Черноземы.

Значительную долю площади семигумидных областей занимают черноземы (1061,5тыс. км²). Черноземы были описаны в работе В.В.Докучаева «Русский чернозем», где он ясно показал, что эти почвы формируются в автоморфных условиях под степной растительностью.

Условия образования черноземов типичных, выщелоченных и оподзоленных (черноземов миграционно-мицелярных, глинисто-иллювиированных и глинисто-иллювиированных оподзоленных по «Классификации почв России» 2004 г.) создаются в пределах лесо-лугово-степных областей суббореального климата

В большинстве своем черноземы типичные (миграционно-мицелярные – AU-AUlc-BCAmc-Cca) также, как и серые лесные (серые) почвы, формируются на лёссах и лёссовидных суглинках, которые отличаются высокими водопроницаемостью, пористостью и карбонатностью.

Наиболее характерный рельеф в районах формирования черноземов лесостепи – равнинный, с разной степенью выраженности овражно-балочной сети.

Черноземы формируются под остепненными лугами и луговыми степями. Отличительной чертой остепненных лугов является преобладание в травостое разнотравья и корневищных злаков. В меньшем количестве представлены луговые дерновинные злаки, а ксерофитные степные дерновинные злаки (типчак, тонконог, ковыли) встречаются как примесь.

Рис. 5. Аспект цветущего шалфея в степи

Биомасса луговых степей и остепненных лугов составляет 20-30 т/га. Характерно резкое преобладание корневой массы (65-75 %) над массой живых надземных органов. В опад ежегодно поступает вся надземная масса трав и примерно одна треть запаса корней, что в сумме составляет 12-18 т/га в год, что в 2-3 раза больше, чем в широколиственных лесах. Зольность опада под степями в среднем составляет 10-12%, что в 1,5-2 раза больше, чем под лесами. В составе золы много оснований, особенно кальция и калия, содержатся сера, фосфор и другие биофильные элементы. В опаде степных трав много белка и легкоразлагаемых углеводов, меньше трудно минерализуемых компонентов, таких как лигнин, дубильные или смолистые вещества, которые характерны для лесного опада. Поэтому в разложении травянистого опада значительную роль играют бактерии и актиномицеты, а не грибы – кислотообразователи, как в лесах. Важно также то, как поступают в почву растительные остатки: преимущественно на поверхность, как в лесу, или непосредственно в почвенную толщу (корневой опад трав). В степи разложение основной массы опада происходит в тесном контакте с минеральной частью почвы, так что, если и образуются кислые продукты, то они сразу нейтрализуются основаниями, присутствующими в почве.

Активно мигрируют и перераспределяются по профилю (по его сезонно увлажняемой части) только свободные карбонаты кальция. В периоды высокой влажности и при большом содержании СО₂ в почвенном воздухе нормальный нерастворимый карбонат кальция (СаСО₃) частично переходит в растворимый гидрокарбонат – Са(НСО₃)₂, который легко переносится током влаги. Обычно в холодный период года идет его нисходящее передвижение (вынос к нижней границе профиля). Летом преобладает движение в восходящем направлении, когда почвенная влага подтягивается по капиллярным порам в зону ее расходования – к поверхности почвы или в корненасыщенную толщу. При подсыхании почвы гидрокарбонат выпадает из раствора в виде карбоната кальция и кристаллизуется в форме карбонатного псевдомицелия. Положение верхней границы «вскипания» от HCL в лесостепных черноземах от года к году и от сезона к сезону может изменяться на 20-40 см. Средняя глубина «вскипания» в типичных черноземах (черноземах миграционно-мицелярных) – 35-45 см (AUlc).

Существенное влияние на формирование профиля черноземов оказывают животные, обильно населяющие эти почвы. Их деятельность заметна по наличию многочисленных «червороин» и «кротовин». Роющие животные перемешивают верхние и нижние горизонты почвы, делая её гомогенной по вертикали. Почвообитающие животные измельчают растительные остатки, затаскивают их вглубь профиля, способствуют крошению и агрегации почвенной массы. Обилие вертикальных полых нор позвоночных приводит к сокращению поверхностного стока и переводу его во внутрипочвенный.

Очень богаты черноземы микрофлорой. В 1 г типичного чернозема(чернозема карбонатно-мицелярного) методом прямого счета по Виноградскому можно обнаружить до 5 млрд. клеток микроорганизмов: бактерий, актиномицетов, грибов, водорослей.

Морфология лесостепных черноземов отражает исключительно мощное развитие процесса биологической аккумуляции (гумусообразования), который и придает этому типу почв незабываемый облик. Его главные черты: а) наличие мощного (метрового!), почти черного гомогенного горизонта с выраженной зернистой структурой; б) отсутствие осветленных элювиальных горизонтов; в) сильная перерытость животными, особенно заметная в средней части профиля; г) карбонатные новообразования в виде псевдомицелия.

Морфологический профиль чернозема типичного (миграционно-мицелярного – AU-AU_Ic-BCA_mc-C_Ca) выглядит следующим образом:

AU – (темногумусовый) темно-серый до черного, иногда с коричневым оттенком, среднесуглинистый, имеет зернистую, комковато-зернистую структуру, организованную в многопорядковые агрегаты, рыхлый (плотность сложения меньше или близка к 1 г/см³ ). Горизонт богат мезо и микрофауной, содержит много копролитов. Наиболее часто мощность гумусового горизонта составляет 60- 80 см.

AU_Ic – буровато-серый горизонт, книзу окраска ослабевает, зернисто-комковатый, менее рыхлый. В нижней части гумусового горизонта наблюдаются нитевидные и плесневидные белесые налеты карбоната кальция на поверхности структурных отдельностей и стенок пустот. Налеты представляют собой лабильные формы карбонатов, отражающие сезонные колебания миграции растворов. Мощность горизонта 20-40см.

BCA_mc – (аккумулятивно-карбонатный) бурый или палево-бурый горизонт скопления карбонатных новообразований в виде белых или желтоватых прожилок и трубочек (псевдомицелия), свидетельствующих о длительном периоде миграции почвенных растворов и постепенном пересыхании почвенного профиля, имеет комковато ореховатую структуру, уплотненный. Мощность горизонта 40-60см.

C_Ca – почвообразующая порода выделяется по уменьшению содержания карбонатных скоплений и ухудшению структуры.

Для черноземов типичных (миграционно-мицелярных) характерна нейтральная, а в карбонатном горизонте слабощелочная реакция среды, высокая емкость катионного обмена (30-45 м-экв на 100 г почвы), преобладающим катионом является кальций. Профиль не дифференцирован по илу и валовому содержанию оксидов. Типичные черноземы (миграционно-мицелярные) отличаются высоким содержанием (5-12%) и запасами (600-700 т/га) гумуса. Падение содержания гумуса по профилю происходит постепенно. В органическом веществе гумусового горизонта преобладают гуминовые кислоты (Сгк/Сфк = 1,6-2,4), гуматный тип гумуса

Чернозем типичный (миграционно-мицелярный

выщелоченный (глинисто-иллювиированный типичный)

чернозем

Оподзоленные черноземы

(чернозем глинисто-иллювиальный оподзоленный)

Основной ареал выщелоченных (глинисто-иллювиированных типичных – AU-АВ-B₁-ВС_Са-C_Са) черноземов располагается к северу от типичных (миграционно-мицелярных) черноземов. Выщелоченные (глинисто-иллювиированные типичные) черноземы формируются в более влажных условиях климата. Уровень залегания карбонатов кальция понижается, так что между нижней границей гумусового и верхней границей карбонатного горизонтов обнаруживается устойчивый бескарбонатный (BI) горизонт, мощностью не менее 30-40 см. Карбонатный горизонт, как и в типичном черноземе, характеризуется в основном миграционными формами выделения. Несмотря на морфологические и микроморфологические проявления иллювиирования тонкодисперсного материала, гранулометрическая дифференциация по илу выражена слабо.

Содержание гумуса составляет 7-12%, сумма обменных оснований – 30-45 м-экв/100 г. В составе почвенного поглощающего комплекса преобладает обменный кальций, обменный водород составляет не более 10% или отсутствует. Величина рН в гумусовом горизонте – около 6, глубже реакция среды становится нейтральной.

Оподзоленные черноземы (черноземы глинисто-иллювиальные оподзоленные – AU-AU_е-B₁-ВС_Са-C_Са) представляют переходное звено между черноземами и серыми почвами. Их профиль по морфологическим и аналитическим данным дифференцирован значительно более четко. Они отличаются от выщелоченных (глинисто-иллювиальных типичных) черноземов осветлением нижней части гумусового горизонта за счет появления скелетан по граням структурных отдельностей. Характерна слабая дифференциация по содержанию ила, и несколько увеличенная, по сравнению с выщелоченными (глинисто-иллювиальными типичными) черноземами, кислотность (рН верхних горизонтов составляет 5,0-6,5, гидролитическая кислотность – 5- 10 м-экв/100 г почвы). По содержанию гумуса, мощности гумусового горизонта, сумме обменных оснований и глубине залегания карбонатов не отличается от выщелоченных (глинисто-иллювиальных типичных) черноземов.