2. Черноземы степной и лесостепной зоны. Условия почвообразования

Черноземные почвы формируются в лесостепной (оподзоленные, выщелоченные, типичные) и степной (обыкновенные и южные) зонах под травянистыми формациями при периодически промывном и непромывном водном режиме на породах, содержащих карбонаты. Они занимают обширные пространства в европейской части России от южной окраины Московской области на севере до Краснодара и Кубани на юге и от западных окраин Курской и Белгородской областей на западе до Новосибирска на востоке и далее, отдельными массивами, до Красноярска и к востоку от Улан-Удэ в межгорных котловинах Забайкалья.

Климат. Черноземы формируются в условиях суббореального полувлажного (семигумидного) климата с хорошо выраженной сезонной контрастностью. Климатические условия в пределах зоны распространения черноземов закономерно изменяются с севера на юг и с запада на восток (табл. 8). При движении с севера на юг снижается количество осадков, увеличивается сумма ак­тивных температур и испаряемость; в результате КУ снижается от 1,1 на севере лесостепной зоны до 0,45-0,50 на юге степной. Это обусловливает периодически промывной тип водного режима почв в лесостепной зоне и непромывной – в степной.

Таблица 8

Климатические показатели лесостепной и степной зоны черноземных почв (по Д.И. Шашко, 1967)

Провинция	Осадки за год, мм		Сумма МСГС		Продолжительность периода с МСГС, дни		КУ
Лесостепная зона серых лесных почв, оподзоленных, выщелоченных и типичных черноземов
Окско-Донская Барабинская Красноярско-Иркутская	450-550 300-420 350-500	2200-2700 1750-1950 1400-1800		140-157 116-125 93-103		0,77-1,1 0,77-1,1 0,55-1,0
Степная зона обыкновенных и южных черноземов
Южно-Русская Западно-Сибирская Забайкальская	350-450 300-360 300-350	2650-3000 1950-2300 1500-1700		155-166 126-140 97-108		0,44-0,77 0,44-0,77 0,50-0,60

С запада на восток уменьшается количество тепла, нарастает континентальность климата, снижается количество осадков и продолжительность вегетационного периода.

Растительность. В пределах распространения черноземов Л.Е. Родин и Н.И. Базилевич выделили остепненные луга с черноземами оподзоленными и выщелоченными, луговые степи с черноземами типичными, умеренно-засушливые разнотравно-типчаково-ковыльные степи с черноземами обыкновенными и засушливые типчаково-ковыльные степи с черноземами южными.

В лесостепной зоне черноземы сформировались под луговыми степями, которые представляли ковыли, типчаки, степные овсы, степная тимофеевка, мятлик, желтая люцерна, костер и др. В.В. Алехин отмечал 77 видов трав и до 1939 экземпляров расте­ний на 1 кв метре. На некоторых участках степи количество степного войлока составляет 4-8 т/га. Ежегодный опад луговых степей может достигать 20 т/га, около 50% общей биомассы. При этом более 50-60% опада поступает непосредственно в почву в виде корней. В составе опада много зольных элементов (до 700 кг) и азота (до 150 кг/га).

Количество ежегодного опада в типчаково-ковыльных фитоценозах степной зоны снижается до 8-10 т/га. В связи с недостатком влаги соответственно снижается емкость биологического круговорота. Основные площади черноземных почв распаханы, собственная растительность сохранилась лишь в балках и заповедниках.

Рельеф и почвообразующие породы. В лесостепной части возвышенностей (Среднерусской, Приволжской) рельеф эрозионный густо расчленен овражно-балочной сетью. В степной зоне преобла­дают аккумулятивные равнины. Западно-Сибирская низменность – это плоская озерно-аллювиальная равнина с комплексом террас вдоль Оби и ее крупных притоков. Низкая дренированность терри­тории обусловливает формирование заболоченных и засоленных почв. В Средней и Восточной Сибири рельеф представлен предгор­ными равнинами, плато и межгорными котловинами.

Почвообразующие породы на большей части территории представлены лессами и лессовидными суглинками разного гра­нулометрического состава – от легких до тяжелых суглинков. Встречаются третичные глины (Поволжье, Заволжье) и элювий гранитов, песчаников, мергелей (Восточная Сибирь).

Главная особенность почвообразующих пород – наличие в них карбонатов кальция. В Западной Сибири и в Южно-Русской провинции встречаются засоленные почвообразующие породы.

3. Почвы таежно-лесной зоны - Таежно - лесная зона расположена между тундровой и лесостепной зонами. Широкой полосой она простирается от западных границ бСССР на восток до побережья Охотского моря. Общая площадь зоны 1150 млн га, или около 52 % территории бСССР; из них 65 % занято равнинами и 35 % - горами. Климат таежно - лесной зоны умеренно холодный и влажный, на востоке континентальный, а в западной части более мягкий. Средняя годовая температура воздуха изменяется от 4°С на Европейской части бСССР до 10 - 16 °С в Восточной Сибири. Продолжительность периода с температурой выше 5°С уменьшается с запада на восток от 180 до 120 дней. Среднее годовое количество осадков в этом же направлении уменьшается от 600 - 700 до 200 - 300 мм; максимум осадков приходится на теплый период года. Испарение достигает 70 - 90 % количества выпавших осадков. Рельеф на европейской части равнинный с многочисленными грядами и холмами моренно - ледникового происхождения. В азиатской части огромная территория занята Западно - сибирской равниной, которая к востоку сменяется обширной системой горных цепей. Почвообразующие породы имеют различное происхождение и различаются как по генезису, так и по минералогическому составу. На европейской части страны и Западно - сибирской равнине они представлены преимущественно бескарбонатными и реже карбонатными отложениями ледникового происхождения. К востоку почвообразование идет в основном на элювии и делювии коренных пород. Растительность таежно - лесной зоны представлена лесной, луговой и болотной формациями. Луга вкраплены в лесные массивы отдельными пятнами, постепенно расширяющимися к югу, тогда как площадь болот в этом же направлении значительно сокращается. Почвообразовательный процесс на территории таежно - лесной зоны характеризуется большим разнообразием. В пределах зоны в направлении с севера на юг можно выделить три подзоны - это северная, средняя и южная тайга. В направлении с запада на восток выделяются четыре фации: теплая (западноевропейская), умеренная (восточно - европейская), холодная (западно - среднесибирская) и длительномерзлотная (восточносибирская). Почвенный покров таежно - лесной зоны формируется главным образом в результате трех основных почвообразовательных процессов: подзолистого, дернового и болотного, каждый из которых протекает в чистом виде или накладывается один на другой. Подзолистый почвообразовательный процесс идет под лесное растительностью. Непременное условие его развития - наличие медленно разлагающейся лесной подстилки и промывной тип водного режима, обусловливающий вынос продуктов разложения с нисходящим током воды. В чистом виде подзолистый процесс развивается под пологом сомкнутого хвойно - мохового леса. Особенностью подзолистого процесса почвообразования является распад минеральной части почвы под воздействием кислот, которые образуются в процессе разложения, и вынос продуктов разложения из верхней части почвенного профиля вниз. Основная морфологическая особенность подзолистых почв - резкая дифференциация на генетические горизонты их профиля, который имеет следующее строение: А0 - лесная подстилка мощностью 2 - 6 см; А0А1 - грубогумусный перегнойный горизонт, обычно выражен слабо (мощностью до 3 см), иногда отсутствует; А2 - подзолистый, или элювиальный, горизонт белесого цвета с сероватым оттенком, пластинчатой структуры, мощностью до 5 - 10 см и более; В - иллювиальный горизонт бурой окраски, уплотненный, призматической структуры, развит в пределах метровой толщи; С - материнская горная порода, мало затронутая почвообразовательным процессом. Подзолистые почвы можно разделить на три подтипа: глееподзолистый, подзолистый и дерново - подзолистый. Для последнего характерны торфяная подстилка и оглеение верхней части профиля, вызванное систематическим переувлажнением почв. По степени выраженности подзолообразовательного процесса эти почвы подразделяют на виды: слабоподзолистые - мощность подзолистого горизонта не более 5 см, среднеподзолистые - мощность 5 - 15 см, сильноподзолистые - от 15 - 25 см и подзолы - более 25 см. Подзолистые почвы обладают плохими агрохимическими свойствами. Содержание гумуса в перегнойном горизонте не превышает 1 - 2 %. Верхние горизонты обеднены зольными элементами (Р₂O₅ - 0,03 0,09 %, К₂O - 1,5 - 2 %), полуторными окислами алюминия и железа и коллоидной фракцией (рН водной вытяжки 4 - 5,5), насыщенность основаниями слабая (20 - 40 %) при низкой емкости поглощения (6 - 12 мг - экв на 100 г почвы). Физические свойства подзолистых почв не обеспечивают нормальных условий для роста и развития растений. Общая пористость у них не более 40 - 45 %, а пористость аэрации редко достигает 10 - 20 %. Эти почвы бесструктурны, слабоводопроницаемы, так как нижние горизонты сильно уплотнены (1,35 - 1,55 гсм³). Дерновый процесс интенсивно развивается под луговой травянистой растительностью на любых породах. В ряде случаев на карбонатных породах дерновый процесс может протекать и под травянистым и мохо - травянистым лесом. Особенностью данного почвообразовательного процесса является накопление гумуса, питательных веществ и создание водопрочной структуры в верхнем горизонте почвы. Профиль дерновой почвы имеет следующее строение: А0 - дернина или лесная подстилка мощностью не более 2 - 5 см; Ai - гумусовый илиперегнойно - аккумулятивный горизонт темно - серого цвета, зернисто - ореховатой структуры, мощностью 10 - 20 см и более; В - переходный горизонт буро - коричневой окраски, комковатой структуры; С - материнская горная порода, часто имеет щебнистые включения карбонатов. В верхней части дерновых почв выделяется дерновый (гумусовый) горизонт, мощность которого может составлять 10 - 15 см и более. Дерновые почвы разделяют по характеру почвообразующих пород на три типа: дерново - карбонатные, литогенные и дерново - глеевые. Дерново - карбонатные почвы развиваются на выходах карбонатных пород. По степени выраженности дернового процесса эти почвы подразделяют на маломощные - мощность дернового горизонта не превышает 15 см, среднемощные - дерновый горизонт 15 - 25 см, мощные - дерновый горизонт 25 - 35 см и глубокодерновые - мощность горизонта более 35 см. Дерновые почвы обладают высоким естественным плодородием. Характеризуются повышенным содержанием гумуса (5 - 22%), близкой к нейтральной реакцией гумусового слоя. Водопрочная зернисто - комковатая структура обеспечивает хорошие водно - физические свойства почв. Дерновые литогенные почвы формируются на породах, которые содержат значительное количество силикатных форм кальция и магния, кроме того, на элювиальных породах, богатых железом. Содержание гумуса в почвах сильно колеблется, от 2 до 9 %; с глубиной оно резко уменьшается. Реакция гумусового слоя близка к нейтральной. Дерново - глеевые почвы развиваются при участии сильно минерализованных, богатых кальцием грунтовых вод. Они отличаются высоким содержанием гумуса (10 - 15%), большой емкостью поглощения (30 - 40 мг - экв на 100 г почвы), высокой насыщенностью основаниями, нейтральной или слабокислой реакцией. Вследствие близкого залегания грунтовых вод почвы имеют неблагоприятный водно - воздушный режим. Таким образом, обладая высоким потенциальным плодородием, дерново - глеевые почвы нуждаются в регулировании водного режима. Дерново - подзолистые почвы развиваются под воздействием подзолистого и дернового процессов. В верхней части профиля они имеют гумусоэлювиальный (дерновый) горизонт, образовавшийся в результате дернового процесса, ниже - подзолистый горизонт, сформировавшийся под влиянием подзолистого процесса. Эти почвы характеризуются небольшой мощностью дернового горизонта (более 5 см, иногда 15 - 20 см), низким содержанием гумуса (2 - 5 %) и питательных веществ, кислой реакцией и наличием малоплодородного подзолистого горизонта. Распространены дерново - подзолистые, почвы в южных районах европейской и азиатской части таежно - лесной зоны.

БИЛЕТ 20

1. Генезис. Большое влияние на современные представления о подзолообразовании оказали работы В.Р. Вильямса, К.К. Тедройца, И.В. Тюрина, Н.П. Ремезова, С.П. Яркова, А.А. Роде, В.В. Пономаревой и ряда других ученых.

Подзолистые почвы формируются под хвойными и смешанными лесами под воздействием подзолистого процесса почвообразования в сочетании с другими процессами.

Подзолистый процесс почвообразования протекает в условиях промывного типа водного режима при низком содержании оснований в почвообразующих породах и низком уровне их поступления с опадом. Для подзолообразования характерно сочетание элювиальных элементарных почвенных процессов (ЭПП) (оподзоливание – ведущий ЭПП, лессивирование, элювиально-глеевый процесс) в сочетании с иллювиально-аккумулятивными ЭПП (глинисто-иллювиальный, иллювиально-гумусовый, иллювиально-железистый и др.).

Под действием элювиальных ЭПП происходит обеднение основаниями и разрушение первичных и вторичных минералов в верхней части почвенного профиля органическими кислотами, вынос продуктов разрушения в нижележащие горизонты. В результате элювиальных ЭПП формируются элювиальные горизонты. При иллювиально-аккумулятивных ЭПП продукты разрушения вышележащих горизонтов аккумулируются в иллювиальных горизонтах. Таким образом формируется элювиально-иллювиальный профиль подзолистых почв. Источником органических кислот являются лесные подстилки. При их разложении образуются простые органические кислоты и фульвокислоты. Для нейтрализации кислот в подзолистых почвах недостаточно оснований из-за интенсивного их выноса за пределы почвенного профиля в условиях промывного типа водного режима.

Кроме того, в подзолистых почвах на поверхности происходит образование лесной подстилки в сочетании с детритообразованием и слабым проявлением гумусообразования. В условиях избыточного увлажнения при недостатке кислорода на подзолистый процесс накладывается процесс оглеения. В глее-подзолистых почвах процесс оглеения протекает повсеместно и является зональным.

2. Особенностью подзолистого процесса почвообразования является распад минеральной части почвы под воздействием кислот, которые образуются в процессе разложения, и вынос продуктов разложения из верхней части почвенного профиля вниз. Основная морфологическая особенность подзолистых почв - резкая дифференциация на генетические горизонты их профиля, который имеет следующее строение: А0 - лесная подстилка мощностью 2 - 6 см; А0А1 - грубогумусный перегнойный горизонт, обычно выражен слабо (мощностью до 3 см), иногда отсутствует; А2 - подзолистый, или элювиальный, горизонт белесого цвета с сероватым оттенком, пластинчатой структуры, мощностью до 5 - 10 см и более; В - иллювиальный горизонт бурой окраски, уплотненный, призматической структуры, развит в пределах метровой толщи; С - материнская горная порода, мало затронутая почвообразовательным процессом. Подзолистые почвы можно разделить на три подтипа: глееподзолистый, подзолистый и дерново - подзолистый. Для последнего характерны торфяная подстилка и оглеение верхней части профиля, вызванное систематическим переувлажнением почв. По степени выраженности подзолообразовательного процесса эти почвы подразделяют на виды: слабоподзолистые - мощность подзолистого горизонта не более 5 см, среднеподзолистые - мощность 5 - 15 см, сильноподзолистые - от 15 - 25 см и подзолы - более 25 см.

2. К наиболее важным из них относятся пластичность, липкость, твердость, связность, набухание, усадка и сопротивление при обработке. Пластичность - способность влажной почвы изменять свою форму под действием внешних сил и сохранять новую форму после прекращения действия этой силы неопределенно долго. Пластичность имеют только глинистые, суглинистые и частично супесчаные почвы во влажном состоянии. В переувлажненном состоянии почвы обладают текучестью. Пластичность характеризуется числом Аттерберга и разностью между значением влажности (% от массы абсолютно сухой почвы), при которой почва начинает течь (нижняя граница текучести), и наименьшим значением влажности, при которой почву можно раскатать в шнур (нижний предел пластичности). Эта разность называется числом пластичности. Чем оно больше, тем пластичнее почва. При определенных навыках по пластичности влажной почвы можно определить ее механический состав в полевых условиях. Пластичность зависит от механического состава, состава коллоидных фракций, состава поглощенных катионов и содержания гумуса. Песчаные почвы имеют число пластичности О (т. е. непластичны), супесчаные 0 - 7, суглинистые 7 - 17, глинистые более 17. При высоком содержании гумуса пластичность снижается. Липкость - свойство влажной почвы прилипать к другим телам. Липкость почвы обусловливает прилипание ее к рабочим органам почвообрабатывающих орудий, что ухудшает качество обработки и увеличивает тяговое сопротивление. По липкости определяется физическая спелость почвы (почва перестает прилипать к почвообрабатывающим орудиям и начинает крошиться на комки). Нижний предел влажности для физической спелости у разных почв неодинаков. Он зависит от механического состава почвы, гумусированности и количества поглощенных оснований. Быстрее других поспевают песчаные и супесчаные почвы. Более гумусированные почвы поспевают для обработки раньше, чем почвы с меньшим содержанием гумуса. Твердость - сопротивление, которое оказывает почва проникновению в нее под давлением какого - либо тела. Высокая твердость - признак плохих физико - химических свойств почвы. Для обработки такой почвы требуются большие энергетические затраты. В твердую почву плохо проникает вода и воздух, что затрудняет прорастание семян и распространение корней и приводит к слабому развитию растений. Наибольшей твердостью обладают почвы тяжелого механического состава, бесструктурные и малогумусные, а также почвы, содержащие в поглощенном состоянии сухой натрий. Связность - способность почвы в сухом состоянии сопротивляться внешнему усилию (раздавливанию, сжатию, разрыву), стремящемуся разъединить почвенные частицы. Она зависит от механического состава, структуры, степени увлажнения и других факторов. Наибольшей связностью обладают глинистые и особенно бесструктурные почвы, наименьшей - песчаные. Набухание почвы может вызвать неблагоприятные изменения в поверхностном слое почвы, так как частицы почвы могут быть настолько разделены пленками воды, что это приведет к разрушению агрегатов. Усадка - способность почвы уменьшать свой объем при высыхании и промерзании.  При сильной усадке в почве образуются многочисленные трещины, происходит разрыв корней растений, усиливается физическое испарение влаги. Удельное сопротивление - это усилие, затрачиваемое на подрезание пласта, его оборот и трение о рабочую поверхность. Удельным сопротивлением определяется сила тяги (Р) при вспашке почвы: Р = КаЬ, где К - удельное сопротивление; а - глубина пахоты, см; Ь - ширина захвата плуга, см. В зависимости от механического состава, физико - химических свойств и влажности удельное сопротивление почвы изменяется от 19,6 до 117,7 кПа (2,0 - 12,0 кгсм²). Состояние почвы, при котором она хорошо обрабатывается с наименьшими затратами тяговых усилий, называется физической спелостью. Это состояние определяется содержанием влаги, в зависимости от типа почв, от 60 до 90 % их полной влагоемкости. При обработке суглинистых и глинистых почв в спелом состоянии они легко крошатся на комки оптимального размера. При вспашке почвы в переувлажненном состоянии образуется сплошной пласт, разделывание которого при подсыхании сильно разрушает структуру почвы. Вспашка переувлажненной и пересохшей почвы ухудшает ее плодородие на несколько лет. Физические и физико - механические свойства пахотных почв улучшаются при посеве многолетних трав, внесении удобрений (особенно органических), известковании кислых почв и гипсовании солонцеватых почв и солонцов, а также при улучшении структуры почв, правильной и своевременной обработке, создании мощного однородного пахотного горизонта и других агротехнических приемах.

БИЛЕТ 21

1. ПОЧВОВЕДЕНИЕ ЧАСТЬ 2 СТР .241…

2. В настоящее время вопрос о том, каким образом вывести использование

такого ценного природного ресурса, как почвы, на качественно иной уровень,

щадящий с точки зрения экологии, но не менее продуктивный, стал особенно

актуальным. Применение современных технологий и тяжёлой техники при-

вело к практически повсеместному появлению признаков машинной деграда-

ции почвенных профилей и в итоге – к значительному снижению их плодо-

родия. Так, ежегодные убытки от недобора урожая вследствие переуплотне-

ния почв сельскохозяйственной техникой составляют в США, по различным

оценкам, более 1,2 млрд долл. [1]. В нашей стране также проводились подоб-

ные исследования, показавшие важность этой проблемы. Установлено, что

после трёх проходов МТЗ-50 по пахотной почве урожай кукурузы уменьша-

ется на 3–6%, после шести проходов – на 17–20%, а после девяти – на 33%.

Трёхкратный проход более тяжёлого трактора К-700 снижает урожай овса на

46% [2].

Решение проблемы возможно при уменьшении допустимых (предельных)

нагрузок на почвы и сохраним при этом их продуктивности. Для этого необ-

ходимо проводить исследования реакции компонентов экосистем при прило-

жении к ним подобных нагрузок и на основании полученных результатов

рассчитывать и прогнозировать сбалансированное использование земельных

ресурсов, не вызывающее отрицательных структурных и качественных изме-

нений в агроценозах. То обстоятельство, что физическая организация почв

(как одного из важнейших компонентов экосистем) определяет все их функ-

циональные свойства и режимы, свидетельствует о приоритетном её значе-

нии при исследованиях почв. Более того, нарушение устойчивости почв к96 С.П. Кулижский, А.Н. Блохин

механическим воздействиям во многих случаях приводит к изменению многих

свойств и режимов почв, а в итоге – к нарушению функционирования экоси-

стемы [3]. Исследование устойчивости почвы как основного компонента био-

геоценозов и агроценозов к антропогенному воздействию с позиции способно-

сти сохранения её структуры и свойств при и после приложения механических

нагрузок становится необходимым для обоснования рациональности осущест-

вления заповедования территорий в целях сохранения эталонных ландшафтов,

на которых возможно отслеживание как фоновых свойств, так и процессов

восстановления экосистем, затронутых воздействием человека.