Чернозем обыкновенный

Биоклиматически черноземы обыкновенные приурочены к умеренно засушливым степям с коэффициентом увлажнения 0,7-0,8 и занимают срединное положение в зональном распространении черноземов.

Генетический профиль определяют следующие горизонты (Путеводитель..., 2008):

А 0-40 см (Апах 0-20, А 20-40) - гумусово-аккумулятивный по фуль-ватно-гуматному типу.

АВ 40-75 см - гумусово-аккумулятивный переходный.

ВС 75-85 см - гумусовый переходный и иллювиально-дессуктивный карбонатный.

ССа 85-250 см - иллювиально-дессуктивный карбонатный горизонт в материнской породе.

Ccs с 250 см - иллювиально-гипсовый не четко выраженный в материнской породе.

Карбонатность, обилие свободного СаСОз - отличительные черты строения черноземов обыкновенных. Прежде всего, профиль почвы обнаруживает вскипание по НС1 с поверхности, что характерно практически для всех черноземов предкавказских, или в гумусовом горизонте АВ, часто встречается у североприазовских черноземов. Экологическая глубина появления СаСО3 не оказывает влияния плодородия чернозема, тем более типичная сезонная и годовая динамичность начала вскипания от НС1, а в почвенных растворах по всему профилю безраздельно господствует бикарбонат кальция, Са(НСО3)2 (Вальков и др., 2008).

В средней части профиля на срезе высыхающей почвы появляются выцветы карбонатов, называемые псевдомицелием, или карбонатной плесенью. Ниже гумусового горизонта, в материнской породе, наблюдаются конкреции карбонатов в виде мучнистой белоглазки, а также карбонатов. При раскопках почв этот горизонт всегда привлекает внимание своей внешней необычностью, разнообразием тонов в окраске от карбонатных и биологических новообразований (гумусовые пятна, кротовины, черворои-ны белоглазка, прожилки СаСО3) (Вальков и др., 2008).

Физические свойства черноземов обыкновенных характеризуются достаточной водо- и воздухопроницаемостью и высоко влагоемкостью гумусового горизонта Общая порозность верхней части профиля 50-54%, нижней - 43-49%. Полевая влагоемкость составляет в горизонте А 33-38%, в горизонте В - 31-32%. В верхних горизонтах, имеющих неплотное сложение, объемный вес равен 1,10-1,25 г/см3, в нижних, более плотных, 1,35-1,45 г/см3 (иногда 1,50 г/см3), а еще глубже в почвообразующих породах - 1 50-1,60 г/см3 (а в структурных глинах до 1,70 г/см3). Максимальная гигроскопичность варьирует по профилю от 9,5 до 12%, а влажность завядания (т.е. недоступный растениям «мертвый» запас влаги) - от 14,5 до 18%. Такая значительная величина максимальной гигроскопичности и соответственно влажности завядания является отрицательным свойством описываемых черноземов. Однако благодаря сравнительно высокой полевой влаго-емкости возможный запас продуктивной влаги в верхней части профиля довольно значителен и достигает в пахотном слое 18-19%, в горизонте В -13-16% (Казеев и др., 2004; Вальков и др., 2013).

Микроморфология черноземов Предкавказья отличается следующими чертами (Соляник, 2003). Микросложение почвенной массы горизонта А представляет собой агрегаты простого строения, напоминающие фрагменты величиной 1-10 мм2, периферия которых расчленена крупными порами и, в меньшей степени, трещинами на «сегменты». «Сегменты» обычно не отделены от основного агрегата и имеют размеры 0,1-1,0 мм2. Края агрегата обычно гладкие, округлой, реже ломаной формы. Порозность средней части агрегатов в несколько раз меньше, чем по их краям. Межагрегатные поры в значительной части крупные (более 100 мк), часто меняющие направления.

В горизонте В, микросложение в общих чертах остается прежним, но появляются зоны площадью 3-7 мм с скоагулированной почвенной массой и типичными овальными агрегатами величиной 100-500 мк. Здесь преобладают средние и мелкие поры (меньше 100 мк), инкрустированные микро-зернистым и игольчатым кальцитом. Внутриагрегатная порозность продолжает оставаться слабовыраженной. Еще глубже скоагулированность почвы возрастает, и в горизонте ВС большая часть почвенного мелкозема представлена настоящими округлыми агрегатами с четкими краям. Имеющиеся агрегаты фрагментарного типа становятся более пористыми. Почва в целом становится рыхлой, сильнопористой. Содержание кальцита в пустотах возрастает. В почвообразующей породе фрагментарность агрегатов и трещиноватость вновь возрастают. Почвенные пустоты иногда полностью заполнены мелкозернистым кальцитом. Железистые новообразования представлены в виде коричневых, бурых и оранжевых зерен и пятен величиной 50-100 мк. Железистое вещество либо пропитывает почвенную массу, либо образует угловатые зерна. Единично встречаются стяжения величиной до 300 мк, а также ортштейны концентрическо-слоистого строения. Содержание железистых новообразований иногда достигает 40-70 шт./см2, нередко встречаются разрушенные, с глубиной их характер и количество меняются мало.

Распространение по всему профилю почвы железистых новообразований говорит в пользу гипотезы о прохождении в пошлом наших степей луговой стадии (Гаврилюк, 1955). Микро- и мелкозернистый кальцит распространен широко в порах.

Кальцит в верхнем горизонте встречается единичными кристаллами. В начале горизонта В появляются небольшие скопления микрозернистого кальцита с величиной зерен около 5 мк и отдельные крупные кристаллы до 20-100 мк. С глубины 80 см содержание карбонатов резко возрастает в виде кристаллов разной величины внутри почвенной массы и в виде инкрустации микрозернистого и игольчатого кальцита на стенках пор. В горизонте ВС и почвообразующей породе содержание СаСО3 возрастает еще более, и иногда мелкозернистый кальцит заполняет целиком даже крупные поры. Следует отметить, что в трещинах скопления кальцита почти не встречается (Вальков и др., 2002).

Гумус представлен двумя формами: мулль и модер. Первый встречается в виде сгустков в почвенной плазме величиной меньше 10 мк, не имеет четких границ, от бурого и коричневого до черного цвета. Модер - частицы примерно такого же размера, обычно черной окраски, с четкими границами, не взаимосвязанные с плазмой. При сравнительно небольших увеличениях гуматы и включения органических остатков совместно с выделениями окислов железа, сливаясь, придают почве коричневый и серый тона (Вальков и др., 2013).

Включения представлены срезами корешков, остатками ткани, с хорошо сохранившимся клеточным строением, обычно черной окраски, реже остатками почвенной фауны. Иногда включения бывают ожелезнены и в отраженном свете приобретают коричневую окраску. Содержание гуминов и включений с глубиной заметно уменьшается, но и в почвообразующей породе они встречаются в значительном количестве, причем гуматы - преимущественно в форме модер (Вальков и др., 2012).

Гумусовое состояние черноземов южно-европейской фации специфично и отличает их от черноземов других фаций. Черноземы содержат относительно невысокое количество гумуса в верхних горизонтах. Это первая особенность черноземов Предкавказья. Вторая особенность — глубокое проникновение гумусообразования, 100— 150 см типичные величины профиля А+АВ. Фракционный состав характеризует третью особенность гумусообразования. Черноземы южно-европейской фации имеют повышенное количество фульвокислот (ФК), а в нижних горизонтах почвы фульвокис-лоты преобладают над гуминовыми (ГК). Повышенное количество фульвокислот не означает, что они преобладают над гуминовыми: просто в верхней части профиля отношение ГК:ФК около 1,5—1,7, тогда как это отношение в других фациях черноземов всегда более 2,0 (Путеводитель..., 2008; Вальков и др., 2008).

В составе гумуса гуминовых кислот содержится 34—45% от общего гумуса, фульвокислот — около 20, нерастворимого остатка (гумина) 35— 50%. В составе гуминовых кислот основное количество приходится на фракцию, связанную с кальцием в сложных формах соединений, значительно меньшее — на фракцию, связанную с глинистыми минералами и устойчивыми полуторными окислами (Вальков и др., 2008).

Необходимо отметить также значительное участие в составе гумуса негидролизуемого остатка или гумина, почти 50% от общего количества органического вещества. Гумус в целом — это потенциальная кладовая азота и многих других биофильных элементов. Их доступность после ферментативной минерализации располагается по гумусовым фракциям в следующем порядке: водорастворимый гумус, фульвокислоты, гуминовые кислоты и гумин. В аналогичном возрастающем порядке располагается и средний возраст гуминовых веществ: от десятков лет у фульвокислот до сотен лет у гумина. Процессы его минерализации протекают весьма мед ленно, вследствие чего огромная часть валового азота и биологически активных веществ, входящих в состав гумуса, бывает, недоступна растениям. Вот азотная агрохимическая оценка черноземов южно-европейской фации: мало содержится минеральной (0,7—10,6 мг/100 г) и легкогидролизуемой (13,3— 17,6 мг/100 г) фракций, больше — трудногидролизуемой (29,6— 37,2 мг/100 г). Основная часть азотного фонда представлена негидролизуемой фракцией (145,3—193,2 мг/100 г), которая практически не участвует в питании сельскохозяйственных культур (Новиков, 2001).

Основные почвообразовательные процессы заключаются в следующем (Вальков и др., 2008):

Образование и накопление фульватно-гуматного насыщенного кальцием гумуса (Сгк:Сфк 1,5-2,4) в горизонтах А+АВ под воздействием в прошлом лугово-степной растительности и сельскохозяйственных растений современности. Высокая культура земледелия определяет квазиравновес-ное гумусовое состояние при низком его содержании.

Выщелачивание легкорастворимых солей за пределы профиля почвы до грунтовых вод. Миграция карбонатов в почвенном профиле с неполной декарбонизацией гумусовых горизонтов, образованием мицелия СаСОз в горизонте А+АВ и накоплением новообразований белоглазки и прожилок в горизонте ССа.

Слабое оглинивание средней части почвенной толщи с накоплением гидрослюд, смектитовых минералов и каолинита.

Для профиля чернозема характерны (Вальков и др., 2008):

Высокие запасы гумуса (около 450 т/га) при малой гумусности горизонта А.

Высокая потенциальная обеспеченность соединениями азота, фосфора и калия при богатстве зольными элементами.

Значение pH в горизонте А 7,5-8,0, в горизонте АВ и Сса - 8,0-8,5. Типична бикарбонатно-кальциевая природа повышенной щелочности.

ЕКО около 35-45 м.-экв/100г, соотношение Са2+: Mg2+=5:1. Насыщенность 100%, количество ЬГ менее 2% от ЕКО

Отсутствие дифференциации по генетическим горизонтам компонентов алюмосиликатного состава почвенной массы.

Карбонатный профиль в подавляющем большинстве видов начинается с поверхности.

К физическим характеристикам чернозема обыкновенного относится:

Зернисто-мелкокомковатая и комковатая структура гумусовоаккумулятивного горизонта.

Рыхлое и слабоуплотненное экологически оптимальное сложение профиля: плотность А - менее 1,35 г/см, АВ - 1,35-1,45 г/см.

Благоприятная порозность (45-60%), хорошая водопроницаемость, отсутствие явлений избыточной переувлажненности. Влажность чернозема в апреле месяце на уровне полевой влагоемкости может обеспечить урожай пшеницы 25-30 ц/га, без дождей летнего периода.

Тяжелосуглинистый гранулометрический состава и легкоглинистый гранулометрический состав преобладает.

Высокая и глубоко проникающая в толщу почвы и почвообразующей породы биологическая активность. Следы землероющих животных в виде кротовин и червороин наблюдаются до глубины 220-250 см, правда, это скорее признаки реликтовости прошлых степей. Типичное обилие мезофауны (Вальков и др., 2008).

Черноземы отличает высокий уровень плодородия для культур диапазона нейтральной и слабощелочной реакции среды. Неограниченная мощность корнеобитаемой толщи с оптимумом водно-физических характеристик и потенциального запаса элементов питания. Возможна высокая продуктивность озимой пшеницы, ячменя, подсолнечника, кукурузы, сахарной свеклы, клещевины, бахчевых культур, люцерны, овощных растений и др. Хорошо удаются плодовые насаждения, особенно на склонах северной экспозиции и водоразделах. Возможна культура укрывного винограда. Естественное плодородие чернозема во многом зависит от погодных условий текущего года и культура земледелия (Вальков и др., 2013).

Для черноземов характерна высокая биологическая активность (Вальков и др., 1989; 1999, 2002, 2008, 2013; Казеев и др., 1996, 2001, 2003, 2004; Даденко и др., 2014; Козунь и др., 2014; Мясникова и др., 2013, 2014). Для данных почв отмечается высокая ферментативная активность, которая снижается вниз по профилю. Снижение ферментативной активности связано с уменьшением гумусности и биогенности. Так же для неё характерна сезонная изменчивость: наибольшие значения характерны для весны и осени по сравнению с летом (Гончарова и др., 1990; Даденко и др., 2013, 2014). Для черноземов характерна высокая численность микроорганизмов, их количество так же постепенно уменьшается с глубиной из-за уменьшения органического вещества (Рыбалкина, 1957; Мишустин, 1984; Громыко, 1974).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >