елементів може призвести до токсичних умов, якщо вони містяться в певних концентраціях, тобто вище за їх "межу токсичності" (Каммінг, та Еліот 1991). Ультраосновні скельні породи пов'язані з високим рівнем токсичних мікроелементів, зокрема, Ni, Cr, Co, Zn, Hg, Pb та інших важких металів, таким чином, ґрунти на таких породах не підходять до ведення на них сільськогосподарських робіт. Деякі важливі мікроелементи часто містяться у дуже низьких концентраціях у ґрунтах, що походять із вивержених вулканічних порід. Це пов'язано зі втратою високолетучих компонентів під час магматичної фази,наприклад, S і B.
Зі сказаного вище очевидно, що хімічна родючість грунту і потенціал росту рослин буде вищим на основних корінних породах при зниженні крем'янистого матеріалу. Таким чином, родючість ґрунтів буде, як правило, дуже низьким, якщо останні утворені з кварцових пісків та серпентенітів; середня родючість обумовлена гранодіоритами, а висока – базальтами.
Райан і Нотт (1991) провели статистичне зіставлення між різними хімічними властивостями ґрунтів (у тому числі і родючістю) та різними типами материнських порід (за класифікацією Тернера, 1990).
Активність присутньої глини також впливає текстуру грунту. Високоактивні глини (смектити, вермікуліти) роблять ґрунт важчим, ніж низькоактивні каолінітові та іллітові глини. Як правило, основний корінний матеріал обумовлює наявність активніших глин, ніж кислий (наприклад, граніти). Більшість сланців, як правило, визначають глини низької та помірної активності.
Більший розмір зерен корінного матеріалу призведе до великих розмірів частинок ґрунту (наприклад, кварц). Таким чином, пісковики та алевроліти приведуть до грубозернистої текстури ґрунту, на відміну від їх дрібнозернистих еквівалентів – алевролітів та ріолітів.
Деякі приклади текстури поверхні ґрунту, які очікуються від різного корінного матеріалу: піщаник та граніт – від піску до супіску (5-20% глини); андезити та граувакки – від супіску до суглинку (10 – 35% глини); сланці - від суглинків до глинистих суглинків (20-35% глини); базальт - від суглинків та середніх глин (20 - 50% глини).
Найбільш структуровані ґрунти, як правило, формуються там, де є глини з високим рівнем кальцію та низьким рівнем натрію та в чорноземах; високий рівень мікроорганізмів, про що свідчить наявністьвільного заліза та оксидів алюмінію. Вони мають тенденцію зв'язувати глини в окремі частинки, тим самим покращуючи структуру.
Таким чином, грунти, з гарною структурою зазвичай сформовані з ультраосновного матеріалу до середнього складу, наприклад, базальти і андезити, а слабо структуровані - на більш крем'янистих матеріалах, таких як граніт і пісковики.
Ганн і Річардсон (1979) також повідомляють, що в багатьох вивержених і метаморфічних породах також містяться значні кількості натрію, хлоридів та інших іонів. Таким чином, показано, що більшість гірських порід, з ймовірним винятком кварцового пісковику та алевроліту, мають достатню кількість натрію, хлоридів та інших іонів.
Кислотність грунту є важливою властивістю, оскільки вона може мати великий вплив на зростання та розвиток рослин, а також на розчинність різних поживних речовин, необхідних для росту рослин, та різних токсичних елементів.
Кислотність ґрунту, як правило, зростає з появою крем'янистого корінного матеріалу, таким чином, ґрунт, утворений від висококремнистих пісковиків і гранітів буде, як правило, кислішим, ніж від андезитів і базальтів за інших рівних умов.
Присутність кислих сульфатних ґрунтів є проблемою у багатьох прибережних районах у східній Австралії, особливо у низинних місцях. Коли порушуються ці ґрунти, можуть звільнятися дуже кислі розчини з pH до 2 або менше в екстремальних випадках, що породжує дуже агресивні та токсичні умови.
Явлення, пов'язані зі стисненням та набуханням
Явища стиснення, набухання та появи сезонних тріщин є серйозними проблемами для спорудження фундаментів, ґрунтових гребель і доріг. Однак вони можуть призвести до розробкиефективної структури ґрунту. Вони виникають там, де спостерігається високий рівень смектитових глин. Як правило, що більше порід основного складу, то вище кількість присутнього смектиту. Іллітові та вермикулітові глини (тобто матеріал складається з прошарків різних типів глин) можуть бути схильні до високого ступеня стиснення та набухання. Каолін та хлорит мають низьку здатність до таких явищ.
Таким чином, грунти, утворені з базальтів, як правило, мають високий потенціал для стиснення та набухання; ґрунти, утворені від кількох проміжних типів гірських порід, таких як андезити, сланці та гранодіорити мають помірний потенціал, у той час як крем'янисті породи, такі як граніти та пісковики забезпечують ґрунтам низький потенціал для стиснення та набухання.