Потеря гумуса черноземами за 100 лет (по данным г.Я. Чесняка и др., 1983)

Область	Содержание гумуса в %		Потеря гумуса за 100 лет
	1881 г.	1981 г.	т/га	% от исходного
Черноземы выщелоченные
Ульяновская	13-16	4-7	270	56-69
Ставрополье	7-10	4-7	67-81	20-34
Черноземы типичные
Тамбовская, Воронежская	10-13	7-10	90	23-30
Курская, Харьковская	7-10	4-7	67-79	21-36
Самарская	13-16	8-10	150-180	38-39
Черноземы обыкновенные
Воронежская	7-10	4-7	52-71	17-32
Оренбургская	9-11	6-8	90	27-33

Агрогенные изменения физических свойств черноземов изучались многими исследователями и единодушно оцениваются как негативные. Они заключаются в потере сложной организации почвенной массы, умень­шении порозности с резким изменением формы и размера пор, пониже­нии водопрочности агрегатов, увеличении объемной массы, с последую­щим обесструктуриванием и переуплотнением (рис. 4.9).

Рис. 4.9. Структурфотограммы поверхностных горизонтов чернозема типичного, увеличение 10х

Обобщение массовых данных по черноземам ЦЧО дало следующие численные характеристики деградации физических свойств (Щербаков, Васенев, 1996). Разница в плотности сложения пахотных и контрольных почв достигает 0,2-0,3 г/см³ и проявляется вплоть до глубины 50-60 см.

Содержание зернистых микроагрегатов уменьшается в 2-3 раза, глыбис­тых - возрастает на порядок. Коэффициент структурности пахотных го­ризонтов становится ниже в 2-3 раза. На поверхности орошаемых черно­земов все эти явления дополняются коркообразованием.

К менее распространенным физическим явлениям в черноземах (пре­имущественно орошаемых) относится слитизация, физико-химические механизмы которой были описаны В.А. Ковдой еще в 1981 г. Можно пред­положить, что характерное время слитизации больше, чем других изме­нений физических свойств, поскольку в ней участвуют тонкие механиз­мы преобразования глинистых минералов. Начальные стадии слитиза­ции проявляются в уплотнении средней части профиля, которое со вре­менем усиливается и сопровождается деградацией структуры, появлени­ем микрооползней и резким ухудшением водно-воздушного режима. Минералогический состав глинистых минералов эволюционирует в сто­рону преобладания смектитового компонента.

Кроме слитизации, Ф.И. Козловским и Л.К, Целищевой был описан процесс сезонной цементации, связанный с повышенной подвижностью кремнезема (1986)¹.

Увеличение увлажнения черноземов вызывает изменения в карбо­натном профиле: опускание аккумулятивно-карбонатного горизонта, со­кращение разнообразия форм карбонатных новообразований, уменьше­ние количества карбонатов. В южных и обыкновенных подтипах опуска­ется также граница гипсового горизонта.

В последние годы зарубежные почвоведы уделяют много внимания сходном процессу, свойственному почвам переменно-влажных тропиков, называемом

Подкисление черноземов, т.е. сдвиг значений рН в кислую сторону, отчасти связан с изменениями карбонатного режима, хотя более важной его причиной может быть внесение фосфорных удобрений, подкисляю­щих почву. Дополнительной причиной могут быть «кислотные дожди». Ф.И. Козловский в географо-генетическом анализе разных аспектов и механизмов деградации (1994)¹ показал реальность и достоверность под-кисления, особенно для черноземов выщелоченных и типичных, что под­твердилось массовым агрохимическим обследованием в 90-е годы.

Наряду с подкислением, в степных черноземах Ф.И. Козловским (1991) был выявлен противоположный процесс, названный им ощелачи­ванием. Оно заключается в резком скачке величины рН - до 9-10 при низкой концентрации солей (не более 0,5%) в нижних, не содержащих гипса горизонтах. Ощелачивание более развито в орошаемых почвах.

Изменения величины и состава поглощающего комплекса менее однонаправлены и «перекрываются» пространственным варьированием этих характеристик. На основании большого массива данных А. П. Щербаков и И.И. Васенев (1996) отмечают снижение ЕКО в пахотном горизонте на 5-9%, с соответствующим уменьшением содержания кальция и магния на 4-9 и 29-30%, причем в оподзоленных черноземах эти изменения затраги­вают гумусовый профиль, а в остальных подзональных подтипах - только пахотный горизонт. Обеднение кальцием северных черноземов иногда от­носят к проявлениям деградации как процесса декальцификации. В то же время, в южной части зоны отмечают противоположный процесс - карбонатизацию черноземов, которую Ф.И. Козловский связывает с возрастаю­щим по мере развития эрозии вовлечением в пахотный горизонт карбонат­ного материала снизу. Более того, в некоторых орошаемых черноземах из­вестны случаи осолонцевания - возрастания роли натрия в ЕКО. Особен­ности применяемых на черноземах технологий орошения объясняют по­степенное накопление в почве солей из ирригационных вод, несмотря на то, что их качество может соответствовать стандартам.

Подводя итог рассмотрению агрогенных модификаций черноземов, следует подчеркнуть их многообразие, преобладание негативных результатов и большое число ответных реакций, в том числе прямо противоположных (например, подкисление - ощелачивание). Если рассматривать агрогенные изменения свойств черноземов не столько в оценочном, сколько в почвенно-генетическом аспекте, то они свидетельствуют о высокой сенсорности и уязвимости черноземов. Однако профиль черноземов сохраняет главные свойства, соответствующие его географическим и генетическим особенностям.

Каштановые и бурые аридные почвы

Изменения свойств каштановых и бурых почв, связанные с богарным земледелием, незначительны, затрагивают только верхнюю часть профиля и приводят к формированию светлого пахотного горизонта, почти не отли­чающегося по свойствам от природного гумусового. Вовлечение в пахот­ный нижележащих карбонатного или метаморфического горизонтов, иногда солонцеватых, «утяжеляет» гранулометрический состав пахотного и «ухуд­шает» его структуру: порошисто-комковатая структура природного гори­зонта А приобретает элементы мел ко глыбистой и крупноорехо ватой.

Сильное и многоплановое воздействие на почву оказывает ороше­ние, вызывающее изменения не только почвенного климата, но и релье­фа в результате срезания и перемещения материала почвенных горизон­тов при подготовке поля к орошению. Орошаемые земли обычно интен­сивно используются, т.е. почва подвергается многократным механичес­ким обработкам, в нее вносят удобрения, а в случае необходимости про­водят специальные химические мелиорации.

С точки зрения почвообразования необходимо различать орошение светлыми и мутными водами, т.е. водами без взвесей и водами, обога­щенными ими. В первом случае формируются орошаемые (новоорошае­мые) почвы на основе исходных; степень изменений свойств почв зави­сит от длительности орошения. Изменяются в основном лабильные свой­ства - солевой и карбонатный профили, величина рН, в значительно мень­шей степени трансформируется структура, гумусовый профиль и ППК. Орошение мутными водами приводит к формированию совершенно осо­бых почв - древнеорошаемых, которые рассматриваются 8 главе 5.

При орошении должен быть обеспечен отток воды, просочившейся через почву, а уровень грунтовых вод не должен превышать критическо­го (Критическим уровнем (глубиной) грунтовых под называется глубина, с которой капиллярный подъем влаги от грунтовых вод с растворенными солями обеспечивает ее поступление в пахот­ный горизонт; зависит от грап\;юметричсского состава и сложения почвы, а также от минерали­зации грунтовых вод. В среднем для суглинистых почв критической является глубина 2-4 м.). В противном случае развивается вторичное засоление, которое «как тень, идет за орошением».

Вторичное засоление в любых почвах и при любой технике полива имеет две причины:

• подъем уровня грунтовых вод (верховодки), всегда содержащих соли в аридных регионах, и подтягивание солей грунтовых вод в почвенную толщу,

• накопление в толще почвы солей, содержащихся в ирригацион­ных водах. В течение вегетационного периода производят 5-15 поливов, и даже при низком содержании солей в оросительных водах (< 0,3 г/л), они накапливаются в почве, если не принимать специальных мер.

Вклад каждого из источников вторичного засоления определяется многими факторами, среди которых первостепенное значение имеет спо­соб орошения и техника полива, поливная норма, дренаж (естествен­ный или искусственный). Условия, процессы, характеристики вторично­го засоления относятся к области мелиорации почв. С позиций изучения происхождения и свойств агрогенных почв вторичное засоление можно оценить как очень широко распространенное изменение лабильных свойств, проявляющееся сходным образом в почвах с различиями в глу­бине засоления, составе солей и пространственной картине, определяе­мой стадией засоления и рельефом.

Помимо вторичного засоления, влияние орошения светлыми вода­ми на каштановые и бурые аридные почвы проявляется в изменениях кар­бонатного профиля и новообразований карбонатов. Чаще всего проис­ходит опускание верхней границы вскипания и растворение карбонат­ных сегрегации - белоглазки, пропиточных пятен, однако возможны и другие изменения карбонатного профиля.

Орошение способствует активизации микробиологических и биохи­мических процессов, гумусообразованию при обеспеченности органичес­кими остатками, но одновременно оно увеличивает подвижность гуму­са. Поэтому изменения в содержании и распределении гумуса в орошае­мых почвах по сравнению с природными и неорошаемыми различны для разных почв и условий орошения.

Как при орошении, так и на богаре формируются агрокаштановые почвы со срединным карбонатным или солонцевато-метаморфическим горизонтом. В темно-каштановых и каштановых почвах, как и в чернозе­мах, пахотный горизонт чаще всего совмещается по мощности с природ­ным аккумулятивно-гумусовым.В светло-каштановых почвах, с их мало­мощным исходным гумусовым горизонтом, происходит поступление в агросветлогумусовый горизонт субстрата аккумулятивно-карбонатного го­ризонта в результате припахивания или рыхления. Оно практически ничего не меняет в морфологических характеристиках профиля, кроме ха­рактера перехода границ. При орошении на фоне изменения карбонатно­го и солевого профилей содержание гумуса в пахотном горизонте иногда слегка увеличивается.

Более существенные изменения происходят в профиле каштановых солонцеватых почв при использовании плантажной вспашки и химичес­ких мелиорантов: нарушается естественное залегание горизонтов и из­меняются многие химические свойства, вплоть до формирования нового профиля.

Исследования изменений химических свойств почв солонцовых ком­плексов под влиянием орошения выявили тенденцию снижения содер­жания гумуса в почвах - компонентах комплекса в течение 10-20 лет на­блюдений, а также уменьшение солонцеватости почв. Б.А. Зимовец (1991) отмечал более значительное уменьшение доли обменного натрия в ППК в солонцах, чем в каштановых и лугово-каштановых почвах. Изу­чение изменений содержания гумуса показало незначительное его уве­личение в зональных почвах, сопоставимое с пространственным варьи­рованием.

Таким образом, агрогенные почвы субаридных и аридных тер­риторий при традиционном земледелии в целом сохраняют строение профиля, а их пахотные горизонты незначительно отличаются от ис­ходных аккумулятивно-гумусовых. В черноземах, темно-каштановых и отчасти каштановых почвах формируются агротемногумусовые горизонты с упрощенной струк­турой и меньшим содержанием гумуса по сравнению с исходными почвами. В светло-каштановых и бурых аридных почвах (как прави­ло, орошаемых) свойства агросветлогумусовых горизонтов заметно варьируют. Агрогенные изменения черноземов при неправильном исполь­зовании наиболее многообразны и часто выходят за пределы пахот­ного горизонта; в значительно меньшей степени это проявляется в каштановых почвах. Вторичное засоление возможно в любых орошаемых почвах.

Темы рефератов:

1. Пахотные горизонты разных почв - сравнительный анализ свойств.

2. Сходство и различия в гидротермических условиях почвообразо­вания в пахотном горизонте разных почв.

3. Различия в разделении по окультуренности подзолистых и серых почв.

4. Дерново-подзолистые почвы: изменения в строении профиля при смене видов землепользования.

5. Устойчивость черноземов к разным видам деградации.

Контрольные вопросы:

1. Характеристика земельного фонда России и степени распаханности ее территории.