5.3. Почвы лесостепной и степной зон

Серые лесные почвы лесостепной зоны (Л). Южнее таёжно-лесной зоны простираются лесостепная зона, небольшая по площади (около 1 млн км² или 6% территории России), переходная к степям.

В европейской части России зона лесостепи представлена сплошной, но неровной полосой, за Уралом - она занимает юг Западно-Сибирской низменности.

В северной части лесостепи распространены серые лесные почвы, занимающие площадь около 60 млн.га, или 3% площади всех почв страны. Остальная часть лесостепной зоны представлена чернозёмами, характеристика которых дана ниже.

Климат лесостепи неоднороден: на западе мягкий умеренно тёплый и достаточно влажный, на востоке континентальный со значительным уменьшением осадков. Для климата лесостепи характерно примерно равное отношение между нападающими осадками и испаряемостью. Коэффициент увлажнения на западе составляет 1 ̶ 1,2, на востоке уменьшается до 1 ̶ 0,7. Таким образом, на западе в северной части лесостепи господствует периодически промывной водный режим, а южнее и восточнее – непромывной.

Рельеф и почвообразующие породы. Рельеф лесостепи в европейской части России представлен волнистой равниной, сильно и глубоко расчленённой речной сетью, балками и оврагами (следы эрозионных процессов). На западе почвообразующими породами служат лессовидные суглинки и лессы, в центральной части (до Урала) ̶ покровные суглинки и местами морена.

Для юга Западной Сибири характерен рельеф равнинный, представленный слабодренированной низменность. Из почвообразующих пород наибольшее распространение в Сибири имеют лессовидные суглинки и глины. Большинство почвообразующих пород (лессовидные суглинки, лессы) богаты карбонатами.

Растительность лесостепи в прошлом характеризовалась чередованием массивов травянистых широколиственных (в европейской части) и мелколиственных (в азиатской части) лесов с участками луговых степей. В настоящее время под воздействием хозяйственной деятельности человека все естественные ландшафты претерпели коренные изменения.

Участки луговых степей полностью распаханы, освоены и значительные площади степей под лесами.

Почвенный покров и образование серых почв. Основной тип почв в северной части лесостепи – серые лесные почвы. Они сформировались под воздействием двух процессов – подзолистого и дернового. В западной Сибири с ними сочетается третий процесс – болотный, который проявляется в профиле почв в виде оглеения. В лесостепи дерновый процесс почвообразования преобладает над подзолистым и выражен сильнее.

Строение профиля серых лесных почв. В профиле серых лесных почв выделяют следующие горизонты: А₀ или А_d – слой подстилки или дернины, А₁ – гумусовый, серой окраски, мощностью 20-30 см; А₁А₂ – переходный, гумусово–оподзоленный, белесоватого цвета, имеет признаки оподзоливания – кремнезёмистую присыпку на гранях структурных отдельностей; А₂В – переходный к В; В – иллювиальный, бурой окраски, уплотнённый, переходящий в материнскую породу С. Пахотные почвы имеют сверху пахотный слой А_П распыленно– комковатой структуры, мощностью 20-25 см.

Классификация и свойства серых лесных почв. Тип лесных почв делят на три подтипа: светло-серые, серые и тёмно-серые. Основные отличия между подтипами проявляются в мощности гумусового слоя, содержании гумуса и степени оподзоливания.

Содержание гумуса в серых лесных почвах колеблется от 3 до 8% (светло-серые 2 ̶ 3%, тёмно-серые 4 ̶ 9%). В составе гумуса отношение гк:фк равно 0,9 ̶ 1,3 у серых почв и 1,2 ̶ 1,9 у тёмно-серых.

Серые почвы не насыщены основаниями, имеют слабокислую реакцию (pH солевой вытяжки от 5,0 до 6,5). Ёмкость поглощения колеблется от 18 до 30 мг^.экв на 100 г почвы. Лучшими свойствами (физическими, физико-химическими и другими) обладают тёмно-серые почвы.

Сельскохозяйственное использование серых лесных почв. Зона распространения серых лесных почв является важным земледельческим районом страны, на долю пашни здесь приходится до 15% сельхозугодий. На серых лесных почвах выращивают озимую и яровую пшеницу, сахарную свеклу, кукурузу, картофель и другие. В европейской части зоны широко развито садоводство.

Чернозёмные почвы лесостепной и степной зон (Ч). Чернозёмно-степная зона лежит к югу от лесостепной (с серыми лесными почвами) и широкой полой вытянута от западных границ России до р. Обь. Далее к востоку полоса чернозёмов значительно сужается и эти почвы встречаются небольшими массивами по предгорьям и межгорным котловинам до берега Охотского моря. Чернозёмные почвы вместе с лугово-чернозёмными и солонцовыми комплексами занимают около 0,9 млн.га или 5,3% территории страны.

Климат. Изменение климата в зоне чернозёмных почв происходит от умеренно тёплого и сравнительно влажного на западе до умеренного холодного и сухого на востоке.

Среднегодовая температура колеблется от 10°С на западе до -2°С на востоке. Продолжительность периода вегетации на западе составляет 150 ̶ 180 дней, на востоке ̶ 90 ̶ 140 дней. Сумма температур выше 10°С в лесостепной зоне достигает в западных районах 2400 ̶ 3200°С, в восточных – 1400 ̶ 1600°С градусов, в степной части зоны соответственно изменяется от 2300-3500 до 1500-2300 градусов. Годовое количество осадков европейской части составляет 500 мм (наибольшее в Предкавказье – 600 мм) и постепенно уменьшается на востоке до 300 ̶ 350 мм. Выпадают они преимущественно в летний период.

В целом зона характеризуется недостаточным увлажнением. В лесостепной зоне распространение чернозёмов К_ув составляет 0,7 ̶ 1 в этих условиях ещё периодически проявляется промывной водный режим. Южнее в степной зоне возрастает дефицит влаги К_ув приближается к 0,5 ̶ 0,6, здесь господствует непромывной водный режим, часто наблюдается засухи в весенне-летнее время, сопровождаемые пыльными бурями и суховеями.

Рельеф. В европейской части рельеф зоны равнинный, волнистый, расчленён оврагами, балками и долинами рек, в южных районах он более спокойный, но среди ровных массивов встречаются замкнутые понижения ̶ поды, западины.

На территории зоны в европейской части встречаются и несколько возвышенностей ̶ Средне-Русская, Приволжская и общий Сырт. За Уралом равнинный рельеф юга Западно-Сибирской низменности сменяется возвышенными равнинными участками предгорий Алтая и межгорными впадинами.

Почвообразующие породы представлены в основном лёссами и лёссовидными суглинками. Преобладают глинистые породы (Предкавказье, Поволжье, Заволжье и другие). Большинство почвообразующих пород характеризуется карбонатностью и значительным содержанием пылеватых частиц (размер от 0,05 до 0,001 мм), последнее способствует значительному проявлению водной и ветровой эрозии.

Растительность. Естественная растительность степной зоны представляла собой разнотравно-ковыльные и типчаково-ковыльные степи. Среди первых основной фон составляли узколистные дерновинные злаки – ковыли, типчак, степной овёс, тимофеевка с широким участием разнотравья – шалфея, клевера, колокольчиков. Типчаково-ковыльные степи характеризовались менее мощной и разнообразной растительностью, основными представителями которой являлись низкостебельные перистые ковыли, тырса, типчак, житняк. Осоки, а также полыни – следствие залитого здесь дефицита влаги и засоления почв натрием. В настоящее время все массивы чернозёмных почв полностью распаханы. Естественная растительность сохранилась лишь на отдельных небольших участках заповедников («стрелецкая степь» в Курской области и другие). Единичных представителей естественной растительности можно встретить на непригодных для распашки участка ̶ по балкам, оврагом, крутым склонам.

Происхождение чернозёмов. Весь облик чернозёмов свидетельствует о богатстве их органическим веществом. В профиле этих почв выделяется мощный тёмноокрашенный (до чёрного) гумусовый, или гумусово-аккумулятивный слой (до 200 см), содержащий большое количество гумуса (до 700 т/га), с характерной зернистой и комковатой структурой. Чернозёмы благодаря мощному гумусовому слою с водопрочной зернисто-комковатой структурой являются почвами высочайшего природного плодородия, обладающие огромным запасом элементов питания. Отличными вводно-воздушными и физико-химическими свойствами. Без преувеличения, чернозёмы – лучшие почвы планеты. Чернозёмная зона всегда была важнейшим регионом производства товарного зерна в России. Необъятные просторы чернозёмных степей всегда привлекали внимание исследователей. Поэтому неслучайно, что именно в результате изучения чернозёмных почв В.В. Докучаев в труде «Русский чернозём», по существу, сформулировал основные идеи (1883 г.) о генезисе почвы как природного образования.

Первые научные положения происхождении чернозёма имеются ещё в трудах М.В. Ломоносова (1763 г.), который писал: «Итак, нет сомнения, что чернозём не первообразная и не первозданная материя, но произошёл от согнития животных и растущих тел со временем».

По вопросу образования чернозёмов были высказаны различные точки зрения, которые можно объединить в три группы: гипотезы о морском происхождении чернозёмов, теории болотного образования чернозёмов, теория растительно-наземного происхождения.

Гипотезы о морском происхождении чернозёмов и высказаны первыми исследователями этих почв, рассматривавшими чернозём, как морской ил, оставшийся после отступления Каспийского и Чёрного морей.

Сторонники теорий болотного образования чернозёмов считали, что в периоды покровных оледенений чернозёмная зона представляла собой тундровые сильнозаболоченные пространства, расположенные перед ледников (Э.Н. Эйхвальд, 1850 г.; Н.Д. Борисяк, 1852 г.). При последующем потеплении в условиях дренирования территории шёл процесс энергичного разложения болотной и тундровой растительности.

Теории растительно-наземного происхождения чернозёма связывают их образование с поселением и развитием лугово-степной и степной травянистой растительности.

Наиболее полное и завершающее развитие теория растительно-наземного образования чернозёмов получил в работе В.В. Докучаев «Русский чернозём». В.В. Докучаев рассматривал образование чернозёмов как результат накопления в породе перегноя «…от согнивания травянистой степной, а не лесной растительности как результат тесного взаимодействия климата. Возраста страны, растительности, рельефа местности и материнских пород».

В образовании чернозёмов В.В. Докучаев подчёркивал разностороннюю роль климата, который определял не только тип растительности, но и темп развития (годовой прирост), скорость и направление процессов разложения.

В.Р.Вильямс рассматривал происхождение чернозёмных почв как результат развития дернового процесса под луговыми степями черноземной зоны, где ведущим процессом почвообразования является гумусоаккумулятивный процесс, обуславливающий развитие мощного гумусового горизонта (А), накопления элементов питания растений и оструктуривания профиля.

Процесс чернозёмообразования имеет ряд особенностей. Для него характерно ежегодное поступление большого количества органических остатков травянистых растений (100 ̶ 200 ц на 1 га), из них на долю корней приходится 40 ̶ 60%. Органические остатки обладают высокой зольностью, богаты азотом и основаниями. Таким образом, в биологических круговорот веществ поступает ежегодное количество азота и зольных элементов (600 ̶ 1200 кг на 1 га).

Разложение травянистых остатков и процесс гумификации протекают в благоприятных условиях, которые создаются в этой зоне. Процесс гумификации происходит весной и ранним летом при наличии достаточного количества тепла и влаги, затем этот период сменяется летним осушением, что способствует сохранению и накоплению гумуса.

Гумус в чернозёмах прочный, слабо поддаётся минерализации. Образование гумусовых веществ протекает в массе почвы до глубины проникновениях корневых систем в слабощелочной или нейтральной среде. Преобладающая форма гумусовых веществ в чернозёмах – гуминовые тёмноокрашенные кислоты. Они быстро нейтрализуются кальцием растительных остатков и карбонатов почвообразующей породы, поэтому не оказывают разрушающего действия на минеральную часть почвы. Отсутствие промывного водного режима, богатство почвы и породы кальцием способствуют закреплению гумусовых веществ в верхних горизонтах.

Образующиеся гуминовые кислоты взаимодействуют с минеральными коллоидами, что способствует образованию водопрочной комковато-зернистой структуры почвы в слое максимального развития корней.

Классификация чернозёмов. Тип чернозёмных почв подразделяется на подтипы: оподзоленный, выщелоченный, типичный (формируется в зоне лесостепи), обыкновенный, южный (в степной части зоны). Каждому подтипу чернозёмов свойственна самостоятельная подзона. Подзоны чётко прослеживаются с севера на юг, особенно в европейской части.

Строение профиля чернозёмов. В строении профиля всех подтипов черноземов имеются общие признаки, характерные для черноземного типа.

Первый признак – в профиле чернозёмов выделяют тёмноокрашенный гумусовый слой (от 50 до 100 см); у некоторых видов чернозёмов он может достигать 150 ̶ 200 см.

Второй признак характерный для строения чернозёмов – слабая дифференциация профиля на генетические горизонты. Мощный гумусовый слой постепенно переходит в почвообразующую породу. Однако гумусовый слой на всем протяжении имеет неодинаковую окраску, поэтому его подразделяют на несколько горизонтов: А – гумусовый горизонт чёрного или тёмно-серого цвета; В₁ – переходный гумусовый горизонт. Мощность горизонтов А+В₁ составляет общую мощность гумусового слоя. Ниже расположен горизонт В₂ – гумусовых затеков.

У чернозёмов оподзоленных и выщелочных ниже В₂ залегает иллювиальный горизонт В₃ выщелоченный от карбонатов, постепенно переходящий в почвообразующую породу С, в которой на глубине 130 ̶ 150 см находится скопление карбонатов в виде известковых трубочек и журавчиков.

В отличие от выщелоченных чернозёмов оподзоленные имеют в гумусовом слое признаки оподзоливания в виде кремнезёмистой присыпки по граням структурных отдельностей (в В₁). Кремнезёмистая присыпка – главный отличительный морфологический признак оподзоленных чернозёмов, она придает профилю пепельный оттенок.

Третий признак, свойственный профилю чернозёмов, ̶ наличие зернистой (в целинных чернозёмах) и зернисто-комковатой структуры в верхней части гумусового слоя, переходящей затем в нижней части в крупнокомковатую.

В профиле целичных чернозёмов выше поверхности почвы обычно ещё выделяют слой степного войлока А₀ (наземная масса отмерших растений). На пахотных почвах выделяют пахотный слой А_п (верхняя часть горизонта А).

Состав и свойства чернозёмов. Чернозёмы содержат гумуса от 4 ̶ 9 до 10 ̶ 13 % и более. Запасы его составляют от 270 до 750 т на 1 га. По профилю почв он убывает постепенно. В гумусе чернозёмов преобладают гуминовые кислоты (гк:фк составляет 1,5 ̶ 3) они преимущественно связаны с кальцием. Отличительной особенностью чернозёмов является отсутствие в профиле почвы изменений механического и минералогического состава. Суглинистый механический состав и высокое содержание гумуса обуславливают высокую ёмкость поглощения (50 ̶ 80 мг.экв на 100 г почвы). В составе обменных катионов преобладает кальций и магний. Степень насыщенности чернозёмов основаниями достигает 85-100%, в верхней части профиля pH составляет 6,0 ̶ 7,5 и только в горизонте скопления карбонатов (вк) pH = 7,5 ̶ 8,5. Чернозёмы обладают высокой водопроницаемостью и влагоёмкостью, а также хорошей аэрацией. Они способны удержать в слое 0 ̶ 150 см до 500 мм влаги, то есть все годовое количество осадков.

Сельскохозяйственное использование чернозёмов

Чернозёмная зона – главный земледельческий район России, без преувеличения её можно назвать житницей страны. Здесь выращивают основные зерновые, технические и масличные культуры: озимую и яровую пшеницы, кукурузу, сахарную свеклу, подсолнечник, лён-кудряш и многие другие. Это районы широко развитого животноводства и плодоводства. О степени сельскохозяйственного использования почв зоны можно судить по следующим показателям: пашня занимает 65 ̶ 70%, сенокосы – 6%, пастбища и выгоны - 13%. Основной задачей при таком интенсивном использовании чернозёмов является сохранение и повышение их плодородия.

Процессы плоскостной эрозии, вызывающие смыв верхнего наиболее плодородного слоя, резко снижает плодородие чернозёмов, ухудшая их водный, питательный и микробиологический режимы, а также физико-химические и физико-механические свойства. При остром дефиците осадков главными мероприятиями становятся накопление влаги и правильное её использование (снегозадержание, агротехнические приёмы и другие). Все эти проблемы позволяют решить защитные лесные полосы – комплексное средство улучшения микроклимата, водного режима, как средство борьбы с эрозией. Значительно снижаются агрономические достоинства чернозёмов, в комплексе с которыми начинают развиваться солонцы и солоди (процесс осолонцевания чернозёмов). Чем выше солонцеватость чернозёмов, тем хуже их агрономические свойства. Поэтому мелиорация (гипсование) солонцов должна предусматривать в общем плане использование комплексных чернозёмных массивов.

Лесостепная зона характерна преимущественным развитием серых лесных почв с ареалами подзолистых у северных границ и черноземовидных у южных. Небольшие площади занимают болотные почвы и в качестве интразональных луговые дерновые. Общей закономерностью является нарастание содержания гумуса от 1 ̶ 2% у подзолов до 6 ̶ 7% у черноземовидных. Соответственно меняется тон, который служит основным признаком дешифрирования. Этому способствует и распашка территорий до 70 ̶ 80%. Поскольку оттенки тона и цвета меняются под влиянием рельефа, состава пород, влажности и гумусированности, структура почв часто пятнистая или полосчатая. Осложнение дают ареалы дефляции и смытости почв. Основным азональным фактором почвообразования здесь служит рельеф. Тон почв в общем случае темнеет от междуречий к днищам долин. Многовековое освоение лесостепей привело к сложным процессам антропогенной трансформации почв. Под вторичными лесами шла смена подзолообразования дерновым процессом. Многолетняя распашка истощила почвы, снизила их гумусность и привела к осветлению. Процессы водной и ветровой эрозии местами полностью уничтожили плодородный слой и вывели на поверхность субстрат. В городах и по берегам водохранилищ активизировались процессы подтопления и заболачивания.