Pochvovedenie_Kovda_chast_2

долю СССР, где они образуют пояс, вытянутый островами с

8.3. Экология черноземообразования

Черноземы развиваются в условиях суббореального слабоарид­ ного климата с хорошо выраженной сезонной контрастностью.

При большой широтной протяженности черноземной зоны раз­ личные фации черноземов существенно различаются между собой по климатическим показателям (табл. 19). Однако по условиям летнего периода — температуре и количеству осадков, а также по наличию зимнего промерзания все черноземы близки между собой.

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

Почвообразующей породой для черноземов служат главным образом четвертичные лёссы и лёссовидные породы, карбонатные, пористые. Встречаются черноземы и на третичных глинах. Гра­

119

глинистый, в редких случаях более легкий. Небольшая часть чер­ ноземов развита и на элювии плотных горных пород — грани­ тов, базальтов, песчаников, мергелей, однако в этих случаях они весьма специфичны.

Черноземы — это почвы травянистых формаций, приуроченных к степной и лесостепной зонам. Характерный гумусовый профиль обязан воздействию травянистой растительности с ее мощной, быстро отмирающей и легко гумифицирующейся корневой систе­ мой.

В СССР в черноземной зоне по характеру растительности вы­ деляют три подзоны; лесостепь с луговой степью и остепненными лугами, разнотравно-дерновинно-злаковую степь, дерновинно-зла- ковую степь.

Основные особенности биологического круговорота степных и лугово-степных травяных растительных сообществ заключаются в том, что: 1) ежегодно с отмирающими частями в почву возвра­ щается практически то же количество питательных веществ, которое было использовано на прирост; 2) большая часть этих веществ возвращается не на поверхность почвы, а непосредственно в почву с корнями; 3) среди химических элементов, вовлекаемых в биологический круговорот, первое место принадлежит кремнию, далее следуют азот, калий и кальций.

Количество растительной массы естественных травяных сооб­ ществ на черноземах высокое: в лесостепи Русской равнины 30—40 ц/га надземной фитомассы и 200 ц/га корней, в степи 8—24 ц/га надземной фитомассы и 150—300 ц/га корней. Еже­ годный прирост надземной фитомассы на черноземах в 1,5—2 раза выше количества биомассы в период максимального развития. Прирост корней составляет 50—60% их общей массы. В среднем

Средняя зольность растительной массы степей 3,5—4,5%. Еже­ годное вовлечение азота и зольных элементов в круговорот и поступление их в почву достигает 700—900 кг/га.

Роль биологического круговорота в формировании свойств черноземов определяется не столько химическим составом расте­ ний степи, сколько его высокой интенсивностью (большим коли­ чеством ежегодно обращающихся химических элементов), поступ­ лением основной массы опада внутрь почвы, активным участием в разложении бактерий, актиномицетов, беспозвоночных, для которых благоприятен биохимический состав опада и общая биоклимати­ ческая обстановка.

Большую роль в формировании свойств черноземов играет мезофауна, особенно велика роль дождевых червей. Их числен­ ность в профиле типичных черноземов достигает 100 и более на 1 м2 . При таком количестве дождевые черви ежегодно выбрасыва­ ют на поверхность до 200 т почвы на 1 га и в результате суточ­ ных и сезонных миграций проделывают большое количество ходов. Вместе с отмершими частями растений дождевые черви захваты-

120

вают частицы почвы и образуют в процессе переваривания проч­ ные глино-гумусовые комплексы, выбрасываемые в форме копролитов. По мнению Г. Н. Высоцкого, черноземы в значительной степени обязаны дождевым червям своей зернистой структурой.

Целинная степь была местом обитания большого количества позвоночных. Наибольшую численность и значение имели землерои (суслики, слепыши, полевки и сурки), которые перемешива­ ли и выбрасывали на поверхность большое количество земли. Устраивая в почве норы, они образовывали кротовины — ходы, за­ сыпанные массой верхнего гумусного слоя. Благодаря перемеши­ ванию почвы грызуны постепенно обогащали гумусовые горизон­ ты карбонатами, чем замедляли процессы выщелачивания, а глубо­ кие горизонты — гумусом, что приводило к опусканию границы гумусового горизонта. Таким образом, их деятельность способ­ ствовала формированию наиболее характерных свойств чернозе­ мов.

В настоящее время целинных черноземов практически не оста­ лось. Большая часть их распахана: в лесостепной зоне СССР — 75% площади, в степной — 67%. Биологический фактор почвооб­ разования при вовлечении черноземов в земледелие существенно изменился. Сельскохозяйственная растительность покрывает почву не более 4 мес в году, за исключением посева многолетних трав. Био­ логический круговорот стал разомкнутым. Количество ежегодно создаваемой фитомассы в агроценозах меньше, чем в целинной степи, особенно велика разница в количестве продуцируемой подземной биомассы. В биологический круговорот вовлекается меньше азота и минеральных элементов. Так, в зерносвекловичном севообороте при низком применении удобрений емкость биологиче­ ского круговорота составляет всего около 500 кг/га при среднезональных дозах удобрений 600 кг/га. В результате отчуждения уро­ жая пахотные черноземы по сравнению с целиной получают в 4 раза меньше органического вещества, в 3 раза меньше азота, кальция, фосфора, калия, в 6—7 раз меньше кремния и таких важных структурообразователей, как железо и алюминий (Б. С. Носко и др., 1983).

На пашне значительно увеличивается численность микрофлоры (табл. 20), но при этом резко уменьшается численность и особенно биомасса беспозвоночных, прежде всего дождевых червей (табл.

21). Позвоночные землерои на пашне не обитают.

Та б л и ц а 20. Микроорганизмы в типичном мощном черноземе Средне-Русской возвышенности (А. В. Рыбалкина, 1957)

121

8.5.Свойства черноземов

Вчерноземах слабо развиты процессы разрушения, перемеще­ ния и превращения минералов тонких фракций. Оглинивание замет­ но проявляется только в черноземах теплых фаций, где оно приво­ дит к накоплению ила в верхней и средней частях профиля. Такие черноземы описаны в Молдавии и Предкавказье. Элювиально-иллю­ виальная дифференциация почвенной толщи по гранулометрическо­ му, минералогическому и химическому составу или не проявляется, или развита слабо. В частности, в оподзоленных, выщелоченных, осолоделых и солонцеватых черноземах верхняя часть профиля несколько обеднена, а горизонт В обогащен илом, алюминием, же­ лезом. В типичных черноземах распределение ила, кремния, алю­ миния, железа равномерное или почти равномерное. Существенны различия лишь в распределении гумуса и связанных с ним биофильных элементов, а также кальция и магния карбонатов.

Минералогический состав черноземов определяется прежде все­ го составом почвообразующих пород. В черноземах, сформирован­ ных на лёссах и лёссовидных суглинках, во фракции>1 мкм преоб­ ладают кварц (60—80%) и полевые шпаты (10—20%). Тяжелые минералы составляют 2%, остальное приходится на карбонаты кальция и магния. В составе ила преобладают гидрослюды (50— 60%), затем минералы с расширяющейся решеткой (30—40%) и каолинит (менее 10%).

Распределение этих минералов по профилю близко к равномер­ ному, однако характерно пониженное содержание монтмориллони­ та и повышенное гидрослюд в поверхностном горизонте.

Черноземы относятся к числу почв, наиболее богатых гумусом. В наиболее сильно гумусированных тучных черноземах его содер­ жание в поверхностном слое достигает 10—12%, а запас гумуса в метровом слое мощного чернозема может быть 600—700 т/га. В составе гумуса черноземов преобладают гуминовые кислоты, а среди них фракция, связанная с кальцием.. Гумус отличается высокой степенью полимеризации и конденсированности и прочной связью

сглиной. Он обладает слабой способностью к миграции и устойчив

кмикробному разложению, что приводит к его накоплению в почве.

Черноземы обладают высокой емкостью катионного обмена, осо­ бенно в гумусовом горизонте, богатом органическими коллоидами (до 50 мг-экв на 100 г почвы). В составе поглощенных основа­ ний преобладает кальций, содержание магния в 5—8 раз меньше. Типичные, обыкновенные и южные черноземы полностью насыщены основаниями, оподзоленные и выщелоченные содержат небольшое количество обменного водорода в верхнем горизонте, солонцева­ тые черноземы — небольшое количество обменного натрия. Реак­ ция почвенного раствора близка к нейтральной. Выщелоченные и оподзоленные черноземы отличаются слабокислой реакцией верхней части профиля, а обыкновенные и южные — слабощелочной реак­ цией всего профиля.

По словам Л. И. Прасолова (1939), в некоторых отношениях фи-

123

зические свойства характеризуют природу чернозема более ярко, чем его химизм. Черноземы обладают исключительно хорошими водно-физическими свойствами, обусловленными прекрасной зер­ нистой водопрочной структурой гумусового горизонта. Благодаря этой структуре горизонт рыхл, имеет оптимальную порозность, влагоемкость и водопроницаемость. Плотность верхних горизонтов ти­ пичного чернозема составляет 1,0—1,2 г/см , порозность метро­ вой толщи в среднем более 50%, водопроницаемость 200 мм/ч и более, полная влагоемкость метровой толщи в среднем около 50%.

8.6. Классификация черноземов

Классификационное разделение черноземов, несмотря на их большую изученность, до сих пор остается дискуссионным, что является отражением их большого разнообразия. В «Русском черноземе» В. В. Докучаев указывал на «почти бесконечное разно­ образие черноземных почв» и на необходимость их подразделения.

1895 г. выделил черноземы темно-шоколадные, обыкновенные, туч­ ные и коричнево-темные, или деградированные. На почвенной карте Европейской России в 1898 г. он показал черноземы южные (шоколадные), обыкновенные, тучные и северные, или деградиро­ ванные.

Постепенно в СССР после работ Л. И. Прасолова, Н. Н. Розова, Е. Н. Ивановой сложилось представление о едином типе чернозема и разделении его на пять подтипов в соответствии с природ­ ной зональностью на Русской равнине, где с севера на юг более или менее закономерно прослеживается смена подтипов чернозема: черноземы оподзоленные и выщелоченные в северной лесостепи, черноземы типичные в южной лесостепи, черноземы обыкновен­ ные в северной степи и черноземы южные в южной степи на перехо­ де к сухим степям. Именно так разделяется на «подзональные» подтипы тип черноземов в «Классификации и диагностике почв

СССР» (1977).

Однако столь простое деление типа черноземов на подтипы не дает полного представления не только о разнообразии их геогра- фо-генетических и морфологических характеристик, но, главное, о разнообразии их потенциальной продуктивности и особенностей использования в земледелии. Соответственно было введено пред­ ставление о «фациальных» подтипах черноземов, выделяемых в рам­ ках «подзональных» подтипов.

На сегодняшний день в связи с неразработанностью общих принципов классификации почв не представляется возможным раз­ решить все противоречия классификации черноземов. Ниже деление черноземов на подтипы дается в соответствии с «Классификацией и диагностикой почв СССР» 1977 г. В этом же документе выделяют­ ся следующие роды черноземов: обычные, слабодифференцирован-

124

ные, глубоковскипающие, бескарбонатные, карбонатные (пропитан­ ные), остаточно-карбонатные, карбонатные перерытые, солонцева­ тые, остаточно-солонцеватые, глубокосолонцеватые, осолоделые, проградированные (вторично-насыщенные), остаточно-луговатые (террасовые), глубинно-глееватые, щельные, слитые. Различия меж­ ду черноземами разных родов отражают различия в характере материнских пород и истории развития почв. Например, слитые черноземы развиваются на тяжелых глинах, остаточно-карбонат­ ные — на плотных карбонатных породах и т. п.

Виды черноземов выделяются по мощности гумусового горизон­ та A+АВ (в см):

и по степени гумусированности (в %) горизонта А:

Не столь детально разработана систематика черноземов в дру­ гих странах.

На Почвенной карте мира ФАО/ЮНЕСКО выделяются две «еди­ ницы» черноземных почв: файоземы и черноземы. Первые соответ­ ствуют советской концепции лессивированных черноземов (оподзоленные, выщелоченные и деградированные черноземы СССР,

брюниземы США), а вторые — концепции черноземов типичных, обыкновенных и южных. Черноземы делятся на четыре «подъединицы»: нормальные, карбонатные, глинисто-иллювиальные (соответ­ ствующие «остаточно-солонцеватым» черноземам СССР) и языковатые.

В почвенной систематике США черноземы входят в порядок моллисолей, преимущественно в подпорядок бороллей (холодных моллисолей); среди них выделяются большие почвенные группы палебороллей, аргибороллей, вермибороллей, кальцибороллей и гаплобороллей (криоборолли и натриборолли не относятся к черно­ земам).

8.7. Подтипы черноземов

Черноземы оподзоленные (рис. 29) характеризуются интенсив­ ным гумусонакоплением и слабой элювиально-иллювиальной диф­ ференциацией профиля. Отличительной чертой оподзоленных черноземов является наличие осветленной, мучнистой белесой присыпки, покрывающей структурные отдельности в нижней части горизонта А и верхней части горизонта АВ. Морфологическое строе-

125

Рис. 29. Профильна я характеристика оподзоленных черноземов:

I — фаций умеренных промерзающих, умеренно-теплых промерзающих и теплых промерза­ ющих почв; II — фации очень теплых кратковременно промерзающих почв. Новообразо­ вания в профиле; 1 — кремнеземистая присыпка; 2 — глинисто-гумусовые натеки; 3 — прожилки; 4 - псевдомицелий (паутинка)

ние профиля выражается следующей совокупностью горизонтов:

А(Ар) -A'-A'B-Bt-Bca-Cca.

Взависимости от термического режима черноземы оподзоленные делятся на 4 фациальных подтипа: умеренные промерзающие, умеренно-теплые промерзающие, теплые промерзающие и очень теплые кратковременно промерзающие. Первые три фациальных подтипа распространены преимущественно в подзоне северной ле­ состепи европейской части СССР, а также в Западной и Средней Сибири.

Гумусовый горизонт (A+AB) этих черноземов (для первых трех фациальных подтипов) имеет мощность 30—70 см. Горизонт А темно-серого или серо-черного цвета, зернистой или порохова- то-зернистой структуры, которая при распашке становится глы­ бисто-комковатой. Нижняя часть его осветлена белесой присыпкой. Иллювиальный горизонт Bt имеет бурую с темными пятнами и потеками окраску, ореховато-призматическую структуру, обычно с коричневыми пленками на гранях отдельностей, более плотное сложение и более тяжелый механический состав, чем вышележа­ щий. Вскипание от НС1 и выделения карбонатов чаще всего отме­ чаются на глубине 120—150 см от поверхности и могут отсутство­ вать в почвах, развитых на бескарбонатных породах.

Содержание гумуса в верхнем 10-сантиметровом слое горизон­ та А колеблется в широких пределах: от 5 до 12%. Реакция слабокислая (рН 5,5—6,5), с наименьшими значениями в подгори-

126

зонтах, обогащенных белесой присыпкой. В этих же подгоризонтах повышена гидролитическая кислотность (до 5—7 мг-экв/100 г). Поглощающий комплекс более чем на 90% насыщен основаниями. Горизонт Bt почти всегда обогащен илом и полуторными окси­ дами по сравнению с вышележащим.

Фациальный подтип черноземов оподзоленных очень теплых кратковременно промерзающих распространен в предгорной полосе западного Предкавказья и в лесостепных районах Молдавии.

Эти почвы характеризуются большой мощностью темно-серого гумусового горизонта (70—120 см) с постепенным осветлением книзу за счет появления слабой белесой присыпки. Иллювиаль­ ный горизонт Bt буровато-серый, плотный, с чертами слитости. Вскипание на глубине 150—170 см, выделения карбонатов преиму­ щественно в форме паутинок, псевдомицелия и прожилок. В ниж­ ней части гумусового и в иллювиальном горизонте фиксируется накопление ила в результате вмывания сверху и оглинивания на месте.

Черноземы выщелоченные (рис. 30) характеризуются совмеще­ нием интенсивного гумусонакопления с выщелачиванием карбона­ тов из гумусового и подгумусового горизонта. В профиле диагности­ руются слабые признаки элювиально-иллювиальной дифференциа­ ции по илу, физической глине и валовому содержанию R2O3, которая может морфологически проявляться в наличии гумусовых затеков и

127