Вальков - Почвоведение

Необходимо четко представить, что фиксируемое современное со­ стояние гумуса в пахотных почвах далеко от истинного содержания в целинных черноземах (табл. 49). Как правило, дегумификации под­ верглось около 30 и даже 40% первоначального запаса органических веществ чернозема. На Азово-Кубанской равнине на старозалежных участках, которые можно встретить, например, около аэродромов, определение содержания гумуса показывает величины 5—7%, что близко к таковым, зафиксированным в конце XIX века В.В. Доку­ чаевым.

Таблица 49

Градации содержания гумуса в пахотных черноземах европейской части России (по А.А. Зенину, И.П. Стокозову и др.)

венные

Физико-химические свойства. Поглотительная способность чер­ ноземов отличается высоким уровнем: типичны величины для гори­ зонта А 35—40 мг-экв. на 100г почвы. Высокая емкость обмена опреде­ ляется, главным образом, вторичными глинистыми минералами типа монтмориллонита, каолинита и минералов иллит-монтморилонитовой группы. Поглотительная способность коллоидов органического проис­ хождения не превышает 20% от суммы поглощенных катионов. Имен­ но, примерно, на эту величину происходит уменьшение их количества по профилю черноземов. Высокая поглотительная способность — за­ лог прочного, но обратимого закрепления катионов в структуре ми­ неральных, органо-минеральных и гумусовых коллоидов. Поэтому

516 Почвоведение

черноземы могут удерживать и отдавать растениям элементы-биофи лы: К, Са, Mg, Na и многие другие, в том числе необходимые рас­ тениям микроэлементы.

Однако есть и другая сторона экологической оценки высокой поглотительной способности черноземов. Они способны прочно за креплять надолго, если не сказать навечно, элементы-загрязните ли — тяжелые металлы и радионуклиды. Поглощение этих эле ментов коллоидами исключает их из свободной водной миграции в ландшафтной среде. Однако корневые системы растений могут по­ глощать катионы загрязнителей, перераспределяя их в трофических цепях питания.

Благоприятен для общей экологической ситуации состав погло­ щенных катионов. На долю кальция приходится 80—90% от емкости поглощения, количество магния около 10%), натрия менее 3—5%. В выщелоченных и оподзоленных черноземах фиксируется незначи­ тельное количество водорода. Подобный естественно сложившийся расклад катионов гарантирует оптимальные агрохимические свойства черноземов, хорошие физические свойства и структурность профиля, а также реакцию среды, близкую к нейтральной.

Физические и водно-физические свойства черноземов. Все под­ типы черноземов хорошо впитывают влагу выпадающих осадков. Это связано с хорошей оструктуренностью и оптимальными физи­ ческими свойствами, обусловливающими легкую фильтрацию грави­ тационной влаги. Механические элементы скоагулированы в проч­ ные микроагрегаты, преобладающая часть которых по размеру от­ носится к песчаной и крупнопылеватой фракциям, составляющим в сумме 65—80% от веса. Целинные почвы имеют зернистую (гори­ зонт А) и зернисто-комковатую (горизонт АВ) структуры. Однако выраженность структурных агрегатов неодинакова. Она более чет­ ка у выщелоченных и типичных черноземов. Водопрочность струк­ туры высокая.

Черноземы обладают высокой влагоудерживающей способностью, но характеризуются низким диапазоном активной влаги. Из общего количества почвенной влаги (750 мм), которую они способны удер­ живать в двухметровом слое почвы, только менее 50% относятся к категории активной или продуктивной влаги. Но и этого ее количе­ ства оказывается вполне достаточно для получения высоких урожаев сельскохозяйственных растений. Однако следует иметь в виду, что

указанный запас почвенной влаги в черноземах может находиться только при условии насыщения их до наименьшей влагоемкости на глубину не менее двух метров. Черноземы не всегда содержат в сво­ ем профиле такое количество влаги. Поэтому главной задачей земледелия является применение такой агротехники, которая направлена на максимальное накопление и рациональное использование осеннезимних осадков.

Использование земельного фонда. Черноземная зона — важней­ ший земледельческий район страны. Половина пахотных почв пред­ ставлена черноземами. Здесь выращивают зерновые, технические и масличные культуры: озимую и яровую пшеницы, кукурузу, сахар­ ную свеклу, подсолнечник, лен-кудряш и многие другие. Это районы широко развитого животноводства и плодоводства. Черноземы зани­ мают следующую долю в общей структуре земельных угодий нашей страны: пахотные почвы — 50%, сенокосы — 15%, пастбища и вы­ гоны — 5%, леса и кустарники — 0,6%.

Важнейшая задача сельскохозяйственного производства на черно­ земных почвах — правильное использование их высокого потенци­ ального плодородия, предохранение гумусового слоя от разрушения. Основные пути в решении этой задачи — рациональные приемы об­ работки, накопления и правильного расходования влаги, внесение удобрений, улучшение структуры посевных площадей, введение вы­ сокоурожайных культур и сортов, борьба с эрозией.

3.5 .4 . Б рунизем ы

Бруниземы или черноземовидные почвы прерий распростране­ ны на Центральных равнинах Северной Америки, к югу от Великих озер. Эти оригинальные почвы в разных частях своего зонального распространения граничат с серыми и бурыми лесными почвами и черноземами.

На Дальнем Востоке России, на террасах рек Зеи и Бурей, под лугово-степной злаково-бобово-разнотравной растительностью фор­ мируются почвы, близкие к бруниземам и называемые здесь лугово­ черноземными почвами, а сами ландшафты известны как Амурские прерии. Почвы же контактируют с бурыми лесными.

Бруниземы связаны с умеренно-теплым и относительно влажным климатом. Типичные значения осадков 800—900 мм с колебаниями

вразных частях прерий от 600 до 1150 мм, температурой июля 25°, января около 0 °С. Приток влаги в прериях намного превы­ шает самые влажные и теплые места черноземной зоны России, районы вокруг Краснодара, где количество выпадающих осадков около 650 мм.

Почвы не промерзают, морозные зимы редки, среднегодовая тем­ пература 8—12 °С. Коэффициент увлажнения около 1,0 и даже не­ сколько выше для всего года и только в отдельные летние месяцы может опускаться до 0,7. Е.В. Рубилин назвал районы распростране­ ния бруниземов зоной «климатической луговости». И действительно,

вестественном состоянии прерии были самыми высокопродуктивны­ ми травянистыми зональными биоценозами на Земле.

Растительный покров прерий отличается значительным участием двудольного разнотравья и равномерным развитием в течение лета, т. е. отсутствием периода покоя, вызываемого сухостью. Весь флори­ стический состав прерий, начиная со злаковой флоры, чрезвычайно отличен от состава евроазиатских степей и общими являются толь­ ко пырей, ковыль и аристида. Характерным доминирующим злаком является бородач. Все это пышное разнотравье образовывало густой сомкнутый покров, местами в рост человека и обеспечивало жизнь миллионным стадам бизонов.

Почвообразование в бруниземах определяют следующие про­ цессы.

Гумусообразование с формированием фульватно-гуматного ча­ стично ненасыщенного основаниями гумуса, образующего мощный гумусовый профиль.

Выщелачивание легкорастворимых солей за пределы почвы и коры выветривания с остаточным накоплением СаСОэ в нижних слоях и образованием иллювиального горизонта ССа.

Оглинивание средней части профиля брунизема по монтмориллонитовому типу с образованием иллита и высвобождением свободных окислов железа, придающих почвам буроватые тона. Типична также слабая эвювиально-иллювиальная дифференциация профиля по типу лессиважа. Все это формирует мощный переходный гумусово-текстур­ но-иллювиальный горизонт ABti.

Псевдооглеевые явления в средней и нижней части профиля, по­ явление новообразований соединений железа и марганца мелкого кон­ креционного и пятнистого типа.

Часть III. Классиф икация, геогрАфия, свойства и использование почв

Профиль брунизема в обобщенном виде представляет горизонты: At (0—45) + ABti (45—150) + Bg (150—180) + ССа (глубже 180 см). Профиль типичного брунизема, не подвергавшегося распахива­ нию, представляет собой следующее: под слоем дернины располага­ ется очень темно-бурый, почти черный, но с ясным буроватым оттен­ ком, гумусовый горизонт А, мощностью около 30—40 см. Он имеет пороховидную или мелкозернистую структуру, несколько укрупняю­ щуюся с глубиной. Ниже идет обычно темно-бурый, несколько уплот­ ненный иллювиальный и текстурный горизонт Bti, имеющий хорошо выраженную комковатую структуру, с глубиной структурные отдель­ ности укрупняются; по граням структурных отдельностей окраска в некоторых разрезах значительно темнее, чем внутри них, что говорит о передвижении в этот горизонт растворимых гумусовых веществ из более верхнего слоя. Этот бурый, уплотненный, лишенный карбона­ тов горизонт доходит до глубины 150—160 см. В пределах горизон­ тов At и Bt весьма обильны ходы червей. Некоторые почвы сплошь сложены капролитами червей, особенно в гумусовом и верхней части

иллювиального горизонта.

На глубине 150—180 см в некоторых почвах прерий наблюдаются выделения карбонатов, но весьма часто карбонатный горизонт отсут­ ствует и вскипание начинается лишь в материнской породе. Реакция слабокислая в верхних горизонтах, приближается к нейтральной (pH 6,6) в нижней части профиля. Распределение по профилю илистой фракции подвижного железа, а также железа и алюминия в валовом анализе указывает на слабое вымывание этих компонентов. Кальций, и в меньшей степени магний, также вымываются из верхних горизон­ тов. В верхней части профиля значительную долю в поглощающем комплексе (свыше 30% от суммы поглощенных катионов) составляет водород. Книзу степень ненасыщенности падает. Однако сколько-ни­ будь заметного разрушения поглощающего комплекса в бруниземах не обнаруживается, так как по всему профилю сумма поглощенных катионов остается почти постоянной и высокой. Содержание гумуса в верхнем горизонте бруниземов колеблется в широких пределах. В наиболее многогумусных почвах штатов Висконсин и Айова содержа­ ние гумуса 9—10%. В юго-западной части зоны бруниземов в штате Миссури преобладают малогумусные бруниземы, хотя и с глубоким проникновением гумуса по профилю.

5 2 0 П о ч в о в е д е н и е

Сгк‘-СФК близко к единице. В горизонте ABti содержание гумино­ вых кислот уменьшается при увеличении количества фульвокислот, связанных с R20 3.

Бруниземы обладают высоким естественным плодородием и широ­ ко используются в сельском хозяйстве. На этих почвах расположен так называемый «кукурузный пояс» США. Кукуруза и травы явля­ ются основой высокоразвитого молочно-мясного животноводства.

Очень часто прерии Великих равнин США приводят в качестве негативного примера повсеместной распашки бруниземов. В 30-е гг. прошлого века возникшие здесь пыльные бури поставили страну на грань национальной катастрофы. Глубокая научная обоснованность почвозащитного земледелия и землепользования, закрепленная стро­ гим законодательством и государственным регулированием, позволи­ ло превратить земледельческие регионы прерий в экологически опти­ мальные ландшафты.

3.5.5. К а ш та н о в ы е п о ч в ы

К югу от черноземных степей простираются сухостепные простран­ ства с каштановыми почвами: от низовий Дуная до Монголии и Китая. Каштановые почвы распространены на юге Молдавии и Украины, по побережью Черного и Азовского морей, в Восточном Предкавказье, в Среднем и Нижнем Поволжье, Казахстане, южной части Запад­ ной Сибири (Кулунда); отдельными массивами каштановые почвы встречаются и Средней Сибири (Минусинская впадина, Тувинская котловина) и Забайкалье. Встречается сухая степь на севере Испа­ нии и на западе США.

Условия почвообразования. Каштановые почвы формируются в сухом континентальном климате с теплым засушливым продолжитель­ ным летом и холодной зимой с незначительным снежным покровом. Средняя годовая температура воздуха 9°С в европейской и 2—3°С в азиатской части. Соответственно изменяется средняя температура ян­ варя от -5 до -25° и июля от +20 до +25° С. Сумма температур выше 10° С составляет 3300—3500° в западной части зоны и 1600—2100° в восточной. Осадков выпадает мало: на севере зоны — 350—400 мм, в центре — 320—350 мм и на юге около 250—300 мм. Коэффициент увлажнения в южной части зоны составляет 0,25—0,30, в централь­ ной — 0,30—0,35, в северной — 0,35—0,45. В наиболее засушливые

участия фульвокислот. Если в верхней части гумусового горизонта гумус фульватно-гуматный, то в нижней —гуматно-фульватный. За­ пасы гумуса в профиле ограничены — 90—160 т/га. Мощность гуму­ сового профиля не превышает 60 см.

Выщелачивание и миграция простых солей детерминируется го­ сподством непромывного водного режима. Все осадки от дождей и таяния снега остаются в профиле почв и не поступают в грунтовые воды. При этом все простые соли, существовавшие в материнской породе, а также образующиеся в результате минерализации высоко­ зольных растительных остатков сухостепной растительности, остают­ ся замкнутыми в пределах почвы и коры выветривания и имеют тен­ денцию постоянного накопления за счет внутрипочвенного выветри­ вания первичных минералов. В результате явлений выщелачивания и миграции легкорастворимых солей в каштановых почвах формируют­ ся два четко дифференцированных солевых горизонта: карбонатный иллювиально-десуктивный (ВСа) и иллювиальный горизонт простых солей и гипса (BCsSa)- Нижняя граница солевого профиля находится на глубине 150—200 см.

Солонцовый процесс в разной степени интенсивности и распро­ страненности постоянно сопровождает каштановые почвы. При раз­ ложении растительных остатков, особенно полынных группировок, образуется большое количество щелочных солей, в первую очередь натрия. Это служит причиной развития солонцеватости. Наложение солонцового процесса на зональное проявление дернового процесса и гумификации —одна из важнейших особенностей в зоне каштановых почв. Солонцовый процесс обусловлен внедрением в почвенные кол­ лоиды обменного натрия. Это приводит к образованию соды, почва приобретает щелочную реакцию, возникают свойства солонцеватости. Подвижность коллоидов в водной среде солонцеватых почв приводит к элювиально-иллювиальной дифференциации минеральной массы в гумусовых горизонтах. Каштановые солонцеватые почвы обедняются илом в горизонте А и обогащаются им в горизонте АВ.

Формирование комплексности почвенного покрова — характер­ ная черта каштановых почв. Основные причины комплексности: ми­ крорельеф, различный характер увлажнения и солонцового режима, солонцеватость почв, вынос землероями на поверхность засоленно­ го грунта и, как следствие, пятнистая неоднородность почв и расти­ тельности. Как правило, главные составляющие комплекса таковы:

каштановые почвы, солонцы каштановые, лугово-каштановые почвы. Наиболее ярко комплексность проявляется в почвах восточно-евро­ пейской и казахстанской фации.

Явление оглинивания можно считать фациальной особенностью только каштановых почв Северного Кавказа. Проявляется оглинива­ ние повышенным содержанием илистых частиц в почве по сравнению с материнской породой (табл. 50). Во всех каштановых почвах наблю­ даются высокие коэффициенты накопления ила в горизонте В. Это явление не только следствие солонцеватости, так как повышенным содержанием ила характеризуются и не солонцеватые почвы. Кроме того, в большинстве случаев увеличение количества ила по сравне­ нию с материнской породой происходит и в самом верхнем горизон­ те А, откуда при солонцовом процессе вымываются коллоидные ча­ стицы. Общая тенденция каштановых почв Северного Кавказа — в поверхностных горизонтах явления оглинивания более интенсивны, чем элювиальных вынос глинистых частиц вследствие солонцевато­ сти. В табл. 50. каштановые почвы Восточного Предкавказья сравни­ ваются с почвами Поволжья (умеренная восточноевропейская фация).

Таблица 50

5 2 4 П о ч в о в е д е н и е

У последних количество ила в профиле в сравнении с материнской породой не увеличивается. Некоторое обогащение илистыми частица­ ми горизонтов В| ИВ2компенсируется убылью из верхнего горизонта Аь то есть наблюдается только перераспределение ила в профиле.

Тип каштановых почв состоит из следующих генетических гори­ зонтов:

А — гумусово-аккумулятивный горизонт каштанового цвета с се­ роватым или коричнево-серым оттенком. В естественном состоянии структура мелкозернисто-порошистая, часто с поверхности слоеватая. При распашке становится глыбистой и порошистой. Мощность горизонта 15—30 см.

АВ —гумусовый переходный горизонт светлее предыдущего, серо­ буроватый, каштановый с признаками призмовидности. Обычно вски­ пает от НС1. Нижняя граница горизонта 45—60 см.

В — переходный горизонт неоднородно-окрашенный с гумусированными пятнами и языками. Неоднородность окраски усиливается пятнами кротовин, гумусированными ходами червей и новообразова­ ниями карбонатов. Мощность горизонта около 10 см.

Вса (ССа) — иллювиальный десуктивно-карбонатный горизонт, пропитан карбонатами кальция. Новообразования карбонатов вы­ деляются в виде обильной белоглазки, прожилок или мучнистых скоплений. Нижняя граница горизонта прослеживается до глубины 100—150 см.

BCs (Ccs) — иллювиальный горизонт скопления гипса и легкорас­ творимых солей. Выделения карбонатов редкие. Гипс в виде друз, гнезд, прожилок. В нижней части горизонта могут появляться выде­ ления легкорастворимых солей. Нижняя граница профиля располо­ жена на глубине 180—250 см.

С — материнская порода различного генезиса.

Следовательно, тип каштановых почв определяют гумусовые го­ ризонты А+АВ и солевые горизонты BCa+BCs. Мощность гумусового профиля всего около 50 см, профиля почвы в целом около 200 см.

В эколого-генетической классификации тип каштановых почв раз­ деляется на подтипы в соответствии с содержанием гумуса и мощнос­ тью гумусовых горизонтов: темно-каштановые, каштановые и светлокаштановые почвы (рис. 13). Наиболее распространены роды: обыч­ ные, карбонатные, солонцеватые, солончаковатые.