6. Черноземы

Географическое распространение в мире и в нашей стране.

Основные массивы черноземов находятся в Венгрии, Болгарии, Румынии, Молдове, на Украине, в центральных областях европейской части России, Поволжье, Северном Кавказе, Западной Сибири и Северном Казахстане. В России и на Украине сосредоточено около 50% мирового распространения этих почв.

Факторы почвообразования.

Климат характеризуется теплым летом и умеренно холодной зимой. Средняя годовая температура от 1^о до 9^о. Лето жаркое, со средней температурой самого теплого месяца (июля) 17-21^о , зима холодная, со средней температурой самого холодного месяца (января) -4 до -12^о. Теплый период около 190 дней. Годовое количество осадков 300-550 мм. Большая часть осадков приходится на лето и осень. Зимы малоснежные.

Черноземы распространены преимущественно на платформенных равнинах, но встречаются также островами среди других почв в межгорных впадинах, котловинах и слабо эродируемых склонах горных систем.

Почвообразующие породы в основном представлены лессовидными глинами и суглинками. В северных частях зоны встречаются покровные глины ледникового происхождения. Реже наблюдаются третичные глины, продукты выветривания различных горных пород. Гранулометрический состав в большинстве случаев суглинистый или глинистый. Небольшая часть черноземов развита и на элювии плотных горных пород – гранитов, базальтов, песчаников, мергелей, однако они в этих случаях весьма специфичны.

Степная растительность образует сплошной травянистый покров, полностью скрывающий почвенную поверхность. Травы создают значительный объем биомассы. Основная биомасса сосредоточена в корневых системах растений (около 60-80%). Образно говоря, травы живут в основном в почвенной массе. Ежегодно синтезируемая биомасса отмирает на 95% в этом же году, т. е. практически полностью превращается в растительные остатки и поступает в биологический круговорот, подвергаясь минерализации и гумификации.

Примечателен химический состав травянистой растительности. Характерно высокое содержание белковых и других питательных веществ для травоядных животных веществ (углеводы, жиры и др.), что создает предпосылки для успешного существования первичных консументов.

Травянистая растительность накапливает в своей биомассе значительные количества зольных элементов (Са, Mg, К, Na, P и др.). Высокая зольность обеспечивает полную нейтрализацию всех кислот, образующихся при минерализации и гумификации, что наряду с климатическими особенностями, создает нейтральную и слабощелочную реакцию почв, почвообразующих пород и грунтовых вод.

Высокое содержание протеина в растительных остатках и нейтральная реакция среды благоприятствуют жизнедеятельности микробных форм микроорганизмов.

Почвообразовательный процесс.

Чернозем как тип почвообразования формируется в результате следующих ведущих процессов: дерновый процесс; образование и накопление гумусовых веществ (гумификация); выщелачивание и миграция простых солей; оглинивание почвенной массы.

Дерновый процесс наблюдается во многих почвах, однако наиболее ярко он проявляется в черноземах, особенно в типичных и обыкновенных, где охватывает мощную толщу почвы.

В черноземах процесс выщелачивания обязательно сопровождается явлениями вертикальной восходящей миграции солей в сухие периоды года. Это приводит к новообразованиям конкреций СаСО₃, CaSO₄ и легкорастворимых солей. Выщелачивание и миграция солей при непромывном водном режиме являются условиями формирования солевых иллювиальных горизонтов (белоглазка, гипс, легкорастворимые соли). Подобные условия характерны для обыкновенных и южных черноземов. При периодически промывном водном режиме (черноземы оподзоленные, выщелоченные, типичные) складываются следующие условия: легкорастворимые соли и гипс вымываются за пределы почвы и коры выветривания, т. е. в грунтовые воды, а труднорастворимые карбонаты кальция остаются в профиле почвы и формируют иллювиально-десуктивный горизонт карбонатных новообразований (белоглазка, журавчики).

Главный генетический почвообразующий результат выщелачивания - формирование карбонатного профиля чернозема. Это карбонатный иллювиально-десуктивный горизонт В_Са (С_Са). Процессы выщелачивания сопровождаются растворением СаСО₃, переходом карбоната кальция в бикарбонат Са(НСО₃)₂ и дальнейшим осаждением извести в форме мучнистых скоплений СаСО₃ (белоглазки) и твердых конкреций (журавчиков). Содержание СаСО₃ здесь достигает 12 - 15%. Выше этого горизонта и глубже количество СаСО₃ снижается.

С процессами выщелачивания связано формирование в черноземах горизонта гипса и легкорастворимых солей B_Css_a (C_CsSa). Появляются друзы CaSO₄, прожилки легкорастворимых солей в слабозаметной форме и просто пропитка ими массы материнской породы. Образование иллювиального горизонта гипса и легкорастворимых солей происходит на глубине среднего многолетнего промачивания черноземов.

Профиль почвы.

Все черноземы имеют общее генетическое строение профиля независимо от географического распространения:

А - гумусовый горизонт. Однородной темно-серой окраски иногда со слабым буроватым оттенком. Буроватый тон хорошо заметен только в южных черноземах. Интенсивность темного окрашивания увеличивается от южного чернозема через обыкновенные и типичные к выщелоченному тучному чернозему. В целинных и длительно залежных почвах могут формироваться горизонты Ао (степной войлок) и А_д (дерновый горизонт), имеющий прекрасную зернистую структуру без порошистых фракций. Горизонт А в пахотных черноземах разделяется на А_пах (пахотный горизонт) и А (подпахотный горизонт). Пахотный горизонт, как правило, имеет разрушенную структуру. Она глыбистая после распашки под зябь, после зимы становится порошистой. Ценные зернистые и комковатые фракции или практически отсутствуют. Подпахотный горизонт сохраняет строение целинных вариантов чернозема;

АВ - гумусовый переходный горизонт. Однородное гумусовое темно-серое окрашивание ослабевает. Горизонты А+АВ определяют мощность гумусового профиля. Она изменяется в широких пределах от 40 до 150 см. Горизонт имеет хорошо выраженную комоватую структуру;

В (ВС) - переходный горизонт. Неоднороден по окраске, с преобладанием бурых тонов. Встречаются затеки гумуса, гумусовые пятна. Неоднородность окраски создается также интенсивной перерытостью землероющими животными, наличием червороин и кротовин, обилием прожилок и мицелия карбонатов;

В_Са (С_Са) - десуктивно-карбонатный иллювиальный горизонт с обилием конкреционных новообразований извести в виде белоглазки, журавчиков и др. Общее накопление СаСО₃ достигает 10-14%. С глубиной количество извести уменьшается. Нижняя граница профиля чернозема определяется стабильным количеством СаСО₃, характерным для материнской породы;

B_СsSa (C _СsSa) - иллювиальный горизонт гипса и легкорастворимых солей. Он обнаруживается только в черноземах южных и обыкновенных. Хорошо промытые атмосферными осадками оподзоленные, выщелоченные и типичные черноземы этого горизонта не имеют;

С - почвообразующая порода.

Свойства черноземов.

Общая особенность черноземов - гранулометрический и минералогический состав повторяет особенности почвообразующей породы. Гранулометрический состав практически не испытывает изменений в процессе почвообразования. Исключение составляет оподзоленные и выщелоченные черноземы восточно-европейской фации и оподзоленные южно-европейской в этих подтипах наблюдается элювиально-иллювиальная ослабленная дифференциация илистой фракции в профиле.

На обширных территориях преобладают черноземы легкоглинистого и тяжелосуглинистого гранулометрического состава, в которых количество физической глины (частиц менее 0,01 мм) изменяется в пределах от 50-60%. Черноземы повторяют лессовидные свойства почвообразующих лессовидных глин и суглинков.

В минералогическом составе черноземов преобладают первичные минералы. Из вторичных (высокодисперсных) минералов в большинстве черноземных почв встречаются минералы монтмориллонитовой и гидрослюдистой групп, в которых доминирует монтмориллонит. Имеются также черноземы, в илистой фракции которых превалируют минералы каолинитовой группы. В илистой фракции черноземов содержатся также окристаллизованные полуторные окислы (гетит, гиббсит), аморфные вещества и небольшое количество высокодисперсного кварца.

Черноземы отличаются высокой карбонатностью, богатством извести в нижних горизонтах профиля. Почвенные растворы всегда насыщены Са(НСО₃)₂. Карбонатность профиля черноземов генетически связана с карбонатностью материнских пород. Широко распространенные лессовидные глины и суглинки всегда карбонатны, содержание в них СаСО₃ достигает 6-7%.

Высокодисперсные минералы распределены по профилю равномерно. Различие в минералогическом составе черноземов связано с особенностями пород и условиями выветривания первичных минералов.

Однородность гранулометрического состава черноземов по всему профилю адекватна однородности валового состава и обусловлена однотипным составом как первичных, так и вторичных глинистых минералов.

Во всех подтипах, кроме выщелоченных и оподзоленного, наблюдается равномерное распределение по генетическим горизонтам SiO₂, Fe₂O₃, A1₂O₃ и других элементов, повторяющее особенности материнской породы.

Важнейшие свойство черноземов, их главнейшая генетическая черта - богатство гумусом особого биохимического состава. В наиболее сильно гуммусированных тучных черноземах его содержание в поверхностном слое достигает 10-12 %, а запас гумуса в метровом слое мощного чернозема может быть 600-700 т/га. В составе гумуса чернозема абсолютно преобладают черные гуминовые кислоты (ГК), связанные с кальцием. Гумус отличается высокой степенью полимеризации и конденсированности и прочной связью с глиной. Он обладает слабой способностью к миграции и устойчив к микробному разложению, что приводит к его накоплению в почве. Необходимо отметить также значительное участие в составе гумуса негидролизуемого остатка или гумина, почти 50% от общего количества органического вещества.

Поглотительная способность черноземов отличается высоким уровнем: типичны величины для горизонта А 35-40 мг-экв. на 100 почвы. Высокая емкость обмена определяется, главным образом, вторичными глинистыми минералами типа монтмориллонита, каолинита и минералов иллитмонтморилонитовой группы. Поглотительная способность коллоидов органического происхождения не превышает 20% от суммы поглощенных катионов. Благоприятен для общей экологической ситуации состав поглощенных катионов. На долю кальция приходится 80-90% от емкости поглощения, количество магния около 10%), натрия менее 3-5%. В выщелоченных и оподзоленных черноземах фиксируется незначительное количество водорода. Подобный естественно сложившийся расклад катионов гарантирует оптимальные агрохимические свойства черноземов, хорошие физические свойства и структурность профиля, а также реакцию среды, близкую к нейтральной.

Все подтипы черноземов хорошо впитывают влагу выпадающих осадков. Это связано с хорошей оструктуренностью и оптимальными физическими свойствами, обусловливающими легкую фильтрацию гравитационной влаги. Механические элементы скоагулированы в прочные микроагрегаты, преобладающая часть которых по размеру относится к песчаной и крупнопылеватой фракциям, составляющим в сумме 65-80% от веса. Целинные почвы имеют зернистую (горизонт А) и зернисто-комковатую (горизонт АВ) структуры. Однако выраженность структурных агрегатов неодинакова. Она более четка у выщелоченных и типичных черноземов. Водопрочность структуры высокая.

Черноземы обладают высокой влагоудерживающей способностью, но характеризуются низким диапазоном активной влаги. Из общего количества почвенной влаги (750 мм), которую они способны удерживать в двухметровом слое почвы, только менее 50% относятся к категории активной или продуктивной влаги. Но и этого ее количества оказывается вполне достаточно для получения высоких урожаев сельскохозяйственных растений. Однако следует иметь в виду, что указанный запас почвенной влаги в черноземах может находиться только при условии насыщения их до наименьшей влагоемкости на глубину не менее двух метров. Черноземы не всегда содержат в своем профиле такое количество влаги. Поэтому главной задачей земледелия является применение такой агротехники, которая направлена на максимальное накопление и рациональное использование осенне-зимних осадков.

Черноземная зона - важнейший земледельческий район страны. Половина пахотных почв представлена черноземами. Здесь выращивают зерновые, технические и масличные культуры: озимую и яровую пшеницы, кукурузу, сахарную свеклу, подсолнечник, лен-кудряш и многие другие. Это районы широко развитого животноводства и плодоводства. Черноземы занимают следующую долю в общей структуре земельных угодий нашей страны: пахотные почвы - 50%, сенокосы - 15%, пастбища и выгоны - 5%, леса и кустарники - 0,6%.

Важнейшая задача сельскохозяйственного производства на черноземных почвах - правильное использование их высокого потенциального плодородия, предохранение гумусового слоя от разрушения. Основные пути в решении этой задачи - рациональные приемы обработки, накопления и правильного расходования влаги, внесение удобрений, улучшение структуры посевных площадей, введение высокоурожайных культур и сортов, борьба с эрозией.