15262 (Генезис чернозёма), страница 2

Примечателен химический состав травянистой растительности. Характерно высокое содержание белковых и других питательных веществ для травоядных животных веществ (углеводы, жиры и др.), что создает предпосылки для успешного существования первичных консументов.

Травянистая растительность накапливает в своей биомассе значительные количества зольных элементов (Са, Mg, К, Na, P и др.). Высокая зольность обеспечивает полную нейтрализацию всех кислот, образующихся при минерализации и гумификации, что наряду с климатическими особенностями, создает нейтральную и слабощелочную реакцию почв, почвообразующих пород и грунтовых вод.

Высокое содержание протеина в растительных остатках и нейтральная реакция среды благоприятствуют жизнедеятельности микробных форм микроорганизмов.

1. Генезис и строение чернозёмов

Все существующие гипотезы о происхождении русского чернозема можно разбить на следующие три группы: одни ученые допускают водное происхождение рассматриваемой нами почвы, другие - болотное, третьи - растительно-наземное. Паллас и Петцгольдт говорят, что чернозем образовался главным образом за счет прибрежных морских отложений, причем первый представлял себе эти отложения в виде болотного соленого ила, а второй - в форме продуктов разрушения третичных и меловых песчаников. Мурчисон же, напротив, полагает, что четвертичный период наша черноземная Россия была почти сплошь покрыта морем, по которому и разносились во взмученном состоянии те черные юрские глины, которые, по словам автора, довольно широко распространены к северу от северной черноземной границы; впоследствии этот ил осел как раз в районе черноземной полосы и преобразовался здесь в современный чернозем.

В.В. Докучаев считал образование черноземов результатом накопления в горной породе перегноя от согнивания травянистой степной, а не лесной растительности, при взаимодействии климата, возраста страны, растительности, рельефа и материнских пород.

В настоящее время утвердилась точка зрения, согласно которой черноземы являются почвами, развивающимися под многолетней травянистой растительностью лесостепи и степи в условиях непромывного или периодически промывного водного режима. Чернозем как тип почвообразования формируется в результате следующих ведущих процессов: дерновый процесс; образование и накопление гумусовых веществ (гумификация); выщелачивание и миграция простых солей; оглинивание почвенной массы.

Дерновый процесс наблюдается во многих почвах, однако наиболее ярко он проявляется в черноземах, особенно в типичных и обыкновенных, где охватывает мощную толщу почвы.

Злаки и разнотравье с мощной корневой системой ежегодно дают 20 - 30 т/га органических остатков, причем большая их часть (65 - 75 %) приходится на корневую массу. Растительные остатки богаты белковым азотом, кальцием, магнием. Зольность опада составляет 7 - 8%. Опад разлагается при достаточном доступе кислорода, оптимальном увлажнении, без интенсивного выщелачивания в нейтральной среде.

Весной, когда в почве достаточно влаги, происходит быстрое разложение органического вещества. В летний засушливый период приостанавливается минерализация органических остатков, вследствие чего образуется и накапливается гумус. Питательные элементы аккумулируются в верхних горизонтах. Закреплению гумуса способствует кальций. Зимнее охлаждение и замораживание почв также способствуют накоплению гумуса, усложнению гумусовых веществ. В составе их доминируют гуминовые кислоты и гуматы кальция, что приводит к образованию водопрочной зернистой структуры. Большую роль в оструктуривании играют карбонатные почвообразующие породы, высокая зольность растительных остатков, насыщенность золы основаниями. Наиболее благоприятные условия черноземообразования характерны для южной части лесостепи.

Здесь создается максимальное количество растительной массы и в почвах складывается оптимальный гидротермический режим для интенсивной гумификации растительного опада и гумусонакопления (подзона типичных черноземов).

К югу от типичных черноземов постепенно нарастает дефицит влаги и уменьшается глубина проникновения корней в почву, уменьшается количество опада. Процесс гумусонакопления становится менее интенсивным, а углекислый кальций выносится на меньшую глубину (подзоны обыкновенных и южных черноземов).

К северу от типичных черноземов выпадает больше осадков, сильнее выносятся основания опада и СаСО₃. Образуются более кислые продукты превращения растительных остатков, которые участвуют в разложении минералов. В этих условиях возможно проявление некоторого оподзоливания почв (подзона выщелоченных и оподзоленных черноземов).

В черноземах процесс выщелачивания обязательно сопровождается явлениями вертикальной восходящей миграции солей в сухие периоды года. Это приводит к новообразованиям конкреций СаСО₃, CaS0₄ и легкорастворимых солей. Выщелачивание и миграция солей при непромывном водном режиме являются условиями формирования солевых иллювиальных горизонтов (белоглазка, гипс, легкорастворимые соли). Подобные условия характерны для каштановых почв, обыкновенных и южных черноземов. При периодически промывном водном режиме (черноземы оподзоленные, выщелоченные, типичные) складываются следующие условия: легкорастворимые соли и гипс вымываются за пределы почвы и коры выветривания, т. е. в грунтовые воды, а труднорастворимые карбонаты кальция остаются в профиле почвы и формируют иллювиально-десуктивный горизонт карбонатных новообразований (белоглазка, журавчики).

Главный генетический почвообразующий результат выщелачивания - формирование карбонатного профиля чернозема. Это карбонатный иллювиально десуктивный горизонт В_Са (С_Са), образующийся ниже гумусовых горизонтов А+АВ. Процессы выщелачивания сопровождаются растворением СаС0₃, переходом карбоната кальция в бикарбонат Са(НС0₃)₂ и дальнейшим осаждением извести в форме мучнистых скоплений СаС0₃ (белоглазки) и твердых конкреций (журавчиков). Содержание СаС0₃ здесь достигает 12 - 15%. Выше этого горизонта и глубже количество СаС0₃ снижается.

Следовательно, черноземы отличаются высокой карбонатностью, богатством извести в нижних горизонтах профиля. Почвенные растворы всегда насыщены Са(НС0₃)₂. Для растений-ацидофилов условия неблагоприятные.

Карбонатность профиля черноземов генетически связана с карбонатностью материнских пород. Широко распространенные лессовидные глины и суглинки всегда карбонатны, содержание в них СаСО₃ достигает 6 - 7%.

С процессами выщелачивания связано формирование в черноземах горизонта гипса и легкорастворимых солей B_CsSa (C_CsSa). Появляются друзы CaS0₄, прожилки легкорастворимых солей в слабозаметной форме и просто пропитка ими массы материнской породы. Образование иллювиального горизонта гипса и легкорастворимых солей происходит на глубине среднего многолетнего промачивания черноземов.

Строение черноземов. Все черноземы имеют общее генетическое строение профиля независимо от географического распространения (см. приложение)

А - гумусовый горизонт. Однородной темно-серой окраски иногда со слабым буроватым оттенком. Буроватый тон хорошо заметен только в южных черноземах. Интенсивность темного окрашивания увеличивается от южного чернозема через обыкновенные и типичные к выщелоченному тучному чернозему. В целинных и длительно залежных почвах могут формироваться горизонты А₀ (степной войлок) и А_д (дерновый горизонт), имеющий прекрасную зернистую структуру без порошистых фракций'. Горизонт А в пахотных черноземах разделяется на А_пах (пахотный горизонт) и А (подпахотный горизонт). Пахотный горизонт, как правило, имеет разрушенную структуру. Она глыбистая после распашки под зябь, после зимы становится порошистой. Ценные зернистые и комковатые фракции или практически отсутствуют. Подпахотный горизонт сохраняет строение целинных вариантов чернозема;

АВ - гумусовый переходный горизонт. Однородное гумусовое темно-серое окрашивание ослабевает. Горизонты А+АВ определяют мощность гумусового профиля. Она изменяется в широких пределах от 40 до 150 см. Горизонт имеет хорошо выраженную комковатую структуру;

В (ВС) - переходный горизонт. Неоднороден по окраске, с преобладанием бурых тонов. Встречаются затеки гумуса, гумусовые пятна. Неоднородность окраски создается также интенсивной перерытостью землероющими животными, наличием червороин и кротовин, обилием прожилок и мицелия карбонатов;

В_Са (С_Са) - десуктивно-карбонатный иллювиальный горизонт с обилием конкреционных новообразований извести в виде белоглазки, журавчиков и др. Общее накопление СаСО₃ достигает 10-14%. С глубиной количество извести уменьшается. Нижняя граница профиля чернозема определяется стабильным количеством СаС0₃, характерным для материнской породы;

B_СsSa (C_CsSa) - иллювиальный горизонт гипса и легкорастворимых солей. Он обнаруживается только в черноземах южных и обыкновенных. Хорошо промытые атмосферными осадками оподзоленные, выщелоченные и типичные черноземы этого горизонта не имеют;

С - почвообразующая порода.

Таким образом, общая мощность чернозема как типа почвообразования определяется горизонтами A+AB+B+B_Ca+C_Sa или А+АВ+В+В_Са. Она простирается до материнской породы С и составляет у разных подтипов от 150 до 450 см. Самые мощные в мире черноземы наблюдаются в районе Краснодара. Это выщелоченные и типичные подтипы. Кроме общей мощности всего профиля, обозначают отдельно мощность гумусовых горизонтов, А+АВ, нижняя граница которых совпадает с содержанием гумуса около 1,0%. В быту мощность чернозема ассоциируется с мощностью гумусовых горизонтов. В классификации принято видовое разделение на маломощные, среднемощные, мощные и сверхмощные черноземы именно по мощности А+АВ.

Типовое строение чернозема характерно для рода обычные. Другие черноземы имеют те или иные отклонения.

2. Классификация, диагностика и свойства чернозёмов

Черноземы степей России по биоклиматическим особенностям разделяются на четыре фации; для некоторых специфичны экологические особенности земледельческого использования (табл. 2).

Таблица 2 - Биоклиматическая оценка фаций черноземов по экологическим особенностям земледельческого использования

чернозём почва почвообразование

Черноземы южно-европейской фации характеризуются как почвы очень теплые, кратковременно и периодически промерзающие только в верхнем горизонте. Значительная толща чернозема в течение зимнего периода пребывает в активном состоянии. Это отличает их от всех других черноземов России. Территориально черноземы южно-европейской фации распространены в Краснодарском и Ставропольском краях, в Кабардино-Балкарии, Чечне, Ингушетии, Северной Осетии, на юго-западе Калмыкии и на юго-западе Ростовской области. За рубежом подобные черноземы встречаются в Молдавии, Румынии, Болгарии и Венгрии.

Важнейшим фациальным генетическим признаком черноземов южно-европейской фации является внутрипочвенное оглиниванне. В процессе почвообразования почвенная масса становится более глинистой, чем исходная материнская порода. Оглинивание генетически сближает южно европейские черноземы с умеренно-влажными почвами субтропического ряда. Необходимо отметить еще одну также субтропическую экологическую особенность черноземов: на них возможна промышленная культура типично субтропического растения - винограда, чего практически нет на черноземах других фаций.

Фациальность черноземов проявляется в неоднородности их кар бонатного профиля. Южноевропейская фация черноземов отличается повышенной карбонатностью. Известь присутствует уже в гумусовых горизонтах. Гумусовый профиль мицелярно-карбонатный, а содержание СаСО₃ в горизонте А+АВ является четким подтиповым диагностом при классификации черноземов этой фации.

По экологическим особенностям и потенциальному плодородию черноземы Предкавказья по праву считаются первыми в мире и превосходят черноземовидные почвы североамериканских прерий (бруниземы).