Анотація до роботи:

Гамкало М. З. Кислотно-основна буферність ґрунтів Чорногірського масиву Українських Карпат. – Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук, за спеціальністю 11.00.05 – біогеографія і географія грунтів. – Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів. 2002.

Досліджено кислотно-основну буферність ґрунтів Чорногірського масиву Українських Карпат. Запропоновано новий методологічний підхід до оцінки кислотної буферності кислих ґрунтів з урахуванням її актуальної і потенційної форм. Виявлено, що актуальна кислотна буферність характеризується пулом катіонів (Н⁺, Al³⁺), які утворюють обмінну кислотність, а кількість йонів Н⁺, яка ще може бути нейтралізована буферними системами ґрунту, становить потенційну кислотну буферність (ПКБ). Розглянуто роль трофічного підкислення у генезі кислотності буроземів.

З’ясовано, що досліджувані буроземи характеризуються аномально низькою, дуже низькою і низькою буферністю до кислотного навантаження і високою – до лужного. Простежено географічну закономірність змін ПКБ з огляду на вертикальну поясність. Визначено, що головними чинниками, які впливають на формування ПКБ у профілі буроземів, є високий вміст кислого фульватного гумусу, рухомого Аl і низький вміст Са. Елювій-делювій карпатського флішу з переважанням пісковиків і меншим вмістом рухомого Al характеризується більшою ПКБ, а ніж за наявності аргілітів та алевролітів. Уперше ідентифіковано буферні системи кислих буроземів за участю рухомого Аl, обмінного Ca і гумусу.

Складено картосхему ПКБ ґрунтів території Чорногірського масиву Карпатського біосферного заповідника та Карпатського природного національного парку.

1. Для дослідження кислотно-основної буферності кислих ґрунтів, зокрема буроземів, запропоновано новий методологічний підхід, який полягає у переоцінці функціональної ролі обмінної кислотності і трактуванні її як актуальної кислотної буферності (АКБ). Феномен обмінного і необмінного зв’язування катіонів Н і Аl ґрунтовим вбирним комплексом, на якому ґрунтується АКБ ґрунту, має надзвичайно важливе функціональне значення як ефективний еволюційний механізм захисту ґрунтового середовища від прогресуючого підкислення. Враховуючи значну кількість йонів Н⁺ і Al³⁺, зв’язаних ґрунтовим вбирним комплексом, кислі буроземи Українських Карпат необхідно вважати такими, що мають високу АКБ. Кількість йонів Н⁺, яка ще може бути нейтралізована буферними системами ґрунту, становить потенційну кислотну буферність (ПКБ).

2. ПКБ буроземів Чорногірського масиву є низькою, що зумовлено високим вмістом фульватного гумусу, рухомого Аl і низьким вмістом обмінних основ (Са, Mg). Виявлено географічні особливості, які полягають у зменшенні ПКБ дерново-гумусового (субальпійський і альпійський пояси) і верхнього гумусового (помірно-холодний пояс) горизонтів із збільшенням абсолютної висоти залягання ґрунту. Зменшення кислотонейтралізуючої здатності верхніх горизонтів буроземів із абсолютною висотою зумовлено наявністю грубодисперсного гумусу кислого характеру.

3. Для оцінки ПКБ буроземів запропоновано шкалу кислотної буферності (од.): низька – 20 –30, дуже низька 15 – 20 і аномально низька – 10 – 15, з урахуванням якої складена карта потенційної кислотної буферності ґрунтів досліджуваної території.

4. За результатами диференціальної потенційної кислотної буферності вперше ідентифіковані буферні системи буроземів за участю рухомого Аl, обмінного Ca і гумусу, які беруть участь у реакціях кислотно-основної нейтралізації.

5. За умов інтенсивного промивного водного режиму і значного масоперенесення біогенних елементів у системі ґрунт-рослина дефіцит катіонів Ca, як компонента катіонообмінної буферної системи, призводить до високої кислотності буроземів, унаслідок чого посилюється процес диспергації алюмосилікатів і нагромадження несилікатних форм Алюмінію у цих ґрунтах – компонентів алюмінієвої буферної системи. У разі підвищеного вмісту (>20 ммоль(+)/100 г) обмінного Ca інтенсивність потенційної кислотної буферності буроземів збільшується у широкому інтервалі рН і, особливо, в зоні катіонообмінної буферної системи (рН 4,0 – 5,2 од.).

6. Буферна роль гумусу, як рН-залежного катіонообмінника кислих буроземів Карпат, є низькою щодо нейтралізації кислотного навантаження і, відповідно, високою щодо нейтралізації лужного. Поєднання високих умістів гумусу і рухомого Аl у верхніх горизонтах буроземів призводить до адитивного ефекту у їхній підкислювальній дії і різкого збільшення лужної буферності, можливо внаслідок утворення алюмінійорганічних сполук.

7. Визначальним чинником кислотності мінеральних горизонтів буроземів, за низького вмісту обмінного Са, є рухомий Аl. Порівняно низький вміст обмінного Н (у 100-3000 разів нижчий за вміст рухомого Al), враховуючи його можливість необмінного входження у кристалічні ґратки алюмосилікатів, не дає підстав для нівелювання його ролі у регулюванні кислотності буроземів, особливо ґрунтових горизонтів, збагачених органічною речовиною.

8. Досліджено функціональну неоднорідність кислотно-основних властивостей ґрунтового профілю: з підкисленням верхніх горизонтів ступінь консолідації хімічних і фізико-хімічних чинників, пов’язаних з регуляцією кислотно-основної рівноваги ґрунту, зменшується. Найсильніші кореляційні зв’язки між компонентами кислотно-основної системи простежуються у перехідному горизонті. У нижньому гумусовому горизонті, порівняно з верхнім гумусовим і дерново-гумусовим, посилюються буферні властивості гумусу та його вплив на гідролітичну кислотність, а також впливи рухомого Аl і обмінного Ca²⁺ на потенційну кислотну буферність.

9. Для характеристики генези кислих буроземів Карпат виокремлено функціональний ґрунтовий мікропроцес на рівні взаємодії автотрофних організмів з ґрунтом – трофічне підкислення, пов’язане з мінеральним живленням рослин шляхом топохімічного вивітрювання мінералів (протолізом) і трансформацією їх у біологічно доступні форми під впливом кореневих виділень кислотної природи. Це дасть змогу об’єктивніше оцінити роль і місце у ґрунтоутворенні та еволюції педосфери чинника кислотності.

10. Результати досліджень дадуть змогу оцінити ступінь кислотного ризику території Чорногірського масиву, що особливо важливо для його заповідної частини, і можуть бути використані у процесі розробки системи заходів для запобігання розвитку несприятливих процесів та оптимізації ландшафтів Українських Карпат з метою збереження потенціалу їхнього біорізноманіття. Картосхема потенційної кислотної буферності буроземів може бути використана під час організації і проведення екологічного моніторингу території Карпатського біосферного заповідника та Карпатського природного національного парку.

Публікації автора:

1. Гамкало М. З., Гамкало З. Г. Диференціальна рН-буферність грунтів, як високоінформативний критерій екологічного моніторингу // Вісн. укр. будинку екон. та наук.-техн. знань. – 1998. - №4. – С.101 – 102.

2. Гамкало М. З., Гамкало З. Г. рН – буферність грунтів Чорногірського масиву Карпатського біосферного заповідника // Зб. наук. пр. “Агрохімія і ґрунтознавство”. – 1998. – Ч.3 – С.142 –143.

3. Гамкало М. З. Особливості кислотно-лужної рівноваги грунтів Карпатського біосферного заповідника (КБЗ) // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. геогр. – 1998. – Вип.23. – С.272 – 276.

4. Гамкало М. З. Буферність грунтів Чорногірського масиву Карпатського біосферного заповідника до кислотного впливу // Матеріали наук.-практ. конференції “Карпатський регіон і проблеми сталого розвитку”. – Рахів: ВАТ Патент, 1998. – Т.2. – С.201 – 204.

5. Гамкало М. З. Сенсорність грунтів Чорногірського масиву Українських Карпат до кислотних впливів та її зв’язок з їхнім гранулометричним складом // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. геогр. – 1999. – Вип.25. – С.107 – 110.

6. Гамкало М. З. Кислотність буроземів Українських Карпат як фактор їх деструкції // Матеріали наук.-практ. конф. “Екологічні та соціально-економічні аспекти катастрофічних стихійних явищ у Карпатському регіоні”. – Рахів: ВАТ Патент, 1999. – С.64 – 69.

7. Гамкало М. З. Кислотна буферність грунтів Чорногірського масиву Українських Карпат // Матеріали Всеукр. наук. конф. студентів та аспірантів. – К.: ВЦ “Київський університет”, 2000. – С.108 – 109.

8. Гамкало М. З. Кислотно-основна рівновага буроземів Чорногірського масиву Українських Карпат // Наук. зап. Вінниц. ун-ту. Сер. геогр. – 2001. – Вип.2. – С.41 – 47.

9. Позняк С. П., Гамкало М. З. Кислотно-основная буферность буроземов Украинских Карпат // Почвоведение. – 2001. – №6. – С.660 – 669.

10. Гамкало М. З. Кислотна стійкість буроземів Українських Карпат і чинники її формування. Поняття та проблема оцінки // Вісн. Ужгород. ун-ту. Сер. біол. – 2001. – № 10. – С.97 – 99.

11. Poznyak S., Hamkalo M. Soil-ecological aspects of high acidity of brown soils of Ukrainian Carpathians // Natural and anthropogenic causes and effects of soil acidification. III Scientific conference. – Lublin (Poland). – 2001. – P.33.