Черноземы южной лесостепи и степной зоны

Черноземные почвы расположены южнее зоны серых лесных почв. Они простираются в виде сплошной,, но неровной полосы, начиная от границы с Румынией до Алтая. Восточнее Алтая черноземная зона имеет островной характер.

Черноземы распространены здесь по межгорным котловинам и впадинам. Основные массивы черноземов распространены в лесостепной и степной зонах России — центральные области, Северный Кавказ, Поволжье, Западная Сибирь.

Природные условия почвообразования

Климат

Он неоднороден, особенно в степной зоне. При движении с запада на восток количество тепла постепенно уменьшается, нарастают сухость и континентальность климата. Среднегодовая температура колеблется от 10 °С на западе до — 2 °С на востоке (Забайкалье).

Сумма температур > 10 °С составляет в лесостепной части зоны 2400-3200 °С на западе, 1400-1600 °С на востоке, а в степной части соответственно 2500-3500 и 1500-2300 °С.

Продолжительность периода с температурой > 10 °С составляет в западных районах лесостепи 150-180 дней, в восточных — 90-120 дней, а в степной зоне — соответственно 140-180 и 97-140 дней.

Годовое количество атмосферных осадков на западе и в Предкавказье составляет 500-600 мм, при продвижении на восток уменьшается: в Поволжье до 300—400 мм, в Западной Сибири и Забайкалье до 300-350 мм.

Большая часть годовых осадков выпадает в летний период (40-60 %), которые неравномерно распределяются во времени и нередко имеют ливневый характер.

Количество зимних осадков невелико, особенно в Сибири; они образуют маломощный, неустойчивый снеговой покров, что способствует глубокому и сильному промерзанию сибирских черноземов.

В лесостепной части зоны соотношение между количеством осадков и испаряемостью приближается к единице; здесь господствует периодически промывной режим.

В степной части зоны в черноземах складывается непромывной водный режим; отношение количества осадков и испаряемости составляет 0,5-0,6. Глубина промачивания почв уменьшается в южном направлении.

В западных районах зоны с более продолжительным вегетационным периодом с многоснежной и мягкой зимой возделывают широкий ассортимент сельскохозяйственных культур.

На востоке зоны суровые, продолжительные и малоснежные зимы, что ограничивает набор сельскохозяйственных культур, затрудняет и делает невозможным перезимовку озимых и возделывание многолетних бобовых трав, ограничивает выращивание плодовых.

Рельеф

Рельеф зоны черноземных почв равнинный, слабоволнистый или увалистый. Наибольшей расчлененностью характеризуются территории Средне-Русской, Приволжской возвышенностей, Общего Сырта и Донецкого кряжа.

В азиатской части черноземные почвы распространены на юге Западно-Сибирской низменности со слабо расчлененным рельефом. Восточнее черноземы встречаются на равнинных и предгорных территориях Алтая, Минусинской впадины и Восточных Саян.

Почвообразующие породы

В основном они представлены лёссами и лёссовидными суглинками (от легких до тяжелых суглинков).

Глинистые почвообразующие породы встречаются на территории Окско-Донской низменности, в Предкавказье, Поволжье и Заволжье, в ряде районов Западной Сибири. В некоторых районах черноземы развиваются на элювиальных плотных осадочных породах (мел, опоки и др.).

Лёссы и лёссовидные суглинки очень податливы процессам водной эрозии, что обусловливает смыв почв на крутых склонах и развитие оврагов.

Особенностью химического состава почвообразующих пород черноземной зоны является их карбонатность, в отдельных провинциях (Западно-Сибирская, частично Среднерусская) — засоленность.

Растительность

Та растительность, под влиянием которой сформировались черноземы, в настоящее время практически не сохранилась. Былая площадь черноземных почв распахана, остальную используют в качестве пастбищ и сенокосов.

Естественная растительность в прошлом в лесостепи характеризовалась чередованием лесных участков с луговыми степями.

Леса частично сохранились по водоразделам, балкам и речным террасам. В европейской части зоны лесная растительность представлена преимущественно дубом, в Западной Сибири — березовыми колками.

Травостой луговых степей был представлен мезофильными видами, разнотравьем, бобовыми: высокостебельные ковыли, типчак, тимофеевка степная, ежа сборная, шалфей луговой, таволга, горицвет, осока низкая, клевера, эспарцет, лядвенец и др. Проективное покрытие достигало 90 %.

Южнее луговые степи характеризовались разнотравно-ковыльными и типчаково-ковыльными ассоциациями. В их травостое относительно большее участие принимали ксерофитные растения, основной фон которых в разнотравно-ковыльных степях составляли:

• узколистные ковыли,
• типчак,
• тонконог,
• степной овес,
• шалфей поникший,
• горицвет волжский,
• колокольчики,
• осока приземистая,
• подорожник степной,
• молочай,
• клевер горный и др.

В тип-чаково-ковыльных степях преобладали:

• низкостебельные перистые ковыли,
• тырса,
• типчак,
• житняк,
• осоки.

Дефицит влаги способствовал развитию в этих степях эфемеров и эфемероидов — мортук, луковичный мятлик, тюльпаны, бурачок, полыни со степенью проективного покрытия 40-60 %.

К настоящему времени естественная растительность сохранилась в основном лишь на крутых склонах, в балках, каменистых почвах, заповедных участках.

Генезис

О происхождении черноземов высказано несколько гипотез. В. В. Докучаев считал, что черноземы представляют собой почвы растительно-наземного происхождения, т. е. образовались при изменении почвообразующих пород под действием климата.

Степной растительности и других факторов. Известно, что впервые эта гипотеза о растительно-наземном происхождении чернозема была сформулирована М. В. Ломоносовым в 1763 г. в трактате «О слоях земных».

Академиком П. С. Палласом (1799) была выдвинута морская гипотеза происхождения чернозема, согласно которой черноземы образовались из морского ила, разложения органических остатков тростника и другой растительности при отступлении моря.

Третья гипотеза,   высказанная   Э. И. Эйхвальдом (1850) и Н. Д. Брисяком (1852), заключается в том, что черноземы возникли из болот при постепенном их обсыхании.

Черноземы, по некоторым данным, — сравнительно молодые почвы. Исследования с помощью радиоуглеродного датирования показали, что они образовались в послеледниковое время в течение последних 10-12 тыс. лет.

Возраст гумуса верхних почвенных горизонтов в среднем составляет не менее тысячи лет, а возраст более глубоких горизонтов — не менее 7-8 тыс. лет (Виноградов и ДР., 1969).

Современные представления об образовании черноземов подтверждают гипотезу растительно-наземного их происхождения. Это нашло отражение в работах Л. М. Прасолова, В. И. Тюрина, В. Р. Вильямса, Е.А.Афанасьевой, М.М.Кононовой и других ученых.

Наиболее важными процессами образования черноземов являются дерновый и элювиальный. Последний выражен в основном в профильной миграции гидрокарбоната кальция, который образуется при разложении растительных остатков, богатых кальцием.

Ранее мы писали про Дерновые почвы

Эти процессы развиваются под многолетней растительностью травянистых степей в лесостепной и степной зонах в условиях периодически промывного и непромывного водных режимов и формируют гумусовый и карбонатный профили чернозема.

Ежегодный опад под растительностью луговых степей Алтая составляет 10—20 т органической массы на 1 га, из которых на долю корней приходится до 80 %.

В биологический круговорот из этой массы вовлекается от 600 до 1400 кг/га азота и зольных элементов. Это значительно больше, чем поступает на каждый гектар с опа-дом широколиственных лесов (150—500 кг) или с опадом травянистой растительности сухой степи на каштановых почвах (200— 250 кг).

Развитие дернового процесса при формировании черноземов обусловило образование мощного гумусово-аккумулятивного горизонта, накопление элементов питания растений и оструктури-вание профиля.

При минерализации органических остатков травянистых формаций в Черноземной зоне создаются близкие к оптимальным условия для гумусообразования.

Особенно это проявляется весной и ранним летом, когда в почве достаточно влаги и наиболее благоприятная температура. В период летнего иссушения микробиологические процессы ослабевают, усиливаются реакции поликонденсации и окисления, приводящие к усложнению гумусовых веществ.

Гумификация идет в условиях избытка кальциевых солей, насыщения гумусовых веществ кальцием, что практически исключает формирование и вынос водорастворимых органических соединений.

Для черноземного процесса почвообразования свойственны гу-матный тип гумуса, сложность гуминовых кислот, преимущественное закрепление их в форме гуматов кальция, пониженное присутствие фульвокислот.

Читайте также: Болотные почвы

Под воздействием гумусовых веществ разложения почвенных минералов практически не происходит; их взаимодействие с минеральной частью почвы приводит к образованию устойчивых органо-минеральных соединений.

Вторичные минералы (монтмориллонит и др.) при черноземном процессе образуются как при выветривании первичных минералов, так и путем синтеза из продуктов разложения опада, но они не перемещаются по профилю почвы.

Вместе с накоплением гумуса при черноземообразовании идет закрепление в форме сложных органо-минеральных соединений важнейших элементов питания растений (N, P, S, Са и др.), а также возникновение в гумусовом слое зернистых водопрочных агрегатов.

Последние образуются не только в результате клеящей способности гумусовых веществ, но и при воздействии на почву живых корней травянистых растений и интенсивной жизнедеятельности почвенных животных, особенно червей.

Таким образом, важнейшими особенностями генезиса черноземов являются образование гумусовых веществ, преимущественно гуминовых кислот.

Взаимодействие их с минеральной частью почвы, образование органо-минеральных соединений, водопрочной макроструктуры и вынос из верхних горизонтов почвы легкорастворимых продуктов почвообразования.

Неоднородность факторов почвообразования, изменения климатических условий, растительности определяют особенности черноземообразования в пределах зоны.

Наиболее благоприятные условия для черноземного процесса складываются в южной части лесостепной зоны с оптимальным гидротермическим режимом, приводящим к формированию максимальной биомассы.

Севернее более влажные условия климата способствуют выносу оснований из опада, выщелачиванию и даже оподзоливанию черноземных почв.

Южнее уменьшается количество атмосферных осадков, нарастает дефицит влаги в почве, снижается количество поступающих в почву органических остатков, усиливается их минерализация, что приводит к снижению интенсивности гумусообразования и гуму-сонакопления.

В соответствии с особенностями факторов почвообразования в зоне черноземов выделяют следующие подзоны: оподзоленных и выщелоченных черноземов, типичных черноземов, обыкновенных черноземов, южных черноземов.

Первые две подзоны относятся к южной лесостепи, третья и четвертая — к степи. Изменения климата, растительности в Черноземной зоне в направлении с запада на восток привели к фациальным различиям черноземных почв.

Проявляющимся в разной мощности гумусового слоя, содержании гумуса, формах выделения карбонатов, глубине промывания, особенностях водного и теплового режимов.

Черноземы южноевропейской фации, Придунайской и Пред-кавказской провинций формируются в условиях более мягкого и влажного климата. Они почти не промерзают, быстро оттаивают, глубоко промываются.

Биологический круговорот протекает интенсивно; почвообразование охватывает более мощный слой почвы; формируется большая мощность гумусового горизонта при относительно невысоком содержании гумуса (3—6 %). Профиль почвы характеризуется большей промытостью, глубоким залеганием гипса и мицелярной формой карбонатов.

К востоку нарастает континентальность климата, сокращается период вегетации, увеличиваются время и глубина промерзания почв. Черноземы центральных провинций (Среднерусская, Заволжская) развиваются в умеренно континентальных условиях, относятся к средне- и высокогумусным (6—12 %).

Черноземы западносибирской и восточносибирской фаций глубоко промерзают и медленно оттаивают; уменьшаются глубина промачивания и распространение корневых систем растений; сокращается период активного разложения органических веществ.

Мощность гумусового горизонта этих черноземов меньше, чем в центральных провинциях, а гумуса в верхнем горизонте несколько больше (5,5—14 %).

Рекомендуем прочитать: Сероземы

Сильное растрескивание черноземов в холодное время (и вхождение Na⁺ в ППК) обусловливает языковатость гумусового профиля. Черноземы восточносибирской фации характеризуются наименьшей мощностью гумусового горизонта с содержанием гумуса от 4 до 9 %, которое резко снижается с глубиной.

С продвижением на восток от центральных провинций уменьшается количество атмосферных осадков и солевые горизонты залегают на меньших глубинах. Как следствие малой промытости почв наблюдается комплексность почвенного покрова.

Далее к востоку черноземные почвы развиваются в предгорных условиях и горных котловинах с большим выпадением осадков, что приводит к более глубокому вымыванию легкорастворимых солей.

Отмеченные зональные и фациальные особенности черноземо-образования находят отражение в степени выраженности основных признаков черноземного типа почв.

Сельскохозяйственное использование почв существенно изменяет природный процесс почвообразования. Прежде всего изменяются характер биологического круговорота веществ, условия формирования водного и термического режимов.

С пахотных угодий при выращивании сельскохозяйственных культур ежегодно отчуждается большая часть создаваемой биомассы, в почву поступает значительно меньше органических остатков.

Почва при возделывании яровых и пропашных культур долгое время остается без растительного покрова, что приводит к уменьшению поглощения почвой зимних осадков, усилению промерзания, ухудшению водного режима.

При распашке целинных черноземов разрушается структура почвы как под влиянием усиления минерализации гумуса, так и механических обработок.

Происходит снижение гумуса и азота в пахотном слое. Так, количество гумуса в обыкновенном черноземе за 300 лет уменьшилось на 27 % и азота — на 28 % (Адерихин, 1964). Среднегодовые потери гумуса из пахотного слоя типичных и выщелоченных черноземов составляют 0,7-0,9 т/га (Чесняк, 1983).

В пахотных почвах Центрально-Черноземной зоны по сравнению с целинными и залежными землями в пахотном слое произошло значительное снижение гумуса и общего азота (табл. 43).

43. Изменение содержания гумуса и общего азота в почвах Центрально-Черноземной зоны (Адерихин, Щербаков)

Почва	Угодье	Глубина слоя почвы, см	Гумус		Азот
			%	т/га	%	т/га
Чернозем типичный	Целина	0-10	9,7	103	0,50	5,3
		20-30	7,3	82	0,34	3,8
		40-50	4,9	58	0,23	2,8
	Пашня	0-10	6,4	68	0,37	3,9
		20-30	7,1	79	0,32	3,6
		40-50	5,5	65	0,27	3,2
Чернозем обыкновенно	Целина	0-10	9,5	103	0,55	6,0
		20-30	7,0	81	0,36	4,2
		40-50	4,8	62	0,26	3,4
	Пашня	0-10	7,1	77	0,39	4,2
		20-30	6,9	80	0,39	4,5
		40-50	4,1	53	0,23	3,1

Особенно сильно в пахотных черноземах происходят снижение гумуса и ухудшение других свойств под влиянием эрозии и дефляции.

Так, на среднесмытом выщелоченном черноземе содержание гумуса снизилось с 5 до 2,4 %, на среднесмытом обыкновенном черноземе — с 5,7 до 4,6 %, азота — соответственно с 0,32 до 0,13 % и с 0,37 до 0,31 % (Ляхов, 1975).

На юге Западной Сибири (Алтайский край) черноземные почвы за 18—20 лет потеряли 1,5—2,0 % гумуса. Ежегодные его потери составили 1,5—2,0 т/га.

Значительная доля этих потерь (около 80 %) приходится на эрозию и дефляцию и лишь около 20 % на минерализацию гумуса при возделывании сельскохозяйственных культур.

Чтобы стабилизировать и повысить содержание гумуса в черноземных почвах, необходимо прежде всего остановить эрозию или дефляцию внедрением комплекса почвозащитных мероприятий.

Строение профиля и классификация

Строение профиля

Оно характеризуется наличием темноокрашенного гумусового слоя разной мощности, который подразделяется на верхний гумусово-аккумулятивный горизонт А, равномерно окрашенный, зернисто-комковатой структуры и нижний — до гумусовых затеков, однородно окрашенный, темно-серый, с буроватым оттенком гумусовый горизонт АВ, ореховато-комковатой или зернисто-комковатой структуры.

Ниже выделяют горизонт В — переходный к породе, преимущественно бурой окраски, с постепенной или неравномерно затечной, языковатой, ослабляющейся книзу гумусированностью.

По степени, форме гу-мусированности и структуре он может подразделяться на горизонты В₁ В₂; в ряде подтипов выделяют иллювиально-карбонатные (В_к) горизонты. Накопление карбонатов наблюдается и глубже, в горизонте ВС_К и в материнской породе (С_к); в некоторых южных подтипах выделяют горизонты аккумуляции гипса (C_s).

Классификация

Черноземный тип почв по строению профиля, генетическим особенностям и свойствам подразделяется на подтипы, каждый из которых имеет определенное географическое положение.

В соответствии с подзонами с севера на юг в зоне черноземов выделяют следующие подтипы: оподзоленные, выщелоченные, типичные, обыкновенные, южные. Внутри подтипов выделяют роды. Наиболее часто встречающиеся из них следующие.

Обычные — выделяют во всех подтипах; свойства их соответствуют основным характеристикам подтипа. В полном названии чернозема термин этого рода опускают.

1. Слабодифференцированные — развиты на супесчаных и песчаных породах, типичные признаки чернозема (окраска, структура и т. д.) выражены слабо.
2. Глубоковскипающие — в профиле имеется разрыв между гумусовым и карбонатным горизонтами в связи с более выраженным промывным режимом за счет более легкого гранулометрического состава или условий рельефа. Выделяются среди типичных, обыкновенных и южных черноземов.
3. Бескарбонатные — развиты на породах, бедных кальцием; вскипание и выделение карбонатов отсутствуют. Выделяются среди типичных, выщелоченных и оподзоленных черноземов.
4. Карбонатные — характеризуются наличием карбонатов по всему профилю. Среди выщелоченных и оподзоленных черноземов не выделяются.
5. Солонцеватые — в пределах гумусового слоя имеют уплотненный солонцеватый горизонт с содержанием обменного Na более 5 % ЕКО. Выделяются среди обыкновенных и южных черноземов.
6. Осолоделые — характеризуются наличием белесой присыпки в гумусовом слое, потемненностью гумусовой окраски.
7. Дифферен-цированностью профиля по содержанию ила и полутораоксидов, относительно высоким вскипанием и залеганием легкорастворимых солей (по сравнению с обычными), иногда наличием обменного натрия. Распространены среди типичных, обыкновенных и южных черноземов.
8. Глубинно-глееватые — развиты на двучленных и слоистых породах, а также в условиях длительной сохранности зимней мерзлоты (Средняя и Восточная Сибирь), с признаками слабой глееватости в нижних слоях почвенного профиля.
9. Слитые — развиты на иловато-глинистых породах, с плотными (слитыми) горизонтами В, глыбисто-призмовидной структуры. Выделяются в теплых фациальных подтипах лесостепных черноземов.
10. Неполноразвитые — имеют слаборазвитый (неполный) профиль в связи с их молодостью или формированием на сильноскелетных или хрящевато-щебнистых породах.
11. Цельные — характеризуются образованием глубоких трещин (холодная фация).

Роды черноземов делятся на виды по ряду признаков (табл. 44).

44. Признаки деления черноземов на виды*

Мощность гумусового горизонта (А+АВ)		Содержание гумуса в горизонте А		Степень выщелоченности (по мощности невскипающей прослойки межау гумусовым и карбонатным горизонтами)
см	вид	%	вид	см	Вид
Более 120	Сверхмощные	Более 9	Тучные	Менее 20	Слабовыщелоченные
120-80	Мощные	9-6	Среднегумусные	20-40	Средневыщелоченные
80-40	Среднемощные	6-4	Малогумусные	Более 40	Сильновыщелоченные
40-25	Маломощные	Меньше 4	Слабогумусированные
Меньше 25	Маломощные укороченные
* Деление на виды по степени смытости см. нас. 371-372 .

 

Кроме того, в родах по степени выраженности сопутствующего процесса черноземы делятся на виды слабо-, средне-, сильносолонцеватые, слабо-, средне-, сильноосолоделые и т.д.

Особенности почвообразования в разных подтипах черноземов отражаются на строении их почвенного профиля.

Черноземы лесостепной зоны представлены оподзоленными, выщелоченными и типичными. Общая площадь, занимаемая этими почвами, составляет 60,3 млн га.

Черноземы оподзоленные

Черноземы оподзоленные в гумусовом слое имеют остаточные признаки подзолистого процесса почвообразования в виде белесой (кремнеземистой) присыпки.

Их строение выражается совокупностью следующих генетических горизонтов (рис. 16):

A—A₁—A₁B—B₁—В₂—В_к—С_к.

Горизонт А темно-серой или серой окраски, зернисто-комковатой структуры. Нижняя часть горизонта A₁ осветлена белесой присыпкой. Горизонт A₁В темно-серый или буровато-серый, с седоватым оттенком, комковатой или комковато-ореховатой структуры, с белесой присыпкой.

Горизонт В₁ иллювиальный, бурый, с темными пятнами или потеками (затеки гумуса в виде языков и карманов), ореховато-прйзматической структуры, с коричневыми пленками на гранях отдельностей, более плотный и более тяжелого гранулометрического состава, чем вышележащий горизонт.

Вскипание от НС1 и выделение карбонатов в форме прожилок, трубочек, журавчиков чаще всего отмечают на глубине 120-150 см от поверхности, а разрыв между гумусовым слоем (А + A₁B) и карбонатным горизонтом достигает 60-80 см.

Карбонатный горизонт может отсутствовать в черноземах, развитых на бескарбонатных породах. Помимо деления на виды по мощности и гумусированно-сти черноземы оподзоленные подразделяют по степени оподзо-ленности на слабо- и среднеоподзоленные.

Черноземы выщелоченные

Черноземы выщелоченные в отличие от оподзоленных не имеют кремнеземистой присыпки в гумусовом слое. Их морфологическое строение выражается следующими горизонтами (см. рис. 16):

А-АВ-В-В_К-ВС_К-С_К.

Горизонт А черно-серой окраски, комковатый, в подпахотной его части зернистой структуры. Горизонт АВ темно-серый или серый, комковатый. Горизонт В буроватой окраски, с гумусовыми затеками, комковато-ореховатой или призматической структуры.

Иллювиальный бурый горизонт В языковатый, с затеками, пленками на гранях структурных отдельностей, уплотненный, слегка обогащенный глинистыми частицами. Карбонаты обнаруживают на глубине 90-110 см в форме прожилок, трубочек, журавчиков.

Для выщелоченных черноземов характерно наличие выщелоченного от карбонатов горизонта В мощностью более 10 см. Преобладающими видами являются среднегумусные среднемощные выщелоченные черноземы.

Черноземы типичные

Черноземы типичные имеют глубокий гумусовый профиль: его морфологическое строение типично для черноземного типа почвообразования (см. рис. 16):

А-АВ-В_К-ВС_К-С_К.

Горизонт А интенсивной, черно-серой окраски, с хорошо выраженной зернистой водопрочной структурой. Горизонт АВ характеризуется плавным ослаблением книзу гумусовой окраски, укрупнением структуры, которая становится комковатой.

Вскипание и выделение карбонатов в форме псевдомицелия, трубочек, журавчиков обнаруживаются в нижней части горизонта АВ или в верхней части горизонта В_к, обычно с глубины 70— 100 см; по всему профилю обилие кротовин.

В подтипе типичных черноземов преобладают мощные и среднемощные, тучные или среднегумусные виды, обычные, глубо-ковскипающие, карбонатные и осолоделые роды.

В степной зоне распространены черноземы обыкновенные и южные. Вместе с солонцовыми комплексами они занимают площадь около 99 млн га.

Черноземы обыкновенные

Черноземы обыкновенные имеют морфологическое строение профиля, близкое к типичным черноземам: А—АВ(АВ_К)—В_к—ВС_К—С. Горизонт А темно-серый, с буроватым оттенком, зернис-то-комковатой или комковатой структуры.

Горизонт АВ серый (или темно-серый), с ясным бурым оттенком, комковатой структуры, вскипает в нижней части. Следующий В_к — иллювиальный карбонатный горизонт с белоглазкой (СаСО₃), постепенно переходящий в горизонт С.

В подтипе обыкновенных черноземов преобладают виды сред-негумусных среднемощных черноземов, обычные, карбонатные, солонцеватые и осолоделые роды.

Черноземы южные

Черноземы южные широко распространены в южной части степной зоны на границе с зоной каштановых почв сухой степи. Строение почвенного профиля южных черноземов характеризуется сочетанием горизонтов:

А — АВ_К—В_к—ВС_К—C_KS.

Горизонт А темно-серый, с буроватым оттенком, комковатый; горизонт АВ_К коричнево-бурый, комковато-призматической структуры; вскипание обычно обнаруживается в средней части горизонта. Горизонт В_к иллювиально-карбонатный, с отчетливо выраженными белоглазкой и уплотненностью.

На глубине 1,5-2-3 м южные черноземы содержат гипс в виде мелких кристаллов (C_KS). Отличительной морфологической особенностью южных черноземов являются укороченный гумусовый профиль, высокое вскипание, выделение карбонатов в виде белоглазки.

В южных черноземах сильнее, чем в обыкновенных, проявляются карбонатность, солонцеватость, солончаковатость; преобладают малогумусные среднемощные виды.

Состав и свойства

По гранулометрическому составу черноземные почвы разнообразны, но преобладают средне-, тяжелосуглинистые и глинистые их разновидности.

По профилю типичных, обыкновенных и южных черноземов фракция ила распределяется равномерно. В оподзоленных и отчасти выщелоченных черноземах (см. рис. 16), а также в осолоделых и солонцеватых черноземах отмечается некоторое увеличение ила в иллювиальном горизонте (В).

В минералогическом составе илистой фракции черноземов преобладают минералы монтмориллонитовой и гидрослюдистой, реже каолинитовой групп.

Из других вторичных минералов имеют распространение окристаллизованные полуторные оксиды железа, кварц и аморфные вещества. Высокодисперсные минералы распределены по профилю равномерно.

Разнообразие гранулометрического и минералогического составов определяется особенностями почвообразующих пород и условиями выветривания первичных минералов.

Существенных изменений валового химического состава черноземных почв не происходит. Наибольшим постоянством химического состава отличаются черноземы типичные, обыкновенные и южные. В профиле этих подтипов содержание Si0₂ и полутораок-сидов не меняется.

В оподзоленных и выщелоченных черноземах наблюдается несколько повышенное содержание Si0₂ в гумусовом горизонте и наибольшее перемещение полутораоксидов в иллювиальный горизонт. Такое же распределение SiО₂ и R₂О₃ отмечено в солонцеватых и осолоделых черноземах.

Важнейшими особенностями химического состава черноземов также являются богатство их гумусом, иллювиальный характер распределения карбонатов (см. рис. 16) и выщелоченность профиля от легкорастворимых солей.

45. Содержание гумуса и физико-химические свойстаа чериоземов Среднерусской провинции (Адерихин, Ткхова)

Почва	Глубина взятия образца, см	Гумус, %	Валовой N, %	Обменные основания, мг • экв на 100 г почвы		Гидролитическая кислотность, мг•экв	Степень насыщенности основаниями,	рН
				Са2+	Mg2+
Чернозем оподзоленный тяжел осугл и н истый (Орловская обл.)	0-10	6,7	0,35	32,8	7,0	7,0	85	6,0
	40-50	3,5	0,20	25,6	5,1	5,3	85	6,1
	80-90	0,7	0,06	21,4	5,6	2,3	92	6,2
	140-150	0,1	—	—	—	—	—	—
Чернозем типичный глинистый (Тамбовская обл.)	0-10	9,6	0,48	49,5	5,4	4,5	92	6,8
	40-50	7,5	0,38	49,0	5,1	1,5	94	7,0
	60-70	5,7	0,28	44,8	5,7	0,7	99	7,4
	80-90	4,2	0,21	35,2	6,1	—	—	8,3
	100-110	2,3	0,12	—	—	—	—	~
	120-130	1,0	—	—	—	—	—	—
Чернозем обыкновенный глинистый (Воронежская обл.)	0-10	8,5	0,36	41,2	6,4	2,9	94	6,9
	40-50	4,7	0,23	33,3	5,2	1,7	97	7,2
	80-90	1,5	0,08	26,3	6,0	–	—	7,6
	90-100	—	—	—	—	—	—	—

 

Содержание гумуса постепенно убывает вниз по профилю, что обусловлено характером распределения корневых систем травянистой растительности.

Гумус характеризуется преобладанием гуминовых кислот над фульвокислотами (С_гк: С_фк = 1,5 – 2) и их фракций, связанных с кальцием.

Гуминовые кислоты отличаются высокой степенью конденсированности, а фульвокислоты имеют более сложный состав по сравнению с подзолистыми почвами и почти полным отсутствием их свободных («активных») форм.

Содержание гумуса в черноземах колеблется от 3 до 12-15 % и зависит от факторов почвообразования, особенностей гранулометрического, минералогического и химического составов почво-образующих пород.

Наибольшие запасы гумуса имеют типичные и выщелоченные черноземы восточноевропейской фации, наименьшие — черноземы глубокопромерзающие восточносибирской фации.

В соответствии с содержанием гумуса находится содержание азота, а также обменных Са²⁺ и Mg²⁺ (табл. 45).

Богатство черноземов гумусом определяет их высокую емкость поглощения, которая колеблется от 30 до 70 мг • экв. Почвы насыщены основаниями, реакция верхних горизонтов близка к нейтральной, в горизонтах, содержащих свободные карбонаты, — слабощелочная и щелочная.

Только в оподзоленных и выщелоченных черноземах степень насыщенности составляет 80-90 %, а гидролитическая кислотность — до 7 мг -экв.

В черноземах солонцеватых отмечается повышенное содержание (более 5 % емкости поглощения) поглощенного иона натрия и некоторое возрастание доли поглощенного магния.

Длительное сельскохозяйственное использование черноземов при низком уровне технологии возделывания культур приводит к снижению содержания гумуса, азота, катионной емкости поглощения. Особенно сильно содержание гумуса уменьшается при развитии эрозионных процессов.

Черноземы характеризуются в целом благоприятными физическими и водно-физическими свойствами: рыхлым сложением гумусового горизонта, высокой влагоемкостью и хорошей водопроницаемостью.

Черноземы выщелоченные, типичные и обыкновенные тяжелого гранулометрического состава обладают хорошей острукту-ренностью, благодаря чему они имеют невысокую плотность гумусовых горизонтов (1 – 1,22 г/см³), которая возрастает лишь в под-гумусовых горизонтах (до 1,3-1,5 г/см³) (табл. 46).

Плотность почвы также увеличивается в иллювиальных горизонтах выщелоченных и оподзоленных черноземов, в карбонатных и солонцеватых иллювиальных горизонтах обыкновенных, южных черноземов.

Хорошая оструктуренность черноземов, их рыхлость определяют высокую пористость в гумусовых горизонтах.

 46. Физические и водно-физические свойства черноземов Среднерусской провинции (Фраицессон, Клычникова)

Почва	Горизонт	Глубина взятия образца, см	Плотность, г/см3	Плотность твердой фазы, г/см1	Общая пористость, %	Максимальная гигроскопичность	Влажность завядания	Наименьшая влагоемкость
						% на абсолютно сухую массу почвы
Чернозем типичный глинистый (Тамбовская обл.)	Ап	0-10	1,21	2,58	53,1	11,6	17,4	38,4
	Ап	10-21	1,30	2,57	49,4	11,6	17,4	38,9
	А	21-45	1,16	2,62	55,7	12,1	18,1	33,4
	В1	58-72	1,21	2,69	55,0	10,8	16,3	29,1
	ВСк	72-113	1,23	2,71	54,6	10,0	15,0	28,3
	Ск	113-150	1,52	2,72	44,1	9,4	14,1	24,3
Чернозем обыкновенный глинистый (Воронежская обл.)	Ап	0-20	0,94	2,55	63,1	11,3	17,0	43,1
	А	20-40	1,12	2,60	52,9	12,7	19,1	38,2
	В1	40-60	1,28	2,66	51,9	12,0	18,0	34,4
	Вк	60-85	1,33	2,71	50,9	10,8	16,1	29,4
	ВСк	85-105	1,57	2,72	42,3	10,1	15,2	25,3
	Ск	105-150	1,62	2,73	40,7	10,1	15,2	23,4

 

Благоприятное соотношение некапиллярной и капиллярной пористости (1:2) обеспечивает в черноземах хорошие воздухо-, водопроницаемость и влагоемкость.

В почвах среднего и тяжелого гранулометрического состава с уменьшением содержания гумуса, разрушением водопрочной структуры увеличивается плотность, ухудшаются водные свойства черноземов. Особенно это заметно у черноземов, подверженных водной эрозии.

Режимы

Тепловые свойства черноземных почв благоприятны для роста и развития культурных растений.

Черноземы отличаются пониженной отражательной способностью, быстро нагреваются и медленно охлаждаются; обладая высокой теплопроводностью, они способны, что особенно важно в весеннее время, основное количество поглощенного почвой тепла расходовать на прогревание более глубоких горизонтов.

Однако черноземы разных подзон и фаций существенно отличаются по тепловому режиму. Так, черноземы западных и юго-западных фаций практически не замерзают и характеризуются как очень теплые кратковременно или периодически промерзающие.

Здесь можно возделывать среднепоздние и поздние, а также промежуточные культуры.

Тепловой режим умеренно промерзающих черноземов резко отличается от длительно промерзающих черноземов сибирских фаций, в которых всю зиму в слое 70-110 см отмечается температура от —5 до —15 °С.

Особенно глубоко промерзают (более 3 м) черноземы Забайкалья. В таких условиях возможно возделывание средне-ранних культур с более коротким вегетационным периодом.

Черноземная зона — это зона недостаточного увлажнения. Даже в лесостепи вероятность засушливых и полузасушливых лет около 40 %.

В динамике влаги в черноземах Г. Н. Высоцкий выделил два периода:

1. иссушение почвогрунта летом и в первую половину осени, когда влага интенсивно расходуется растениями и испаряется в условиях восходящих токов над нисходящими;
2. прома-чивание, начинающееся со второй половины осени, прерывающееся зимой и продолжающееся весной под влиянием талых вод и весенних осадков.

Эти периоды в водном режиме черноземов характерны для всех черноземов, но продолжительность и сроки иссушения и увлажнения для каждого подтипа свои. Они зависят от количества осадков, их распределения во времени и от температуры.

От черноземов оподзоленных и выщелоченных к черноземам южным наблюдаются уменьшение глубины промачивания, усиление иссушения при удлинении периода иссушения. Увлажнение черноземных почв в большой степени зависит от рельефа и гранулометрического состава.

Черноземы легкосуглинистые и супесчаные промачиваются на большую глубину. На выпуклых элементах рельефа и склонах расход влаги усиливается за счет поверхностного стока и повышенного испарения.

В понижениях поверхностные воды накапливаются, испарение ослабляется, создаются условия для более глубокого промачивания почв. Особенно сильно это проявляется в закрытых понижениях, где промачивание почвы достигает грунтовых вод.

Ещё по теме: Солончаки

Для черноземов оподзоленных, выщелоченных и типичных лесостепи характерен периодически промывной водный режим.

В нижних горизонтах этих черноземов, глубже слоя максимального промачивания, всегда содержится некоторое количество доступной влаги, которое может быть резервом влаги для растений в засушливые годы.

В полузасушливых и засушливых провинциях степной зоны (Заволжская, Предалтайская) водный режим обыкновенных и южных черноземов непромывной. В нижней части профиля этих почв образуется постоянный горизонт с влажностью, не превышающей величину влажности завядания.

Под зерновыми культурами ко времени их уборки на обыкновенных и южных черноземах корнеобитаемый слой подвергается полному физиологическому иссушению.

Запасы влаги в черноземных почвах имеют существенное значение при формировании урожайности сельскохозяйственных культур.

Так, в условиях Алтайского края (Бурлакова, 1984) на черноземах выщелоченных и обыкновенных для получения урожайности зерна яровой пшеницы 2,0-2,7 т/га расходуется 210-270 мм атмосферных осадков при общем расходе влаги 340-370 мм.

В неблагоприятные по увлажнению годы (150 мм осадков за вегетационный период) для получения примерно 2,0 т/га зерна яровой пшеницы необходимо создать запас влаги в метровом слое почвы перед посевом не менее 260 мм, что практически соответствует запасу влаги при наименьшей влагоемкости.

Поэтому все агротехнические мероприятия должны быть направлены на максимально возможное восстановление к весне будущего года запасов влаги во всем корнеобитаемом слое почвы.

Все подтипы черноземов восточносибирской фации имеют периодически промывной водный режим. Основным источником накопления влаги здесь являются летне-осенние осадки.

На пахотных черноземах за счет поверхностного стока талых вод возможна значительная потеря влаги. Сдувание снега приводит к более глубокому промерзанию почв и их позднему оттаиванию. Снижение водопроницаемости неоттаявших слоев почвы сопровождается большими потерями влаги от поверхностного стока.

Запасы питательных для растений веществ в черноземах большие — они колеблются в зависимости от содержания гумуса и гранулометрического состава почв.

Ранее мы писали про Подзолистые почвы таежно-лесной зоны

Так, в черноземах тучных глинистых запасы азота в пахотном слое достигают 12-15 т/га, среднегу-мусных среднесуглинистых — 8-10 т/га. С глубиной содержание и запасы азота, как и других питательных веществ, постепенно уменьшаются.

Запасы фосфора в черноземах несколько меньше, чем азота, но по сравнению с другими почвами они весьма значительны. В пахотном слое его 4-6 т/га; 60-80 % общего содержания фосфора представлено органическими формами.

Запас серы сосредоточен в корнеобитаемом слое в органической форме; в среднегумусных среднемощных суглинистых черноземах он составляет 3-5 т/га. В черноземах сосредоточены большие количества валовых калия, магния, кальция; отмечается высокое содержание валовых микроэлементов (Си, Zn, В, Со и др.)

Однако значительные запасы питательных веществ в почве не всегда гарантируют высокие урожаи сельскохозяйственных культур. Обеспеченность почв элементами питания зависит от гидротермических условий и применяемых технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

При одинаковых агротехнических и метеорологических условиях в силу различных свойств складывается разный питательный режим, определяющий формирование сельскохозяйственных культур.

Содержание подвижных питательных веществ в почвах динамично во времени, зависит от гидротермических условий, возделываемой сельскохозяйственной культуры.

Периода вегетации, содержания органического вещества, приемов агротехники, применения органических и минеральных удобрений. Наиболее благоприятный питательный режим для культурных растений создается в хорошо окультуренных черноземах.

Черноземные почвы, как правило, отличаются высокой нит-рификационной способностью. Это относится к тучным и сред-негумусным видам, накапливающим значительные количества нитратов, особенно на чистых парах. Осенью и весной нитраты могут мигрировать из пахотного горизонта.

В условиях периодически промывного водного режима они могут мигрировать до 80-100 см в черноземах оподзоленных, выщелоченных, обыкновенных. Слабее этот процесс выражен в южных черноземах. По этой причине озимые и ранние яровые могут испытывать недостаток в азоте.

Аммонийный азот хорошо поглощается почвой, но во влажные годы он может вытесняться из поглощающего комплекса и частично перемещаться вниз по профилю. Передвижение фосфатов по профилю черноземов не наблюдается.

Структура почвенного покрова

Для зоны черноземов характерны крупноконтурность, менее сложный и контрастный почвенный покров.

В лесостепной части зоны в структуре почвенного покрова преобладают вариации, состоящие из соответствующих подтипов черноземов разной степени выщелоченное™ и мощности с участием лугово-черноземных и серых лесных почв.

Встречаются сочетания типичных черноземов с участием карбонатных и осолоделых родов.

В степной части зоны представлены вариации черноземов разной мощности и карбонатное™, а также сочетания контрастных родов черноземов (обычных, карбонатных, солонцеватых), лугово-черноземных почв и солодей, в пятнистостях — черноземы разной мощности, карбонатности и солонцеватости.

Солонцы

Встречаются комплексы черноземов с солонцами. На территориях, подверженных водной эрозии, выделяются сочетания с участием контуров эродированных черноземов.

В районах Западной Сибири широко распространены сочетания черноземов с участием солонцовых и солончаково-солонцо-вых комплексов, лугово-черноземных, луговых и болотных почв.

Для Забайкалья характерны мелкоконтурные гидроморфно-мерз-лотные сочетания, состоящие из черноземов, мерзлотных луговых и лугово-черноземных почв.

Сельскохозяйственное использование

На долю черноземов приходится половина пахотных угодий страны. Здесь возделывают широкий ассортимент сельскохозяйственных культур:

• яровую и озимую пшеницу,
• ячмень,
• кукурузу,
• гречиху,
• коноплю,
• лен,
• подсолнечник,
• горох,
• фасоль,
• сахарную свеклу,
• бахчевые,
• огородные и многие другие культуры.

Широко развито садоводство, а на юге — виноградарство. Черноземные почвы обладают высоким потенциальным плодородием, но их эффективное плодородие зависит от тепло- и влаго-обеспеченности, биологической активности.

Черноземы лесостепи характеризуются лучшей влагообеспе-ченностью по сравнению со степными черноземами. Продуктивность их выше.

Особенно напряженно складывается баланс влаги в обыкновенных и южных черноземах, что приводит к снижению их эффективного плодородия. Уровень эффективного плодородия степных черноземов снижается от проявления пыльных бурь, суховеев и периодических засух.

Мероприятия

К числу важнейших мероприятий по рациональному использованию черноземов относят их охрану от водной эрозии и дефляции, соблюдение правильных севооборотов, насыщенных почвоулучшающими культурами и позволяющих одновременно вести борьбу с сорняками и накапливать влагу в почве.

Мероприятия по накоплению в почве влаги и рациональному ее использованию являются в Черноземной зоне главными в повышении эффективного плодородия почв.

К ним относятся: введение чистых паров, ранняя глубокая зябь, прикатывание и своевременное боронование почвы, плоскорезная обработка почвы с оставлением стерни для предотвращения дефляции, обработка поперек склонов, осеннее бороздование и щелевание полей для поглощения талых вод и уменьшения проявления водной эрозии.

В Черноземной зоне огромное значение имеют правильная организация территории, устройство полезащитных лесных полос, оптимизация соотношения сельскохозяйственных угодий.

Комплекс мероприятий, направленных на создание благоприятного водного режима и охрану почв, был разработан В. В. Докучаевым и осуществлен в Каменной Степи, которая до сих пор служит эталоном рациональной организации территории в Черноземной зоне.

Повышение продуктивности

Перспективным приемом повышения продуктивности черноземов является орошение. Но орошение черноземов должно быть строго регулируемым, сопровождаться тщательным контролем за изменением свойств черноземов, так как при неправильном орошении происходит их ухудшение.

Наиболее эффективно орошение на средних и легких разновидностях черноземов, не склонных к слитообразованию, на участках с хорошим естественным дренажем.

Орошение черноземов должно быть дополнительным к естественному увлажнению для поддержания благоприятной влажности почв в период вегетации.

При орошении черноземов необходимо учитывать их провинциальные особенности и водно-мелиоративные свойства. Так, для черноземов Западной Сибири выделено семь групп черноземов, неравноценных в ирригационно-мелиоративном отношении (Панфилов и др., 1988).

Эффективное плодородие черноземов в пределах каждого подтипа определяется родовыми и видовыми признаками: степенью солонцеватости и карбонатности, мощностью гумусовых горизонтов и содержанием гумуса.

Осолоделые, солонцеватые, карбонатные черноземы характеризуются неблагоприятными агрономическими свойствами, снижающими их эффективное плодородие. Повышение доли участия солонцов в комплексах с черноземами ухудшает почвенный покров.

Содержание гумуса

В черноземах наблюдается значительная зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от мощности гумусового горизонта и содержания (или запасов) гумуса.

Так, для черноземов Алтайского края возрастает зависимость урожайности яровой пшеницы от увеличения мощности гумусового горизонта до 50 см и содержания гумуса в горизонте А до 7 %.

Дальнейшее увеличение мощности гумусового горизонта и содержания гумуса не сопровождается повышением урожайности (Бурлакова, 1984).

Черноземные почвы, несмотря на высокое потенциальное плодородие и богатство основными элементами питания, хорошо отзываются на внесение удобрений, особенно в лесостепи, где благоприятные условия увлажнения.

На обыкновенных и южных черноземах максимального эффекта от удобрений достигают при проведении мероприятий по увлажнению.

Получению высоких урожаев на черноземах особенно способствует внесение фосфорных и азотных удобрений.

Внесением органических удобрений в черноземных почвах необходимо поддерживать бездефицитный или положительный баланс органического вещества для предотвращения снижения содержания гумуса, ухудшения водно-физических свойств и биохимических процессов.

Контрольные вопросы и задания

1. В чем сущность черноземного процесса почвообразования? Каковы его зональные и фациальные особенности?
2. Назовите основные диагностические признаки по подтипам и основным родам черноземов.
3. Дайте агрономическую характеристику подтипов и основных родов и видов черноземов.
4. Каковы особенности сельскохозяйственного использования черноземов?
5. Каковы основные проблемы использования и охраны черноземов?