Как образовался чернозем. Природные условия развития черноземных почв

Для характеристики чернозема черный или очень темный цвет земли - самый первый, визуальный признак. Такой цвет придает ему органическое вещество гумус . Интенсивность темного цвета зависит от количества присутствующего в почве гумуса. Слой чернозема в разных местах может очень сильно различаться: от 30 см до 1,5 м.

А гумуса в слое может быть от 3% до 15%. И вот, содержание гумуса и определяет плодородие почвы. Гумус образуется из органических остатков растений под воздействием влаги, тепла, микроорганизмов и дождевых червей, плесневых грибков. Особенно важную роль в переработке остатков растений играют микроорганизмы.

По проведенным исследованиям общий вес всех микроорганизмов в 1 гектаре почвы может составлять несколько тонн. Представляете, сколько их находится в почве! И отсюда следует, чтобы участок приносил хороший урожай, нужно обеспечить большое количество микроорганизмов, а это возможно только при достаточном количестве органических остатков.

И при этом особенно бережно обрабатывать пахотный слой, чтобы не нарушать баланс всего живого в нем. На черноземах подпахотный слой тоже плодородный. Но в нем недостаточно воздуха, корни растений туда не прорастают, он более плотный и микроорганизмов в нем содержится совсем мало. По мере уменьшения пахотного слоя, его можно понемногу прикапывать.

Кислотность черноземных почв имеют нейтральную реакцию или вовсе щелочную. Как раз такую любят большинство огородных и садовых растений. Свежий, не истощенный чернозем дает хорошие урожаи без внесения каких либо удобрений.

, оподзоленных, выщелоченных и типичных черноземов лесостепи .Типичные черноземы. Типичные черноземы представляют собой почвы, в которых наиболее ярко выражены характерные свойства, присущие черноземным почвам. Распространены они преимущественно в западных районах лесостепной зоны европейской части СССР и лишь отдельными пятнами проникают в область черноземной степи. Небольшие их массивы имеются также по западным склонам Алтайских гор, в условиях несколько повышенного увлажнения.

Типичные черноземы характеризуются интенсивно черной окраской, ясно выраженной зернистой структурой горизонта А, наибольшим запасом перегноя в гумусовом слое, постепенным переходом от одного горизонта к другому, вскипанием на границе горизонтов А и В или же в пределах горизонта В и ясно выраженным карбонатным горизонтом значительной мощности.

Приводим описание почвенного профиля типичного мощного чернозема (Полтавская область, К. И. Божко).

Горизонт А - 0-46 см. Темно-серый, гумусовый, до 20 см глубины - пахотный комковато-зернистый, с 20 см - зернистый. Имеются ходы дождевых червей.

Горизонт В - 46-90 см. Тоже темно-серый с палевым оттенком (в нижней части), крупичато-комковатый, на глубине 52 см - отложения углесолей в форме карбонатной «плесени». Вскипание от кислоты на глубине 46 см.

Горизонт С - 90-130 см. Грязновато-палевый карбонатный лёсс, сильно изрыт землероями, крупичато-глыбистый. Много углесолей в форме «плесени» и в форме тонких «жилок».

Для типичных мощных черноземов характерно очень глубокое проникновение гумуса, наличие карбонатов кальция и магния, отлагающихся на глубине 52-120 см в форме карбонатной «плесени», и большая изрытость почвенной толщи землероями.

В их профиле не обнаруживается перемещения гидроокисей железа и алюминия. Что же касается кальция, то резкое увеличение его с глубиной обусловлено наличием углесолей кальция в карбонатном горизонте. В связи с этим в типичных черноземах не обнаруживают дифференциацию их генетических горизонтов по механическому составу.

Результаты агрохимических анализов, приведенные в табл. 50, показывают наличие в типичных черноземах крайне незначительной кислотности (рН колеблется в верхнем горизонте от 6,0 до 6,8).

Гидролитическая кислотность выражена слабо и составляет большей частью 0,4-2,8 м-экв на 100 г почвы/

В нижних горизонтах этих почв значение обменной и гидролитической кислотности еще более уменьшается. Коллоидальная фракция типичных черноземов насыщена преимущественно Са ++ и Mg ++ при соотношении последних от 10: 1 до 8:1. Степень насыщенности очень велика и достигает 94-99%.

Заключая в себе большое количество гумуса и илистых частиц и будучи высоко насыщенными основаниями, типичные черноземы обладают хорошо выраженной зернистой структурой, обусловливающей благоприятный водный и воздушный режимы. Оподзоленные черноземы. Оподзоленные черноземы развиваются преимущественно под широколиственными лесами лесостепной зоны, где вследствие более влажного климата процессы выщелачивания и оподзоливания в почвах проявляются в заметной степени. По ряду признаков и свойств оподзоленные черноземы стоят очень близко к темно-серым лесостепным почвам.

Оподзоленные черноземы характеризуются небольшим запасом перегноя в гумусовом горизонте глубоким залеганием карбонатного горизонта между гумусовым и карбонатным горизонтом находится некарбонатный слой. В этих почвах карбонаты залегают на такой глубине, откуда не всегда обеспечивается их поднятие до гумусового горизонта. Поэтому в нижней части гумусового горизонта периодически может устанавливаться дефицит кальция в почвенном растворе и слабокислая реакция.

Слабокислая среда вызывает некоторую растворимость гумуса и способствует передвижению ила. В верхней части гумусового горизонта под воздействием дернового процесса идет интенсивное накопление зольных элементов растительных остатков и происходит новообразование органоминеральных коллоидов с высокой поглотительной способностью.

Нижней части гумусового горизонта свойственна периодически слабокислая реакция, так как сюда ограничено поступление оснований как сверху, так и снизу. Здесь и обнаруживают признаки оподзоливания, которые морфологически выражены в виде «кремнеземистой присыпки» на границе гумусового и переходного горизонтов.

В иллювиальном горизонте (В) наблюдается ореховатая структура. В некоторых случаях у черноземов имеются признаки значительного поверхностного оподзоливания. (вынос полуторных окислов и илистой фракции).

Морфологическое строение оподзоленных черноземов может быть представлено описанием следующего разреза (Башкирская АССР; Д. В. Богомолов).

Горизонт А n - 0-20 см. Темно-серый, почти черный, комковато-пылеватый.

Горизонт A 1 -20-29 см. Темно-серый, почти черный; структура мелко- и среднезернистая с хорошо выраженными угловатыми гранями.

Горизонт А 2 - 29-40 см. Темно-серый, с четкой острогранно-ребристой средне- и крупнозернистой структурой; на гранях структуры небольшой налет кремнеземистой присыпки, выступающей наиболее отчетливо при высыхании почвы.

Горизонт B 1 -40-59 см. Темновато-бурый, комковато-ореховатый; несколько уплотнен, по граням структуры слабо выраженная кремнеземистая присыпка.

Горизонт В 2 - 60-82 см. Красновато-бурый, комковато-призматический, и ореховатый; уплотнен.

Горизонт ВС - 82-96 см. Бурый, с красноватым оттенком и с тем же характером структуры, но несколько хуже выраженным; уплотнен.

Горизонт С - 96-120 см. Желтовато-бурая, плотная делювиальная глина; слабо вскипает от соляной кислоты.

Слабо оподзоленные черноземы в морфологическом отношении отличаются интенсивной темно-серой окраской гумусового горизонта, наличием хорошо выраженной зернистой структуры, появлением в нижней части гумусового горизонта и в верхней части иллювиального признаков оподзоливания.

Иллювиальный горизонт слабо оподзоленных черноземов заметно выражен, значительно уплотнен и, имея ореховатую и комковато-призматическую структуру, по своему строению приближается к аналогичному горизонту темно-серых слабо оподзоленных лесостепных почв.

Механический состав у слабо оподзоленных черноземов изменяется по профилю не очень сильно.

Более высокое содержание иловатой фракции наблюдается в перегнойно-аккумулятивном горизонте. Вглубь почвенного профиля количество иловатых частиц постепенно уменьшается, а затем несколько увеличивается в иллювиальном горизонте. Такое распределение иловатой фракции по профилю почвы свидетельствует о наличии в них оподзоливания, хотя и слабо выраженного.

Содержание поглощенных оснований в этих почвах достаточно высокое, но в зависимости от механического состава значительно изменяется. В более тяжелых по механическому составу почвах количество обменных оснований составляет 48,2- 61,54 м-экв для кальция и 4,7-16,0 м-экв для магния, в более легких - количество поглощенных оснований снижается до 43- 44 м-экв для кальция и 4,3-5,4 м-экв для магния.

Слабо оподзоленные черноземы обладают слабокислой реакцией, при этом обменная кислотность изменяется в пределах рН=4,7-6,6.

Степень насыщенности основаниями этих почв очень высокая и обычно колеблется от 80 до 90%, нередко достигая 95%. Содержание подвижных форм Р 2 О 5 в оподзоленных черноземах довольно низкое и, по данным многих анализов, большей частью колеблется от 1,5 до 7,5мг на 100 г почвы. В связи с этим оподзоленные черноземы в большинстве случаев сильно нуждаются в фосфорных удобрениях.

Выщелоченные черноземы. Выщелоченные черноземы широко распространены в лесостепи, а также частично в степях, вдали от лесов, в условиях повышенного увлажнения.

Они имеют более значительные запасы гумуса в перегнойном слое (табл. 49). Мощность гумусового горизонта (А + В) у выщелоченных черноземов в различных частях описываемой зоны сильно варьирует. В пределах Украинской ССР гумусовый слой достигает 120 см и более, в восточных же районах он значительно уменьшается и, за исключением некоторых предгорных районов, редко превышает 70 см. Карбонаты в этих почвах залегают менее глубоко, чем в оподзоленных черноземах. Поэтому в выщелоченных черноземах происходит периодическое поднятие их с почвенными растворами до гумусового горизонта.

Глубина вскипания карбонатов в этих почвах сильно колеблется, но чаще всего лежит на уровне 90-120 см от поверхности, а в районах влажной лесостепи - на глубине 150-200 см.

В результате процессов выщелачивания для выщелоченных черноземов характерно также заметное уплотнение переходного горизонта, в котором обнаруживается несколько повышенное содержание коллоидных веществ и полуторных окислов. Структура этого горизонта зернистая или ореховатая.

От оподзоленных черноземов выщелоченные черноземы отличаются отсутствием в нижней части горизонта А скоплений кремнезема.

В поглощающем комплексе выщелоченного чернозема наряду с поглощенными кальцием и магнием содержится очень небольшое количество поглощенного водорода.

В зависимости от глубины вскипания, степени выраженности иллювиального горизонта и связанной с ним ореховатой структуры, а также в зависимости от большего или меньшего содержания в поглощающем почвенном комплексе поглощенного водорода, выщелоченные черноземы подразделяются на слабо выщелоченные, средне выщелоченные и сильно выщелоченные. К последним относятся такие выщелоченные черноземы, у которых не вскипает не только горизонт В, но и почвообразующая порода.

Морфологическое строение выщелоченных черноземов может быть представлено следующим типичным профилем (Башкирская АССР, Д. В. Богомолов).

Горизонт А n - 0-18 см. Темно-серый, почти черный, довольно сильно распылен; в нижней части пахотного слоя замечается уплотнение.

Горизонт A 1 - 18-30 см. Той же окраски, рыхлый, структура мелко- и среднезернистая, несколько округлой формы, с плохо выраженными гранями.

Горизонт А 2 - 30-39 см. Той же окраски, с небольшим буроватым оттенком; структура несколько укрупняется и становится преимущественно среднезернистой.

Горизонт АВ - 39-50 см. Темно-серый с более ясным буроватым оттенком; несколько уплотнен, зернисто-комковатый.

Горизонт B 1 - 50-66 см. Темновато-бурый, слабо уплотнен; структура комковатая, удлиненная, несколько призмовидной формы.

Горизонт В 2 - 66-85 см. Красновато-бурый, несколько более плотный; структура комковато-призмовидная, при давлении распадающаяся на более мелкие комковатые и зернистые отдельности.

Горизонт ВС - 85-115 см. Бурый, с красноватым оттенком, уплотнение несколько уменьшается; структура выражена хуже; в середине горизонта слабое вскипание от соляной кислоты и появляются прожилки извести.

Горизонт С - со 115 см. Желтовато-бурая плотная делювиальная глина.

Характерными морфологическими признаками выщелоченных черноземов являются наличие в них уплотненного иллювиального горизонта с комковато-призматической структурой, пониженный уровень вскипания и наряду с этим отсутствие признаков оподзоливания.

Дифференциация почвенного профиля по механическому составу проявляется в выщелоченных черноземах в значительно меньшей степени, чем в оподзоленных черноземах. Иловатая фракция в выщелоченных черноземах постепенно увеличивается книзу почвенного профиля до горизонта В 2 , а затем несколько уменьшается в горизонтах ВС и С.

Выщелоченные черноземы отличаются большой емкостью поглощения и относительно высоким содержанием поглощенных Са ++ иMg ++ . Отношение между поглощенным кальцием и магнием в этих почвах довольно широкое (8:1 и 7:1). Выщелоченные черноземы обладают небольшой обменной кислотностью, которая обычно колеблется в пределах рН = 5,7-6,1. Относительно понижена в них гидролитическая кислотность, в большинстве случаев не превышающая. 3-6 м-экв на 100г почвы.

Сумма поглощенных оснований выражается большими величинами и колеблется чаще всего в пределах 30-40 м-экв на 100г почвы. Вместе с тем выщелоченные черноземы отличаются высокой степенью насыщенности основаниями, достигающей 87-95%. В то же время содержание усвояемой фосфорной кислоты в данных почвах очень невелико.

Количество Р 2 О 5 колеблется от 1,5 до 9,0 мг на 100 г почвы и только в единичных случаях выражается более высокими цифрами. В этом отношении выщелоченные черноземы нуждаются в фосфорных удобрениях в такой же степени, как и оподзоленные черноземы.

Значительная часть выщелоченных черноземов по содержанию гумуса принадлежит к многогумусным черноземам. Однако в природе нередко встречается развитие среднегумусных и малогумусных выщелоченных черноземов.

Зона обыкновенных и южных черноземов степи. Южные черноземы. Южные черноземы распространены в южных, наиболее засушливых районах черноземной зоны. Осадков в этой части зоны выпадает в год около 350-400 мм, почвы промачиваются мало.

Растительность развита здесь скуднее и представлена главным образом южными видами ковылей при значительном участии эфемеров. В связи со слабым промачиванием почвы корневая система растений проникает на небольшую глубину.

Производительность растительного покрова в этой подзоне очень невелика, и ежегодно в почву поступает незначительное количество органической массы. Процессы минерализации растительных остатков в более сухих и теплых климатических условиях протекают более энергично. Поэтому содержание гумуса в южных черноземах значительно меньше по сравнению с другими подтипами черноземов и обычно колеблется от 4 до 6% (табл. 53).

Мощность гумусового горизонта южных черноземов небольшая; в западных, более увлажненных районах она достигает 60-70 см, в восточных районах, в частности в Сибири, редко превышает 40 см.

Окраска южных черноземов темно-серая или серая с коричневатым оттенком.

Вследствие слабого промачивания карбонаты кальция и магния находятся в пределах гумусового слоя, а в восточных районах иногда и с поверхности. В таких случаях почвы вскипают с поверхности или в верхней части гумусового горизонта.

В связи с этим поглощающий комплекс южных черноземов насыщен главным образом Са и Mg. Нередко в состав поглощенных оснований входит в незначительном количестве и поглощенный Na, сообщающий этим почвам признаки слабой солонцеватости (табл. 54).

Емкость поглощения южных черноземов довольно большая и нередко достигает 30-40 м-экв на 100 г почвы. Реакция водной вытяжки слабощелочная. Структура у них чаще всего комковатая, несколько реже - зернистая.

В отношении водно-воздушных, тепловых и биохимических свойств, а также содержания главнейших питательных элементов южные черноземы не уступают обыкновенным. Своеобразным представителем южного чернозема является приазовский, или предкавказский чернозем.

Приазовские, или предкавказские черноземы, впервые изученные и описанные акад. Л. И. Прасоловым, залегают к востоку от Азовского моря, простираясь вплоть до предгорий Кавказа. Эти черноземы отличаются сильно развитым перегнойным горизонтом, мощность которого достигает 1,5-1,8 м и более. Содержание перегноя сравнительно небольшое - 4-6%. Вследствие незначительного количества перегноя данные подтипы чернозема имеют бурую или темно-серую окраску.

Вскипание углекислой извести обнаруживается с самой поверхности почвы или на незначительной глубине. Обладают хорошо выраженной крупнозернистой структурой. Реакция почвенного раствора слабощелочная.

Обладая мощным гумусовым горизонтом, а следовательно, и большим содержанием органического вещества, приазовские или предкавказские черноземы отличаются высокой производительностью. В этом отношении они почти не уступают другим группам черноземных почв.

Особенности других подтипов черноземов. Наряду с описанными выше почвами в черноземной зоне встречаются лугово-черноземные почвы, карбонатные черноземы, солонцеватые черноземы и осолоделые черноземы.

Лугово-черноземные почвы развиваются в тех местах черноземной зоны, где почвообразование протекает при участии грунтовых вод, залегающих на глубине 3-5 м. Они встречаются главным образом на плоских, широких, слабодренированных водоразделах Окско-Донской низменности и на широких надпойменных левобережных террасах Днепра и Волги. Весьма широкое распространение имеют лугово-черноземные почвы в Западносибирской низменности.

Развиваясь при участии грунтовых вод, лугово-черноземные почвы в нижней части профиля обычно имеют признаки восстановительных процессов в виде ржавых и сизоватых пятен оглеения. Они отличаются более высоким содержанием гумуса, достигающим иногда 14-18%.

Вследствие периодического капиллярного подтягивания почвенного раствора к поверхности во всех горизонтах лугово-черноземных почв могут появляться в небольшом количестве легко растворимые соли, которые сообщают почве признаки солончаковости, солонцеватости и осолодения.

Карбонатные черноземы - это черноземы, вскипающие с поверхности и содержащие значительное количество карбонатов по всему профилю.

Различают первично-карбонатные и вторично-карбонатные черноземы. %

Первично-карбонатные черноземы не имеют большого распространения и встречаются в виде отдельных пятен, приуроченных к выходам третичных карбонатных глин, известняков, известковистых песчаников, мергелей и их элювия.

Таким образом, первично-карбонатные черноземы представляют собой почвы, обогащенные карбонатами благодаря сильнокарбонатной почвообразующей породе.

Вторично-карбонатные черноземы развиваются в условиях слабодренированной равнины, где в жаркое время года возможно возникновение восходящих токов почвенных растворов и обогащение карбонатами верхних горизонтов.

Первично-карбонатные черноземы встречаются в западных областях Украины, на Приволжской возвышенности, в Высоком Заволжье, вторично-карбонатные - в равнинном Предкавказье и в Северном Казахстане.

Солонцеватые черноземы представляют собой почвы, в поглощающем комплексе которых содержится более 5% от суммы обменных оснований поглощенного натрия. Они отличаются непрочной структурой горизонта А, сильным уплотнением, комковатостью и глыбистостью горизонта В, слабощелочной реакцией, способностью к заплыванию и образованию корки.

Солонцеватые черноземы обладают менее благоприятными водно-воздушными свойствами и в связи с этим несколько меньшей производительностью. Они обычно встречаются небольшими пятнами, приурочиваясь главным образом к небольшим микрорельефным западинам, или подам. Значительное распространение имеют в Западносибирской низменности.

Осолоделые черноземы образуются из солонцеватых черноземов в результате процесса выщелачивания и осолодения. По морфологическим признакам они в некоторой степени напоминают выщелоченные, или оподзоленные, черноземы, обладая ореховатой структурой переходного горизонта и обнаруживая пятна кремнезема в нижней части горизонта А.

В поглощающем комплексе этих почв содержится поглощенный натрий и незначительное количество поглощенного водорода. В связи с этим реакция почвенного раствора в поверхностных горизонтах слабокислая, а в нижних - щелочная. Для них характерно также формирование иллювиального горизонта. Осолоделые черноземы чаще всего встречаются в Западной Сибири.

Таковы в основных чертах те существенные особенности, которыми характеризуются отдельные почвенные подтипы черноземного типа почв.

К сказанному следует добавить, что среди черноземных почв отдельными небольшими пятнами встречаются солончаки, солонцы и солоди. Особенно широко распространены эти почвенные образования в Западносибирской низменности. Но поскольку эти почвы более обстоятельно рассматриваются несколько ниже, то здесь мы на них останавливаться не будем.

Все рассмотренные выше подтипы черноземов в свою очередь подразделяются по механическому составу на глинистые, тяжелосуглинистые, суглинистые, легкосуглинистые и супесчаные. Наиболее распространенными из них являются суглинистые и легкосуглинистые черноземы.Обыкновенные черноземы. Обыкновенные черноземы распространены главным образом в степной зоне, в условиях несколько пониженного увлажнения. Вследствие большей сухости климата растительность развивается здесь слабее, а в связи с этим, следовательно, и обогащение почвы органическими веществами совершается вболее ограниченном количестве.

Обыкновенные черноземы содержат в себе около 6-8% гумуса (табл. 51).

Общая мощность гумусового и гумусового переходного горизонтов в обыкновенных черноземах составляет 70-80 см. При этом в северной части подзоны, примыкающей к южной границе лесостепи, мощность перегнойного слоя обыкновенных черноземов возрастает до 90 см, а при переходе в подзону сухих степей гумусный слой уменьшается до 60-70 см.

Несколько большую мощность обыкновенные черноземы приобретают по предбалочным понижениям, а также на едва заметных впадинах плато. Эти черноземы обычно более глубоко выщелочены от углесолей кальция и магния. Наоборот, на всхолмлениях, даже едва заметных на глаз, залегают обыкновенные черноземы с высоко поднятыми к поверхности карбонатами. Эти факты указывают на наличие комплексности почвенного покрова в полосе распространения обыкновенных черноземов.

В обыкновенных черноземах европейской части СССР на глубине около 3-4 м часто наблюдается горизонт выделения легко растворимых солей и гипса (солевой горизонт). В обыкновенных черноземах Западной Сибири солевой горизонт появляется на глубине около 200 см.

Обыкновенные черноземы по морфологическим признакам несколько отличаются от типичных черноземов. Они имеют менее интенсивную окраску гумусового горизонта, обычно меньшую его мощность, менее отчетливую зернистую и более комковатую структуру.

Количество перегноя в них весьма постепенно убывает с глубиной по профилю почвы, а вместе с перегноем постепенно уменьшается и интенсивность окраски.

В некоторых случаях, например в Западной Сибири, переходный горизонт чернозема имеет неоднородную языковатую, или карманистую, окраску, обусловленную подтеками гумуса из гумусового горизонта в нижележащие горизонты.

Образование языков гумуса в западносибирских черноземах, по. данным К. П. Горшенина, объясняется влиянием холодного, резко континентального климата, при котором в зимнее время происходит резкое охлаждение увлажненной осенними дождями почвы, в результате чего в ней образуются трещины. Такие же трещины могут образовываться и летом при сильном высыхании почвы. По этим трещинам в теплое и влажное время года гумус проникает на значительную глубину, образуя указанные языки.

Преобладающей составной частью гумуса в обыкновенных черноземах являются гуминовые кислоты. Что же касается фульвокислот, то они здесь имеют подчиненное значение.

В отличие от оподзоленных и выщелоченных черноземов обыкновенные черноземы не содержат поглощенного водорода. Обыкновенные черноземы насыщены Са ++ и Mg ++ и лишь в отдельных случаях в них встречаются следы поглощенного Na + (табл. 52).

В связи с такой насыщенностью почвенных коллоидов основаниями рН солевой вытяжки обыкновенных черноземов колебляется около 7,0; нейтральная или близкая к ней реакция в поверхностном горизонте с глубиной переходит в слабощелочную.

Обыкновенные черноземы отличаются высокой порозностью, повышенной влагоемкостью и аэрацией, а вместе с тем и значительной водопроницаемостью. Большая скважность в этих почвах обеспечивает быстрое и полное впитывание воды атмосферных осадков, а высокая величина полевой влагоемкости позволяет задерживать в капиллярно подвешенном состоянии большое количество воды. В пределах 1,5-метрового слоя почвы, по данным Н. П. Ремезова, может быть удержано около 500 мм воды.

Наиболее глубокое промачивание этих почв наблюдается весной, осенние осадки проникают на меньшую глубину, чем весенние. В летнее время верхняя часть почвенного профиля почти полностью задерживает все выпадающие атмосферные осадки, которые затем используются растениями для транспирации и синтеза органического вещества.

Зона темно-каштановых и каштановых почв сухой степи. Горные провинции.
Почвообразование каштановых почв

Каштановые почвы развиваются в области суббореального субаридного (семиаридного) климата, для которого характерны теплое засушливое лето и холодная зима с незначительным снежным покровом. Температура июля 20-25°С, января от -5 до -25°С. Среднегодовая температура 2-10°С. Сумма активных температур (> 10°С) - 2200-3500°С. Ежегодное количество осадков 200- 400 мм, максимум осадков приходится на лето, они часто выпадают в виде ливней. Испаряемость превышает количество осадков, коэффициент увлажнения составляет 0,25-0,45. Часты суховеи. Климатические показатели обусловливают непромывной тип водного режима, благодаря чему перемещение веществ происходит лишь в пределах почвенного профиля. Рельеф зоны каштановых почв преимущественно равнинный или слабоволнистый, связанный с древними водноаккумулятивными низменностями. Широко распространены степные западины, в которых формируются засоленные почвы, солонцы, солоди, лугово-каштановые почвы, создавая большую комплексность почвенного покрова. Почвообразующими породами являются лёссовидные карбонатные суглинки, засоленные морские породы, элювий-делювий различных коренных пород - засоленных и незаселенных, карбонатных и бескарбонатных. Каштановые почвы формируются в зоне сухих степей, под пологом низкорослого изреженного комплексного травянистого покрова. Степень покрытия 50-70%; она уменьшается по мере того, как климат зоны становится более сухим. В пределах Прикаспия и Казахстана выделяют три подзоны сухих степей: с севера на юг сменяют друг друга типчаково-ковыльные, полынно-типчаковые, типчаково-полынные степи. На засоленных и солонцеватых каштановых почвах формируются своеобразные ассоциации из полыни, прутняка, ромашника. Поверхность почвы покрыта корочками лишайников и синезеленых и диатомовых водорослей. В сухих степях биомасса растительных сообществ составляет в среднем около 200 ц/га, при этом более 90% приходится на корни. Ежегодный прирост зеленой массы около 30 ц/га, прирост корней 110 ц/га. Ежегодно в биологический круговорот вовлекается около 600 кг/га зольных элементов и около 150 кг/га азота; возврат приблизительно равен потреблению. Среди элементов, участвующих в круговороте, преобладают N, Si, К. По численности микроорганизмов каштановые почвы мало отличаются от черноземов, но суммарная за год биологическая активность здесь слабее вследствие более длительного засушливого периода.

Общая характеристика

Каштановые почвы - это почвы с профилем типа А-Вса-С, формирующиеся в условиях сухих степей суббореального пояса. Гумусовый горизонт А этих почв имеет каштановую окраску, в первом метре почвенного профиля наблюдаются обильные выделения карбонатов, а во втором-(во многих случаях) гипса. Каштановые почвы на северной границе распространения по строению и свойствам близки к южным черноземам (темно-каштановые почвы), а на южной границе - к бурым полупустынным почвам (светло-каштановые почвы). Отделение их от почв соседних типов производится по совокупности биоклиматических показателей. Термин "каштановые почвы" введен В. В. Докучаевым в 1883 г. Как особый тип каштановые почвы выделены им в классификации 1900 г. вместе с бурыми полупустынными. В исследование географии, генезиса, свойств, способов рационального использования этих почв большой вклад внесли С. С. Неуструев, А. А. Роде, Е. Н. Иванова и др. Каштановые почвы занимают на земном шаре 262,2 млн. га, располагаясь почти исключительно в северном полушарии. В Евразии они образуют полосу южнее черноземной зоны, в Северной Америке - западнее черноземной зоны на более высоких абсолютных отметках. В СССР площадь каштановых почв составляет 107 млн. га (4,8%).

Начиная с В. В. Докучаева и Н. М. Сибирцева, происхождение каштановых почв связывалось с засушливостью климата и ксерофильным характером растительности, активной минерализацией растительных остатков и гумуса, ослаблением гумусонакопления по сравнению с черноземами. Аридность обусловливает также слабую выщелоченность профиля от карбонатов, гипса и легкорастворимых солей. В. А. Ковдой была высказана точка зрения о палеогидро-морфном прошлом каштановых почв, формирующихся на пониженных равнинах сухой степи. Эта точка зрения была подтверждена для ряда регионов, в частности для каштановых почв Прикаспийской низменности (И. В. Иванов и др., 1980). Так, установлено, что на протяжении последних 9 тыс. лет светло-каштановые почвы бессточной равнины Северного Прикаспия прошли в своем развитии этапы и стадии луговости, засоления, рассоления, осолонцевания, остепнения. В формировании каштановых почв участвуют те же процессы, что и в формировании черноземов. Главнейшие из них - дерновый, а также процесс миграции и аккумуляции карбонатов. В каштановой почве дерновый процесс развит слабее, чем в черноземах. Для зоны каштановых почв характерно развитие комплексности почвенного покрова. Каштановые почвы образуют комплексы с солонцами и лугово-каштановыми почвами. Причиной высокой комплексности почвенного покрова являются микрорельеф, который обусловливает различия в водно-солевом режиме почв, а также пестрота в свойствах почвообразующих пород, деятельность землероев, пятнистость растительности на фоне сухого климата и бессточности территории. Примером исключительно высокой комплексности почвенного покрова в зоне каштановых почв может служить территория Прикаспийск

Условия, необходимые для образования этих почв, создаются в пределах степных и лесо-лугово-степных областей суббореального пояса Евразии и Северной Америки. В Европе они распространены на придунайских низменных равнинах, протягиваются полосой че­рез Молдову, Украину, центральные части Русской равнины, Се­верный Кавказ и Поволжье. К востоку от Урала обширные площади черноземов простираются в южной части Западной Сибири и на севере Казахстана. Отдельные ареалы этих почв приурочены к рав­нинам и предгорьям Алтая, Минусинской котловине, а также к кот­ловинам Забайкалья. В Северной Америке черноземы в основном формируются на пространствах Великих равнин.

Климат зоны распространения черноземов - континентальный или Умеренно континентальный с теплым летом и умеренно холодной или Даже холодной зимой. Годовая амплитуда температур 30-50 0 С. В те­чение года выпадает от 300 до 600 мм осадков, в североамериканских степях - до 750 мм. Максимум атмосферного увлажнения приходится на летний период, однако в это время отмечаются и наиболее высокие среднемесячные температуры (в июле 20-25 °С), в результате чего зна­чительная доля летних осадков испаряется. Осадки выпадают в тече­ние лета неравномерно, вслед за ливневыми дождями следуют дли­тельные периоды засухи. Среднегодовой коэффициент увлажнения находится в пределах 0,8-0,5, а в теплый период года иногда опуска­ется до 0,3. Таким образом, летом для черноземов характерно перио­дическое иссушение, но весной и осенью за счет просачивания талых и дождевых вод значительная часть их профиля заметно увлажняется. В ряде регионов (в Западной Сибири, Забайкалье и др.) черноземы зимой промерзают на большую глубину.

В большинстве своем черноземы развиваются на суглинистых породах - лёссах или лёссовидных наносах, которые отличаются достаточно хорошей водопроницаемостью, пористостью и карбонатностью. К таким породам в основном приурочены черноземы европейской части России, Украины, Западной Сибири и Цент­ральных равнин США. В Канаде черноземная зона проникает в пределы границ древнего оледенения, где почвообразующими по­родами служат озерно-ледниковые и моренные отложения. В Ка­захстане и на Урале эти почвы иногда формируются на бескарбо­натном элювии плотных пород.

Наиболее характерный рельеф в районах формирования черно­земов - равнинный, с разной степенью развитости овражно-балочной сети. Распространены черноземы на возвышенностях (Средне­русской, Приднепровской и др.), низменностях (Среднедунайской, Западно-сибирской), в предгорьях (Алтая, Саян) и в обширных деп­рессиях (в Забайкалье). Как правило, условия рельефа обеспечива­ют достаточно хороший дренаж почв.

Черноземы развиваются под травянистыми степными ассоциа­циями. Характер растительного покрова в областях распростране­ния черноземов видоизменяется в связи с особенностями гидро­термических условий. К территориям с относительно повышенной атмосферной увлажненностью приурочены луговые степи, высокий и густой травостой которых представлен разнообразными видами разнотравья, бобовых и злаковых. В умеренно засушливых степях преобладает ковыльно-разнотравная и разнотравно-ковыльная ра­стительность. Сухие степи образованы ковыльно-типчаковыми (или типчаково-ковыльными) более разреженными ассоциациями.

Степная растительность поставляет в почву большое количество органических веществ. Травянистые растения в степи отмирают ежегодно целиком или в значительной части, у однолетников отми­рают и надземные и подземные органы, у многолетников - вся надземная часть и значительная доля (около одной трети) корневых систем. Особенно много попадает в почву органических остатков в луговых степях.

При переходе к ковыльно-разнотравным и ковыльно-типчаковым степям количество поступающих в почву растительных остат­ков последовательно уменьшается.

Наземный и корневой опад степной растительности богат азо­том и зольными элементами. По сравнению с лесным опадом (осо­бенно хвойным) в нем меньше восков, смол, дубильных веществ, а больше кальция, магния, фосфора, что благоприятствует процессам гумификации в степных почвах.

Мощная корневая система степной растительности представляет собой своеобразный биологический барьер, который удерживает в почвах многие необходимые растениям элементы зольного питания. Они активно вовлекаются в биологический круговорот веществ, и таким образом предотвращается их вымывание из сферы почвообра­зования. Нераспаханные черноземы обильно населены разнообраз­ной почвенной фауной. В верхних горизонтах обитают черви, личин­ки хрущей, долгоносиков и других насекомых. Верхние горизонты почв разрыхляются и перемешиваются мелкими землероями, полев­ками и др. Обитают здесь и крупные землерои - сурки, суслики, которые делают почву еще более воздухо - и водопроницаемой.

Черноземы характеризуются высокой микробиологической ак­тивностью, максимумы которой приходятся на весенний и осенний периоды, когда в почвах создаются оптимальные гидротермические условия. Летом микробиологическая деятельность резко сокраща­ется вследствие иссушения почвы, а зимой - в результате ее про­мерзания.

Таким образом, в областях распространения черноземов скла­дывается следующий комплекс условий почвообразования:

а) наличие травянистой растительности, поставляющей в почву большое количество богатых зольными элементами и азотом орга­нических остатков;

б) богатство почвообразующих пород карбонатами кальция или первичными кальцийсодержащими минералами;

в) континентальный климат со сменой периодов увлажнения и иссушения, прогревания и промерзания почв.

Морфологический профиль типичных черноземов включает ука­занные ниже горизонты.

С поверхности залегает горизонт степного войлока (если почвы распахиваются, то этот горизонт отсутствует).

Ниже развит мощный гумусово-аккумулятивный горизонт Al t - темно-серый, почти черный, мелкозернистый или комковато-зернистый, рыхлый, густо пронизан корнями травянистых растений (особенно в верхней части) и ходами червей.

A1В - переходный гумусовый горизонт, буровато-серый, книзу серая окраска ослабевает, зернисто-комковатый, менее рыхлый, чем вышележащий; в нижней ча­сти вскипает и содержит карбонаты в виде псевдомицелия и трубочек;

В са - иллювиально-карбонатный горизонт, бурый или палево-бурый с белесы­ми пятнами конкреционных карбонатных новообразований (белоглазки); имеет ком- ковато-ореховатую структуру, уплотненный;

С са - почвообразующая порода, выделяется уменьшением содержания карбо­натных скоплений и ухудшением структуры.

По суммарной мощности горизонтов A1 h и А1В черноземы под­разделяются на виды: маломощные - менее 40 см, среднемощные - 40-80 см, мощные - 80-120 см и сверхмощные - более 120 см.

По глубине залегания карбонатного горизонта различают подти­пы черноземов типичных (описанный выше профиль), выщелочен­ных и оподзоленных (между горизонтами А1 h и В са развит выщелочен­ный от карбонатов, а иногда и с признаками оподзоленности гори­зонт), а также обыкновенных и южных (в которых карбонаты присутствуют соответственно в средней части горизонта А1В и в нижней части горизонта А1).

По содержанию гумуса среди черноземов выделяют: многогумусные, или тучные (более 9 %), среднегумусные (6-9 %) и малогумусные (менее 6 %). В пределах гумусового профиля органическое веще­ство постепенно убывает с глубиной (рис. 17.3). Черноземы - это почвы с максимально широким отношением в составе гумуса С г /С ф - от 1,5 до 2,0 и даже несколько более. Среди фракций гумуса преоб­ладают гуминовые кислоты, связанные с кальцием. В гумусовом горизонте наблюдается значительное содержание азота, калия и фосфора.

Реакция почвенного раствора в верхней части профиля типич­ных черноземов близка к нейтральной. В карбонатных горизонтах она становится слабощелочной. Емкость поглощения благодаря боль­шому количеству органических коллоидов очень высокая, особенно в верхних горизонтах (от 30 до 60-70 мг. × экв на 100 г почвы). По­чвенный поглощающий комплекс полностью насыщен основаниями, среди которых преобладает кальций (75-80 %). Остальные 20-25 % приходятся на поглощенный магний. Валовой химический состав практически одинаков во всех горизонтах почв, так же как и хими­ческий состав илистой фракции. В верхней части профиля обнару­живается небольшой максимум ила. В горизонте В са аналитически подтверждается накопление карбонатов кальция.

Рис. 17.3. Профиль чернозема. Генетические горизонты: 1 - гумусово-аккумулятивный гуматно-кальциевый; 2- переходный; 3 - иллювиально-карбонатный; 4 - сиаллитно-карбонатная почвообразующая порода. Состав илистой фракции: 5 - иллит-монтмориллонитовый

Черноземы обладают хорошими физическими свойствами: во­допрочной структурой, высокой воздухо - и водопроницаемостью, значительной водоудерживающей способностью.

Большинство свойств черноземов обусловлено особенностями процессов гумусообразования и гумусонакопления, протекающих в этих почвах. Значительные количества ежегодно поступающих в почву травянистых остатков, их высокая зольность и богатство золы осно­ваниями являются одними из определяющих факторов глубокой гумификации органического вещества. В относительно влажные и Достаточно теплые весенний и осенний периоды, когда в черноземах максимально активизируется микрофлора (преимущественно бактериальная), происходит интенсивное превращение органичес­ких остатков в направлении продуцирования главным образом гуминовых кислот. В почвах в это время преобладает нейтральная ре­акция среды, в сфере гумусообразования содержится большое ко­личество щелочноземельных оснований и вследствие этого образуются устойчивые органо-минеральные соединения гуминовых кислот, прежде всего гуматы кальция. Фульвокислот образуется значительно меньше и лишь в связанной с гуминовыми кислотами форме. Свободных, агрессивных фульвокислот в черноземах нет.

Параллельно с гумификацией органического вещества в весен­ний и осенний периоды происходит его весьма интенсивная ми­нерализация. Однако результаты последнего процесса не проявля­ются в резком уменьшении содержания гумуса, поскольку он существенно затормаживается летом и зимой. В сухое летнее и холодное зимнее время химические превращения новообразованных гумусо­вых веществ прекращаются. Иссушение и промораживание почвен­ной массы ведут к тому, что эти вещества сильно дегидратируются, коагулируют и переходят в малоподвижное состояние, практически необратимо теряя растворимость. Именно чередование периодов покоя и активного протекания гумусообразования способствует формированию в черноземах больших запасов гумуса.

Развитию аккумулятивных явлений в черноземах благоприятствуют и другие особенности генезиса этих почв. Сочетание большого количества органических коллоидов с высокой емкостью поглоще-1 ния и практически полная насыщенность почвенного поглощаю­щего комплекса двухзарядными катионами (кальцием и магнием) приводят к тому, что коллоиды находятся в устойчивом прочно скоагулированном состоянии. Они консолидируются в структурные агрегаты и не передвигаются по профилю.

Формированию водопрочной комковато-зернистой структуры в черноземах способствует и обильная корневая система травянистых растений, густо пронизывающая верхние горизонты почв. Корни трав разделяют почвенную массу на многочисленные мелкие ко­мочки и уплотняют их. При разложении отмерших корней образую­щиеся из них гумусовые вещества склеивают почвенные частицы между собой.

Оструктуривание черноземов связано также с деятельностью обильной почвенной фауны, особенно дождевых червей. Многие структурные агрегаты в этих почвах имеют зоогенный характер.

Хорошее структурное состояние почв создает весьма благопри­ятные для жизни растений водный и воздушный режимы почвы: внутри почвенных агрегатов в капиллярных промежутках между частииами может удерживаться капиллярно-подвешенная влага, в то время как пространства между комками могут быть в это же время заполнены воздухом.

Генезис черноземов в значительной степени определяется про­цессами передвижения и преобразования минеральных водораство­римых солей в почвенном профиле. Как уже говорилось ранее, чер­ноземы степной зоны существуют в условиях непромывного водного режима. Обычная глубина промачивания - порядка 2 м. В результа­те этого верхняя часть профиля черноземных почв оказывается ли­шенной водорастворимых солей, а на определенной глубине форми­руются иллювиальные солевые горизонты. Особенно характерен для черноземов иллювиальный карбонатный горизонт. В его образова­нии участвуют как биогенные карбонаты кальция, так и карбонаты, унаследованные почвой от породы. Механизм этого процесса таков.

Выделяющаяся при разложении органических остатков углекисло­та в верхней части профиля почв соединяется с кальцием, осво­бождающимся при минерализации растительных остатков, и обра­зует бикарбонат кальция. Часть продуцирующейся углекислоты, растворяясь в почвенной влаге, способствует переводу нераство­римых карбонатов породы в более растворимые бикарбонаты по схеме СаС0 3 + С0 2 + Н 2 0 -> Са (НС0 3) 2 . С нисходящими потоками влаги бикарбонаты смещаются вниз по профилю, где превращаются в различные формы карбонатных новообразований (белоглазка, примазки извести, псевдомицелий и др.).

Многие исследователи считают, что количество карбонатов в чер­ноземах зависит от степени исходной карбонатности материнских по­род. Однако существует точка зрения, согласно которой карбонатность пород не первопричина, а следствие черноземного и в более широком смысле степного почвообразовательного процесса (JI.C. Берг, С.С. Неуструев, Б.Б. Полынов). В доказательство этого приводятся различные факты. Так, на первично бескарбонатном элювии гранитов в условиях степного климата и под степной растительностью формируются по­чвы с карбонатным горизонтом. При этом вся толща рыхлого субстра­та в процессе почвообразования обызвестковывается за счет выветри­вания алюмосиликатных кальцийсодержащих минералов и поступле­ния определенного количества карбонатов кальция на поверхность почвы с атмосферными осадками и пылевыми массами.

В некоторых черноземах наиболее засушливой части степной зоны в самом низу профиля могут обнаруживаться также такие легкора­створимые соли, как гипс, хлориды и сульфаты натрия и магния. Образование подобных иллювиально-солевых горизонтов связано, к ак правило, с изначальной засоленостью пород и вымыванием названных солей из верхней и средней частей профиля в процессе почвообразования.

В зависимости от глубины промачивания почв и повторяемости относительно влажных лет гипсовые и солевые иллювиальные го­ризонты располагаются или непосредственно под карбонатными горизонтами, маркируя границу почвы и почвообразующей породы, или находятся ниже границ почв, уже в толще почвообразующей породы, как это наблюдается в большинстве черноземов.

Возраст черноземов оценивается в несколько десятков тысяч лет. Для того чтобы сформировался более или менее зрелый чер­ноземный почвенный профиль с характерным мощным гуматно - кальциевым горизонтом, по различным оценкам необходимо вре­мя от 3-5 тыс. до 10 тыс. лет. Некоторые исследователи считают, что такие свойства черноземов, как многогумусность, наличие кон­креционных карбонатных новообразований и общая высокая обызвесткованность профиля, по крайней мере на ряде территорий име­ют реликтовый характер и унаследованы от прошлых периодов раз­вития этих почв в условиях близкого залегания минерализованных грунтовых вод, т. е. черноземы имеют признаки палеогидроморфизма (В.А. Ковда, Е.М. Самойлова и др.).

Черноземы - одни из самых плодородных почв мира. Они обла­дают благоприятными для земледелия химическими (богатство гу­мусом, элементами минерального питания) и физическими свой­ствами (хорошая оструктуренность, воздухо - и водопроницаемость). На этих почвах получают наиболее высокие урожаи зерновых, са­харной свеклы, подсолнечника и многих других культур. Вместе с тем их нерациональная эксплуатация нередко приводит к деграда­ции - потере гумуса, переуплотнению, эродированности и вторич­ному засолению.

Остановимся сначала на кратком описании почвообразователей, характерных для степной зоны.
Климат степной зоны мы можем охарактеризовать, вообще говоря, как континентальный, сухой, особенно в восточной части описываемой зоны. При этом сухость климата обусловливается здесь не столько малым количеством выпадающих осадков, сколько характером их выпадения и другими метеорологическими условиями. Действительно, в степной зоне в течение года в среднем выпадает атмосферных осадков от 400 до 500 мм, что почти соответствует количеству осадков некоторых северных районов России. Ho, во-первых, осадки выпадают в степной полосе обычно в виде ливней, которые в силу мелкоземистости и плохой водопроводимости черноземных почв не успевают последними полностью утилизироваться и в значительной своей части стекают бесполезно в пониженные места, овраги и т. п. Далее, Осадки эти приурочиваются главным образом к летним месяцам, когда в силу высокой температуры испарение их достигает максимума (приблизительное их распределение в течение года таково: летом около 200 мм, осенью около 100 мм, весной около 80 мм и зимой около 70 мм).
Большому испарению осадков способствует также низкая относительная влажность воздуха степной полосы, достигающая в летние месяцы иногда не более 45%. Прибавим сюда иссушающее действие так называемых «суховеев» - столь обычных ветров для описываемой зоны, иссушающее действие мощно развитой системы оврагов и балок, создающих как бы естественный дренаж местности и увеличивающих поверхность соприкосновения почвы с воздухом, и т. п.
Таким образом, почвы описываемого типа находятся большую часть года в условиях такого увлажнения, которое объясняет нам сравнительно малую выщелоченность этих почв, могущую выражаться в выносе из почвенной толщи лишь легко растворимых солей (натрия и кальция), имевшихся в первоначальной материнской породе и образовавшихся в процессе выветривания последней; с другой стороны - сравнительно слабое разложение накопляющихся в поверхностных их горизонтах (растительных и животных) остатков.
Необходимо, однако, отметить, что к началу вегетационного периода, т. е. к весне, поверхностные горизонты почв рассматриваемого типа почвообразования, несомненно, являются все же более или менее обеспеченными влагой для производства огромного количества растительной массы, каковая выражена травянистой флорой с коротким вегетационным периодом: талые воды и весенние осадки благодаря сравнительно низкой в это время года температуре и еще сравнительно слабому испарению все же в значительной степени напояют почву. Ho, так как запасов влаги в почве мало (в силу указанных выше причин), то к середине лета они уже иссякают, и степь начинает выгорать, принимая унылый вид. Производству огромной растительной массы способствует также и сравнительное богатство описываемых почв питательными минеральными веществами, о чем мы скажем ниже. Таким образом, черноземные почвы получают ежегодно огромное количество материала для построения перегнойных соединений.
Материнские породы, на которых формируются черноземные почвы, очень разнообразны. В Европейской части России черноземная область характеризуется широким развитием лёсса и замещающих его лёссовидных пород. Кроме того, черноземы залегают нередко (в северной части своего распространения) на различных моренных осадках (глинах, суглинках), на краснобурых глинах (на юге), на морских солонцеватых пестрых глинах и на песчаных отложениях (весьма, впрочем, редко) Арало-Каспийского моря (на юго-востоке).
Нередко можно встретить в качестве материнских почвообразующих пород горные породы и более древних систем - юрские мергелистые глины (например, на юго-востоке Горьковской области), юрские серые глины (например, в Орловском районе), известняки, песчаники и другие породы верхнемеловых, третичных и юрских отложений (например, в Саратовской обл. Ульяновского района и др.). Наконец, описаны черноземные почвы, формирующиеся непосредственно на продуктах выветривания кристаллических горных пород (например, оливин-базальтов в Лорийской степи в Закавказье и др.). В Сибири материнскими породами являются для черноземных почв лёссовидные суглинки, сланцеватые глины, третичные глины, продукты выветривания кристаллических горных пород и др.
Наиболее яркую выраженность черноземный тип почвообразования получает именно на лёссе и лёссовидных породах, т. е. субстратах, характеризующихся мелкоземистостью, тонкопористостью и богатством карбонатами кальция (CaCO3), а также всеми другими необходимыми для высших растений минеральными веществами. В большей или меньшей степени эти свойства присущи и всем другим материнским породам, на которых формируются черноземные почвы и о которых была у нас речь выше.
Te характерные особенности, которыми обладают лёссы и лёссовидные породы, налагают вполне определенную печать на формирующиеся на них почвы и предрешают вопрос о том, что поглощающий комплекс этих почв (как минеральный, так и органический) будет насыщен кальцием (и магнием) CO всеми многочисленными проистекающими отсюда следствиями (сопротивляемостью гуматной и алюмосиликатной частей почвы разлагающему и растворяющему действию почвенных вод, прочностью структуры и пр.).
Приобретению почвами черноземного типа почвообразования этого основного свойства благоприятствуют, конечно, и те климатические особенности, о которых мы говорили выше (сравнительно малое количество воды, поступающей в описываемые почвы, в силу чего водородному иону не может быть, конечно, места в поглощающем комплексе этих почв).
Рельеф. Если не считать северной подзоны степной зоны с так называемыми северными - деградированными и выщелоченными - черноземами, которая характеризуется волнистым рельефом (со сравнительно небольшими равнинами, слабопокатыми пространствами), совпадающим с развитием ледниковых отложений, то для остальной части черноземной зоны (средней и южной) наиболее типичным является равнинный рельеф с весьма мягкими контурами (в настоящее время она представляется расчлененной оврагами и балками новейшего образования, особенно средняя часть описываемой зоны).
Такой монотонный и равнинный рельеф, оберегая материнскую породу при претерпеваемых ею процессах почвообразования от явлений размывания, смывания и намывания, как нельзя лучше способствовал спокойному ходу упомянутых процессов и формированию в результате последних тех высокоорганизованных природных тел, каковыми являются типичные и «тучные» черноземы, занимающие как раз равнинные водоразделы. Если не считать крутых склонов, балок и оврагов и сильно расчлененных возвышенных участков, занятых лесными почвами, то на всем остальном - часто огромном - протяжении мы можем наблюдать чрезвычайно однородный почвенный покров; по равнинным водоразделам мы видим так называемые «горовые» черноземы (типично развитые «тучные» черноземы), а по пологим склонам - более легкие разности: суглинистые и супесчаные («долинные» черноземы).
Таким образом, и упомянутый почвообразователь (рельеф) вносит свою долю в создание и формирование определенных свойств и особенностей описываемого типа почв.
Растительный и животный мир. В настоящее время можно считать установленным тот факт, что наша степная зона была искони безлесной и что в формировании черноземных почв принимала участие именно степная растительность (представленная ценозами травяных и кустарниково-травяных степей), а не лесная. Последняя, как мы убедимся ниже, черноземного типа почв образовать не может и, если в силу тех или иных условий начинает овладевать степными пространствами, то неизбежно ведет к вырождению (деградации) этих почв, толкая их по пути подзолообразовательных процессов. Лес, как говорят, «съедает чернозем». К этому вопросу мы подробнее вернемся несколько ниже. Считаем необходимым оговориться, что об извечном безлесье наших степей может итти речь лишь постольку, поскольку мы рассматриваем данное явление со времени отложения тех почвообразующих пород (лёсса, лёссовидных суглинков и пр.), на которых и начали развиваться современные нам почвы (т. е. с конца ледниковой эпохи). До того времени картина распределения растительности на Европейском материке была, как известно, совершенно иная - в связи с совершенно иным распределением климатических условий.
Состав степной растительности даже в пределах одной Европейской части России весьма разнообразен. В общем здесь можно наметить две подзоны: подзона ковыльных степей, которыми покрыты черноземы более сухих южных областей (с тырсой, типчаком, тонконогом, житняком и др.), и подзона луговых степей, приуроченных к менее засушливым районам (кроме разнообразных злаков, мы видим здесь богатую флору двудольных растений; назовем некоторых представителей тех и других: луговой мятлик, пырей, чаполочь, клевер, горицветы, шалфеи, астрагалы, эспарцет, перекати-поле и мн. др.).
Степную растительность, участвующую в формировании черноземных почв, надо охарактеризовать в биологическом отношении как совокупность форм, имеющих сравнительно короткий вегетационный период, дающий им возможность заканчивать цикл своего развития к наступлению того зacушливoгo периода, который постигает степную полосу приблизительно к половине июля (см. выше характеристику климата степной зоны) и более или менее свободно выносить тот сравнительный избыток минеральных солей, который мы вообще наблюдаем в почвах черноземного типа.
То богатство черноземных почв перегноем, которое является для них столь характерным, находит себе отчасти объяснение в громадном количестве органической массы, которая ежегодно доставляется этим почвам именно травянистой, степной растительностью; особенную роль в этом отношении надо отвести подземным органам этой растительности, представленным целым «кружевом» удивительно разветвленной и могуче развитой корневой системы последней. Лесная же растительность, в виде лишь опадающих листьев и сравнительно бедного травостоя, никогда не может дать почве такого обильного материала для построения перегнойных веществ.
В характере развития корневой системы степных растений, пронизывающей почву во всех направлениях и оплетающей ее своими тончайшими и многочисленными разветвлениями, мы отчасти можем видеть и причину той прочной зернистой структурности, которая является столь характерной для девственных представителей черноземных почв; непосредственные наблюдения показывают, что при этом действительно «почва оказывается разбитой на крупинки или зерна, как бы вкрапленные в образованные корнями петли» (Келлер).
Что касается животного мира, то будучи представлен в степной зоне многообразной фауной различных роющих и копающих животных, он также вносит заметную лепту в построение описываемых нами почв; систематическое перемешивание материала различных почвенных горизонтов и грунта между собой, налагающее вполне определенную печать на некоторые морфологические особенности черноземных почв, и в высшей степени совершенное и тесное смешивание органических веществ с минеральными обязаны в значительной мере работе именно тех землероев, которые в таком большом количестве ютятся в почвенных грунтах черноземной зоны.
Ознакомившись в общих чертах с характером тех почвообразователей, под влиянием которых развиваются черноземы почвы, мы перейдем теперь к непосредственному изучению этих последних.
Для черноземных почв, а именно для их типичных представителей, можно отметить следующие присущие им основные и характерные свойства.
1. Богатсво перегнойными веществами (и в частности «гуматной» частью поглощающего комплекса). Количество гумуса у типичных («мощных» и «тучных») черноземов достигает иногда громадной величины - 18-20%.
Такое богатство гумусовыми веществами обусловливается, с одной стороны, громадным количеством органического материала, ежегодно доставляемого почве отмирающей растительностью, в лице как наземной, так в особенности и ее подземной части, с другой стороны, тем обстоятельством, что процессы разложения этого органического материала протекают достаточно энергично лишь в течение весенних месяцев, когда поверхностные горизонты почвы в достаточной еще мере напоены талыми водами, а также в течение осенних месяцев, когда, в силу сравнительно слабого испарения из почвы выпадающих атмосферных осадков, влажность этой почвы является еще достаточной, чтобы поддерживать хотя и слабый, но все же непрерывный ход упомянутых процессов. Во все остальное время года процессы эти почти замирают: в летние месяцы в силу быстрого иссякания запасов влаги (по причинам, нами рассмотренным выше), в зимние - в силу низкой температуры воздуха и почвы.
Таким образом, для процессов гумификации (т. е. процессов превращения органических составных частей растений в составные части почвенного перегноя) в черноземной зоне имеются достаточно благоприятные условия, но для дальнейшего разложения и минерализации образовавшихся гумусовых веществ нехватает влаги - и как раз именно в тот период, когда в силу весьма благоприятных температурных условий последние процессы могли бы получить резкое выражение.
Далее, самые процессы гумификации отмирающих органических остатков доходят в черноземных почвах до стадии главным образом гуминовых (черных) веществ, и лишь в весенний и осенний периоды могут продвигаться до стадии более окисленных и более подвижных соединений, каковыми являются, как нам известно, «креповые» и «апокреновые» вещества. Таким образом, главнейшими компонентами гумуса, накопляющимися в черноземных почвах, являются те соединения, которые, как мы знаем, отличаются чрезвычайно малой растворимостью и малой подвижностью (факт малой подвижности перегноя черноземных почв доказан ныне прямыми экспериментальными данными). И в этом обстоятельстве мы не можем не усмотреть еще нового объяснения факта большой обогащенности черноземных почв перегнойными веществами.
Наконец, если стать на современную точку зрения и принять, что перегнойные вещества (или во всяком случае известная часть их) могут находиться в коллоидальном состоянии (см. выше), то имея в виду богатство типичных представителей черноземных почв такими сильными свертывателями коллоидальных частиц, каковыми являются соли кальция, мы должны допустить, что,гумусовые вещества рассматриваемых почв будет находиться в прочно скоагулированном состоянии, оберегающем их от распыляющего, растворяющего и разлагающего действия воды. Отсюда нам становится понятным, почему гуматная часть поглощающего комплекса в черноземных почвах достигает такой громадной величины.
В связи с богатством черноземных почв перегнойными веществами стоит и весьма высокое сравнительно содержание в них азота, количество которого в «тучных», например, черноземах может доходить до 0,4-0,5%.
Богатство черноземных почв фосфором (0,2-0,3%) также надо поставить в связь с большим содержанием в них гумуса.
2. Богатство минеральными веществами (в частности «цеолитной» частью поглощающего комплекса). Это характерное свойство типичных представителей черноземных почв является следствием, с одной стороны, вообще богатства минеральными соединениями тех материнских почвообразующих пород (лёсса и лёссовидных пород), на которых описываемые почвы получают свое наибольшее развитие и наилучшую выраженность, с другой стороны - сравнительно малой их выщелоченности как результата определенной, уже известной нам комбинации имеющихся в черноземной зоне климатических условий; наконец, наличие в почвах черноземного типа большого количества столь энергичного коагулятора каковым является Са-ион, объясняет нам тот факт, почему в частности «цеолитная» часть описываемых почв (алюмосиликатная часть поглощающего комплекса), приобретая в силу этого особую прочность и сопротивляемость против распыляющего и растворяющего действия воды, может достигать столь большой величины (часто выше 30% от веса сухой почвы).
Эта «цеолитная» часть черноземных почв очень богата основаниями: можно считать, что сумма всех оснований доходит в ней в среднем до 50% (остальные 50% приходятся на SiOj).
3. Насыщенность их поглощающего комплекса основаниями, причем «насыщающим» ионом является исключительно кальций (и магний). Климатические особенности степной области скомбинированы, как нам уже известно, таким образом, что из почвенной толщи, в процессе почвообразования, могут выноситься в значительных количествах лишь такие легкорастворимые соли, каковыми являются соли натрия и калия. Грунтовые же воды залегают в описываемой области (в силу тех же условий) настолько глубоко, что возможность обратного поднятия этих солей в верхние горизонты почвы исключается.
С другой стороны, в описываемой области имеются налицо все благоприятные условия для сохранения на той или иной глубине в почвенной толще в большом количестве таких сравнительно труднорастворимых соединений, каковыми являются карбонаты щелочно-земельных металлов.
Принимая, таким образом, во внимание сравнительно ничтожную концентрацию щелочных катионов в почвенном растворе черноземных почв, с другой стороны, припоминая, что кальций вообще обладает по сравнению с натрием и калием (а также магнием) значительно большей энергией поглощения (или энергией вытеснения), а магний, в свою очередь, обладает большей энергией поглощения (или энергией вытеснения) по сравнению с обоими упомянутыми однозначными ионами, не трудно заключить, что поглощающий комплекс описываемых нами почв должен в числе поглощенных катионов содержать именно кальций (в первую очередь) и отчасти магний. О водородном ионе не приходится и говорить: он ни в какой мере не может конкурировать с щелочно-земельными катионами за место в поглощающем комплексе черноземных почв, раз последние формируются и развиваются в условиях недостаточного поступления к ним влаги.
Следующая таблица достаточно ясно иллюстрирует это положение (Е.Н. Иванова по К. Гедройцу).

Климат. Распространение черноземных почв приурочено к степной и лесостепной зонам. Климат черноземной полосы может быть охарактеризован в одних частях как умеренно теплый, в других - как умеренно холодный, отличающийся более значительной сухостью по сравнению с лесолуговой зоной, особенно в восточной части. При этом сухость климата обусловлена не столько малым количеством атмосферных осадков, сколько характером их выпадения, высокой температурой довольно продолжительного лета с сильными сухими ветрами, способствующими большому испарению влаги.

В качестве иллюстрации к сказанному выше могут служить средние метеорологические данные по нескольким пунктам, расположенным в различных частях черноземной полосы (табл. 40).

Среднее количество атмосферных осадков, выпадающих в течение года на большей части черноземной полосы, составляет около 400-500 мм.

В западной части зоны осадков выпадает больше, по мере продвижения на восток количество их заметно уменьшается. Наблюдается значительное колебание количества осадков по годам. Главная масса осадков выпадает преимущественно в виде ливней и притом в летние, наиболее жаркие месяцы, вследствие чего лишь незначительная часть атмосферной влаги проникает в почву, остальное же количество через испарение и поверхностный сток теряется для почвы бесследно.

Годовое испарение воды из эвапорометра в различных частях зоны, колеблется от 400 до 600 мм, а в засушливые годы, особенно в южных районах, может достигать 700-800 мм. Таким образом, годовое испарение в черноземной зоне во многих случаях превышает годовое количество осадков.

Вследствие этого почвы промачиваются неглубоко и слабо. Наибольшая мощность промачиваемого слоя черноземов в южной подзоне составляет 120-200, в северной 250-300 см. Большое влияние на водный режим почв степной полосы оказывает относительная низкая влажность воздуха, высокая температура летних месяцев и иссушающее действие обычных для этой зоны суховеев.

Все это вместе взятое создает такие условия, при которых почвы степных районов значительную часть летнего периода находятся в сухом состоянии.

Достаточный запас влаги почвы степной зоны имеют главным образом лишь в весенний период и в первую часть лета. Этой влаги вполне хватает для хорошего развития степной растительности, отличающейся сравнительно коротким вегетационным периодом. Но в середине лета почвенная влага истощается и травяная растительность начинает выгорать.

Отсутствие влаги исключает возможность интенсивного развития микробиологических процессов в почве. Поэтому остатки отмершей растительности, не успевая из-за отсутствия влаги полностью минерализоваться, накапливаются в почве в виде устойчивых гуминовых соединений. Такова одна сторона влияния климатических условий на формирование черноземных почв.

С другой стороны, ограниченное количество поступающей в почву влаги не производит здесь того выщелачивающего действия, какое наблюдается в условиях дерново-подзолистой зоны. В степной зоне из почвенной толщи выносятся на значительную глубину лишь наиболее легко растворимые соли, например NaCl , Na 2 SO 4 , затем КС1 и др. Что же касается карбонатов кальция и магния, то они задерживаются уже в пределах гумусового горизонта или непосредственно под ним.

Это скопление углекислой извести в виде «журавчиков», «белоглазки» и «псевдомицелия» является весьма характерным морфологическим признаком для черноземных почв.

Почвообразующие породы. Материнские породы, на которых формируются черноземные почвы, очень разнообразны. В европейской части СССР черноземная область характеризуется широким развитием лёсса и лёссовидных пород.

Преобладающими породами в Западносибирской низменности являются лёссовидные глины и суглинки аллювиального и отчасти делювиального происхождения. В некоторых районах Челябинской и Омской областей распространены верхнетретичные глины то в первичном залегании, то в виде переотложенных наносов. Наряду с этими отложениями в Западносибирской низменности довольно часто встречаются пески, супеси и суглинки, обычно приуроченные к древним долинам рек.

Большинство почвообразующих пород черноземной полосы богато карбонатами кальция и магния.

Но наиболее ярко выражены черноземные почвы, образовавшиеся на лёссах, широко распространенных в европейской части нашей страны и отличающихся значительной пористостью, отсутствием явной слоистости, способностью давать отвесные обрывы в местах промоин и оврагов и, наконец, что наиболее важно - высокой карбонатностью.

Рельеф. Преобладающей формой рельефа на большей части степной черноземной полосы является равнина. Здесь нет тех частых и резких переходов от ровных мест к всхолмленным участкам, которые наблюдаются в области лесолуговой зоны. Сравнительным однообразием условий рельефа в степной черноземной полосе объясняется отчасти и отсутствие той сильной пестроты в почвенном покрове, которая имеет место в дерново-подзолистой зоне.

Следует отметить, что для значительной территории черноземной зоны, особенно для европейской ее части, является весьма характерным сильное развитие оврагов, как результата деятельности ливней и примитивной, хищнической сплошной распашки в прошлом. Огромные овраги, рассекая толщи лёсса глубокими каньонами и простираясь иногда на целые километры, сильно дренируют и иссушают местность.

Для рельефа степи и лесостепной зоны характерны также западины, или степные блюдца, достигающие иногда нескольких километров в поперечнике.

Из значительных повышений в черноземной зоне следует отметить Приазовскую возвышенность к востоку от Причерноморской низменности, Донецкий кряж с сильно расчлененным эрозионно-тектоническим рельефом, восточную часть Среднерусской возвышенности на водоразделе Дона и Северного Донца, представляющую собою волнистую равнину, южную часть Приволжской возвышенности, расположенную между Доном, Хопром и Волгой, Ставропольскую возвышенность, достигающую высоты

более 800 м, и возвышенность Общий Сырт в Заволжье - плоскую возвышенность, сильно расчлененную овражно-балочной сетью с куполообразными останцами.

В азиатской части СССР черноземная зона занимает южную часть Западносибирской низменности со слабо расчлененным рельефом и прилегающую к ней северную часть Казахской складчатой страны, где очень часто встречается мелкосопочник, представляющий собой совокупность холмов и увалов высотой 20-50 м.

Восточнее Иртыша черноземная зона переходит в обширную слегка всхолмленную Кулундиыскую степь, простирающуюся на 360 км в длину и на 200 км в ширину.

Растительность. Почвы черноземного типа в отличие от дерново-подзолистых образовались под покровом травянистой лугово-степной растительности. Убедительным подтверждением этого могут служить те не распаханные еще участки девственной степи, которые можно встретить в настоящее время в некоторых частях черноземной полосы, а чаше всего в заповедниках.

Однако состав лугово-степной растительности на протяжении всей описываемой зоны неодинаков. Так, например, в южных, более сухих районах преобладают ковыльно-типчаковые ассоциации, в состав которых входят главным образом ковыль, типчак, тонконог, житняк, пушистый овес, тонколистная полевица, степной костер и др. В районах же менее засушливых, с большим количеством осадков, куда может быть отнесена почти вся северная часть черноземной полосы, основной растительный фон складывается преимущественно из разнотравно-ковыльно-типчаковых ассоциаций, состоящих из лугового мятлика, пырея, чаполоти, клевера, горицвета, шалфея, астрагала и эспарцета.

Большинство растительных форм, распространенных в степи, в биологическом отношении отличается сравнительно коротким вегетационным периодом и способностью мириться с недостатками влаги. Эти особенности, хорошо гармонирующие с климатическими условиями зоны, дают возможность степной растительности полностью использовать весенние запасы влаги в почве и заканчивать цикл развития до начала засушливого периода. Богатая травяная растительность, присущая степной зоне, ежегодно после отмирания оставляет в почве большое количество органической массы.

По данным исследований 3. Я. Лейн, надземные части травянистых растений на черноземе дают ежегодно около 18 ц/га, а корневые системы около 80 ц/га сухого органического вещества. Таким образом, в формировании почвенного профиля черноземов решающее значение имеет корневая система травянистой растительности. В результате процессов гумификации значительная часть растительных остатков превращается в перегной и в виде гумуса постепенно накапливается в почве. Этим объясняется то высокое содержание перегноя, которым черноземные почвы резко отличаются от почв других типов.

Вместе с органическим веществом в почву ежегодно поступает значительное количество азота и зольных веществ (табл.41).

Двухвалентные катионы, играющие существенную роль в коагуляции почвенных коллоидов и оструктуривании почвы, поступают в почву в особенно большом количестве.

При этом наибольшая биогенная аккумуляция зольных веществ и азота наблюдается в западных районах черноземной зоны, в восточной части зоны этот процесс выражен несколько слабее.

— Источник—

Гаркуша, И.Ф. Почвоведение/ И.Ф. Гаркуша.- Л.: Издательство сельскохозяйственной литературы, журналов и плакатов, 1962.- 448 с.

Post Views: 923