Черноземные почвы лесостепной и степной зон.

Черноземные почвы распространены в лесостепной и степной зонах, простираясь от европейской части России до Забайкалья. Поэтому условиях зоны очень неоднородны.

Климат черноземной зоны характеризуется теплым летом и умеренно холодной зимой. По мере движения с запада на восток уменьшается количество тепла, нарастает континентальность климата, снижается количество осадков.

В целом черноземная зона характеризуется недостаточным увлажнением. На севере лесостепной зоны соотношение количества осадков к испаряемости приближается к 1, а в южной части – около 0,77.

Рельеф. Зона, как правило, имеет равнинный или слабоволнистый рельеф, в разной степени расчлененный долинами и оврагами.

Основные почвообразующие породы – лессы и лессовидные суглинки разного механического состава (от легких до тяжелых). Общая особенность пород – их карбонатность, а местами и засоленность.

Растительность. Естественная растительность в прошлом (до повсеместной распашки и вырубки лесов) характеризовалась в лесостепной зоне чередованием лесных участков с луговыми степями. Лес в европейской части был представлен дубом, а в Западной Сибири – березой. По песчаным террасам – сосновые боры.

Растительность степной части зоны представляла собой разнотравно-ковыльные и типчаково-ковыльные степи.

Генезис черноземов.

Черноземные почвы развиваются под степной и разнотравно-степной растительностью. Они очень богаты органическим веществом. Гумусовый горизонт темноокрашен, достигает мощности от 30 до 150 см и имеет большой запас гумуса (250-700 т/га).

Характерный признак черноземов – зернистая или комковатая структура гумусового горизонта.

Первые предположения о происхождении черноземов высказывал еще М.В. Ломоносов (1763).

По вопросу образования черноземов существуют 3 группы гипотез:

1. гипотезы о морском происхождении черноземов;

2. теории болотного происхождения черноземов;

3. теория растительно-наземного их происхождения.

Гипотезы о морском происхождении были высказаны первыми исследователями этих почв, которые рассматривали черноземы как морской ил, оставшийся после отступления Каспийского и Черного морей. Эти гипотезы отражают геологический подход к почвам и в настоящее время имеют только исторический интерес.

Сторонники болотного образования черноземов считали, что в прошлом черноземная зона представляла собой тундровые сильнозаболоченные пространства, при осушении которой и поселении здесь травянистой растительности сформировались черноземы.

Теории растительно-наземного происхождения черноземов связывают их образование с поселением и развитием лугово-степной и степной травянистой растительности. Эту теорию развивал В.В. Докучаев в работе «Русский чернозем». В настоящее время как раз эта теория принята в почвоведении.

Современные представления о черноземообразовании.

1. Состав растительного опада.

Природная растительность черноземных степей характеризуется значительным ежегодным опадом (т.е. ежегодно отмирает большое количество наземной и подземной биомассы), при этом 40-60% составляют корни растений.

При этом опад обладает высокой зольностью (7-8%), в отличие от хвойных (0,7-1,7%) и лиственных лесов (1,6-7,5%), а также содержит большое количество азота.

Это определяет максимальное поступление в почву азота и зольных элементов. Например, под хвойными лесами ежегодно поступает в почву с опадом 40-300 кг на га азота и зольных элементов, в сухих степях (каштановые почвы) – 200-250 кг на га, а в черноземах – 600-1400 кг на 1 га.

Следовательно, важнейшей особенность биологического круговорота веществ при черноземообразовании является ежегодное поступление в почву с опадом больших количеств азота и зольных элементов.

2. В многочисленных работах по исследованию гумуса (Тюрин И.В., Кононова М.М., Пономарева В.В. и др.) установлено, что наилучшее образование гумуса при разложении опада растений происходит при щелочной реакции, достаточном доступе кислорода, оптимальном увлажнении, без интенсивного выщелачивания, в условиях обогащенности растительных остатков белковым азотом и основаниями.

Именно такая обстановка создается при минерализации органических остатков в луговых степях на черноземах.

3. Периоды гумификации.

Наиболее благоприятные периоды для процесса гумификации в черноземной зоне создаются в весенний и раннелетний периоды. В это время в почве благоприятные температуры и еще достаточный запас воды от растаявшего снега. Летом при иссушении микробиологические процессы сильно ослабевают, что способствует предохранению образующихся гумусовых веществ от быстрой минерализации.

В зимний период при промерзании почвы происходят процессы денатурации гумусовых веществ.

4. Наличие кальция.

Растительный опад в черноземной зоне очень богат кальцием, что приводит к непрерывному образованию в почвах биогенного кальция и его миграции в форме Са(НСО₃)_2. Поэтому процесс гумификации идет при избытке кальциевых солей, что исключают образование и вынос свободных водорастворимых органических продуктов.

5. Органическое вещество черноземов имеет особенности:

• гуминовый характер перегноя;

• сложность гуминовых кислот, высокую конденсированность и окисленность;

• преимущественное закрепление в форме гуматов кальция;

• почти полное отсутствие свободных фульвокислот и более сложное их строение по сравнению с фульвокислотами подзолистых почв.

Т.к. при черноземообразовании гумусовые кислоты быстро нейтрализуются основаниями и кальцием в почвенном растворе, разложение почвенных минералов под воздействием гумусовых веществ не происходит. В результате процесса нейтрализации образуются устойчивые органно-минеральные комплексы.

При этом вместе с накоплением перегноя при черноземообразовании идет закрепление важнейших элементов питания растений (N, P, S, Ca и др.) в форме органно-минеральных комплексов.

6. Структура почвы.

Развитие мощных корневых систем лугово-степной и степной растительности и образование гуматов кальция приводит к оструктуриванию почвы.

Рассмотренные черты черноземообразования имеют свои особенности проявления в пределах зоны, что связано с изменением климата и растительности.

Наиболее благоприятны условия черноземообразования в южной части лесостепной зоны (подзона типичных черноземов), где создается максимальное количество растительной биомассы и наилучший гидротермический режим почв.

К югу нарастает дефицит влаги, уменьшается количество поступающих в почву опада и ухудшается его зольно-азотный состав, а также уменьшается глубина проникновения корней растений в почву. Все это приводит к снижению интенсивности черноземообразования по мере продвижения к югу в черноземной зоне.

К северу от типичных черноземов (в подзоне оподзоленных и выщелоченных черноземов, а также темно-серых почв) более влажные условия климата способствуют большему выносу оснований из опада. Это приводит к образованию более кислых органических продуктов. Их нейтрализация идет частично уже за счет почвенных минералов. В этих условиях происходит явление некоторого оподзоливания почв.

Большое влияние не формирование черноземов, их признаки и свойства (мощность гумусового слоя, процент гумуса, форма выделения карбонатов, глубина промачивания, водный и тепловой режимы) оказывают фациальные особенности почвообразования.

1. Самые западные черноземы – Южноевропейская фация (Придунайская и Предкавказская провинции) формируются в условиях более мягкого и влажного климата. Они почти не промерзают, быстро оттаивают, получают много влаги. Биологический круговорот в этих условиях идет более активно, процессы почвообразования охватывают очень мощный слой почвы, что приводит к формированию черноземов с большой мощностью гумусовых горизонтов (1,5-2 метра) при относительно невысоком содержании гумуса (3-6%).

2. К востоку нарастает континентальность климата, уменьшается обеспечение почв теплом, сокращается период вегетации растений и увеличивается срок и глубина промерзания почв.

Черноземы центральных провинций (Украинская, Средне-Русская, Заволжская), развиваются в условиях умеренно континентальных и относятся к средне- и высокогумусированным (6-12%).

3. Черноземы Западносибирской и Восточносибирской фаций являются глубоко промерзающими и медленно оттаивающими почвами. В восточных провинциях уменьшается глубина промачивания почв, сокращается период активного разложения растительных остатков.

Черноземы Западно- и Среднесибирской фаций отличаются меньшей мощностью гумусовых горизонтов, но более высоким содержанием гумуса (5,5-14%). Для них характерна языковатость гумусового профиля, что обусловлено зимним растрескиванием почвы.

Черноземы Восточносибирской фации имеют еще меньшую мощность (35-45 см), содержание гумуса 4-9% и резко уменьшается с глубиной.

По мере продвижения на восток, в соответствии с особенностями климата, в черноземах глубина залегания солевых горизонтов постепенно уменьшается. Наиболее близко к поверхности соли залегают в Казахстанской провинции черноземов.

Природный процесс почвообразования в черноземах существенно нарушается при вовлечении их в сельскохозяйственное использование. Эти изменения обусловлены:

• систематической обработкой почвы,

• изменением характера растительности,

• применение удобрений.

Замена природной растительности сельскохозяйственными растениями приводит к отчуждению большей части создаваемой биомассы, и значительного количества питательных веществ. Кроме того, долгое время почва остается без растительного покрова (пар, осенне-зимний и ранневесенний период). А это приводит к уменьшению поглощения почвой зимних осадков. Распашка целинных черноземов приводит к частичному разрушению структуры, содержанию гумуса и азота в пахотном слое.

Систематическое применение удобрений частично ослабляет потери гумуса и питательных элементов.

Классификация черноземов.

В настоящее время принято следующее разделение типа черноземов на подтипы и роды:

Подтип	Род
Оподзоленный	оподзоленный
	слитой
Выщелоченный	выщелоченный
	выщелоченный на легких породах
	слитой
Типичный	типичный
	типичный карбонатный
	типичный с пониженным вскипанием
	типичный осолоделый
Обыкновенный	обыкновенный
	обыкновенный карбонатный
	обыкновенный солонцеватый
	обыкновенный осолоделый
	обыкновенный солонцевато-солончаковатый
Южный	южный
	южный карбонатный
	южный солонцеватый
	южный солонцевато-солончаковатый
	южный осолоделый

По мощности гумусового слоя (А1+А1В) все черноземы подразделяются на виды:

• маломощные (<40 см),

• среднемощные (40-80 см),

• мощные (80-120 см),

• сверхмощные (>120 см).

По степени гумусированности:

• малогумусные (<6%),

• среднегумусные (6-9%),

• высокогумусные или тучные (>9%).

В географическом распределении подтипов черноземов наблюдается четкая зональная закономерность. С севера на юг черноземная зона подразделяется на 4 подзоны:

• черноземов оподзоленных и выщелоченных,

• черноземов типичных,

• черноземов обыкновенных,

• черноземов южных.

Наиболее четко эти подзоны выражены в европейской части страны. В азиатской части типичные черноземы практически не встречаются, за исключением Предалтайской провинции.