ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Чернозем обыкновенный южно-европейской фации

ФАЦИИ

География, генезис и свойства черноземов обыкновенных

Большую часть почвенного покрова юга России составляют черноземы. Кроме того, черноземы имеют особое значение в сельском хозяйстве страны (Вальков и др., 2008).

В России черноземы занимают следующую долю в структуре земельных угодий: пахотными почвами представлены - 50%, сенокосами - 15%, пастбищами и выгонами - 5%, лесами и кустарниками - 0,6% (Добровольский, 1999; Вальков и др., 2008).

Важнейшей задачей сельскохозяйственного производства на черноземах является рациональное использование их потенциального плодородия, а так же сохранение гумусового слоя. Основными путями решения этой проблемы являются рациональные приемы обработки, внесение разных видов удобрений, правильного расходования влаги, введение высокоурожайных культур и сортов растений, улучшение структуры посевных площадей, борьба с эрозией почв (Вальков, 2002; 2008; Вальков и др., 2012).

Объектом исследования являлся чернозем обыкновенный южноевропейской фации карбонатный мощный слабогумусированный тяжелосуглинистый на желто-бурых лессовидных суглинках. Отбор почвы для лабораторных модельных исследований производили в Ботаническом саду Южного федерального университета (Ростов-на-Дону). Модельные полевые опыты были так же заложены на территории Ботанического сада ЮФУ.

Ботанический сад ЮФУ расположен в северо-западной части Ростова-на-Дону. Занимает площадь 160 га с разнообразным рельефом, почвами, растительностью. На территории Ботанического сада располагается участок «Приазовская степь» общей площадью свыше 10 га. Часть участка,

расположенная на пологом водораздельном склоне, занимает старая залежь (около 60 лет). Другая часть - молодая залежь (около 20 лет), расположена на пологом приводораздельном склоне правого коренного берега р. Темер-ник.

Черноземы обыкновенные южно-европейской фации (североприазов

ские) на территории сада являются преобладающими почвами.

Внешний вид степи Ботанического сада ЮФУ (молодая залежь) и профиль чернозема обыкновенного

Рис.2. Внешний вид степи Ботанического сада ЮФУ (молодая залежь) и профиль чернозема обыкновенного

Внешний вид степи Ботанического сада ЮФУ (старая залежь) и профиль чернозема обыкновенного

Рис.З. Внешний вид степи Ботанического сада ЮФУ (старая залежь) и профиль чернозема обыкновенного

Среди типа черноземов выделяют пять основных подтипов: типичные, обыкновенные, южные, выщелоченные, оподзоленные. Кроме того, черноземы подразделяют на следующие фации: восточно-европейская, южноевропейская, восточно-сибирская, западно-сибирская и горные черноземы (Добровольский, Урусевская, 1984; Гаврилюк и др., 1986).

Черноземы обыкновенные (Voronic Chemozemes Pachic), занимают обширные равнины Азово-Кубанской низменности в пределах Краснодарского края и южной части Ростовской области (Классификация и диагностика почв, 1997; Почвенная карта РСФСР, 1985; Почвенная карта Ростовской области, 1988), по новой классификации - черноземы миграционносегрегационные (Классификация и диагностика почв, 2004).

Морфологические признаки черноземов обыкновенных представлены в таблице 2. В обобщенном виде внешнее морфологическое строение черноземов обыкновенных южно-европейской фации можно охарактеризовать следующим образом. Мощность гумусового горизонта в Ростовской области составляет 50(60) - 90(100) см. Характерен буроватый оттенок, особенно в нижней части гумусового профиля. Привычные для черноземов черные тона окраски у черноземов Предкавказья отсутствуют. Профиль чернозема характеризуется рыхлым строением, хорошей комковатой структурой. Корневые системы растений не встречают здесь препятствий для своего развития.

Физические свойства почвенного профиля имеют благоприятные агрономические характеристики. В черноземе всюду видны проявления жизни, не говоря уже о скрытых ее формах. Это корневые системы растений многочисленные ходы червей, их экскременты в виде капролитов, кротовины, как в гумусовых горизонтах, так и в материнской породе.

Карбонатность, обилие свободного СаСО3 - отличительные черты строения черноземов обыкновенных. Прежде всего, профиль почвы обна руживает вскипание по НС1 с поверхности, что характерно практически для всех черноземов предкавказских, или в гумусовом горизонте АВ, часто встречается у североприазовских черноземов. В почвенных растворах по всему профилю безраздельно господствует бикарбонат кальция, Са(НСО3)2.

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).

Таблица 2 Морфологические признаки черноземов обыкновенных южно-европейской фации (по Безугловой и Хырхыровой, 2008)

Название почв

Глубина нижней границы почвенных горизонтов, см

Вскипание, см

Верхняя граница появления новообразований, см

Апах

А

АВ,

ав2

ВС

СаСОз

CaSO4

плесень

белоглазка

Черноземы предкавказские глинистые и тяжелосуглинистые

Черноземы карбонатные сверхмощные

27

58

90

129

148

0

74

145

>300

Черноземы карбонатные мощные

28

49

73

101

120

0

61

121

>300(235)

Черноземы североприазовские глинистые и тяжелосуглинистые

Черноземы мощные

27

42

68

91

109

62

70

НО

>300(230)

Черноземы карбонатные мощные

27

43

65

90

106

0

60

107

>300(220)

Черноземы среднемощные

27

38

56

75

94

52

59

95

>250(220)

Черноземы карбонатные среднемощные

27

36

54

73

92

0

58

93

>250(220)

Черноземы обыкновенные южно-европейской фации представлены среднемощными (60-80 см), мощными (80-120 см) и сверхмощными типами (более 120 см) в зависимости от мощности гумусовых горизонтов. Североприазовские черноземы характеризуются мощностью гумусовых горизонтов 60-90 см, предкавказские - более 90 см.

По количеству гумуса в верхнем горизонте встречаются как слабогумусированные (менее 4 %), так и малогумусные (4—6 %). В результате антропогенной гумусовой деградации в процессе сельскохозяйственного использования образуются, как правило, слабогумусированные черноземы. Такие черноземы, в естественном состоянии, практически не встречаются, однако под целиной имелись среднегумусные виды с количеством органического вещества - 6 % (Вальков, 1977; Безуглова, 2001). В целинной Пер-сиановской степи содержание гумуса в дерновом горизонте (0-10 см) составляет 6-8 % (Казеев и др., 2004; Даденко и др., 2014).

Валовой состав

Данные валового состава чернозема предкавказского представлены в таблице 3 (Блажний и др., 1985). Илистая фракция почвы и ее валовой состав показывают равномерное распределение по профилю кремнезема, полуторных окислов и многих других элементов. В верхних слоях, прослеживается накопление биофильных элементов, таких как CaO, Р2О5, МпО, К2О, характерное для черноземов.

Обогащение валовым калием - одна из особенностей черноземов обыкновенных. Содержание валового калия, в верхних горизонтах, обычно не опускается ниже 2%. Содержание валового фосфора составляет около 0,18% в верхних горизонтах. Большая часть фосфатов представлена минеральными соединениями; в верхних горизонтах их 55-65%, в нижних - более 90% от валового количества. Органические фосфаты содержатся в количестве 43% в верхних и 8-10% в нижних горизонтах (Редькин, 1969).

Таблица 3

Валовой состав чернозема предкавказского, Ростовский ГСУ, % на прокаленную бескарбонатную почву (Вальков, Крыщенко)

Глубина, см

SiO2

Ре2

А12О3

СаО

MgO

Р2О5

К2О

Na2O

SiO2/R2O3

Почва в целом

0-30

70,59

5,52

14,98

0,17

2,22

1,65

2,40

1,14

7,89

45-55

70,41

5,72

15,04

0,16

2,15

1,66

2,40

1,12

7,98

60-70

69,77

5,63

15,05

0,15

2,24

1,85

2,47

1,00

7.90

105-115

70,34

5,70

15,00

0,11

2,48

1,85

2,42

1,00

7,97

240-250

70,92

4,95

14,88

0,09

2,02

1,67

2,29

1,47

8,15

340-350

70,50

5,41

14,33

0,09

2,15

2,33

2,48

1,35

8,39

Илистая фракция

0-30

55,82

10,60

22,12

0,40

2,13

3,16

3,32

Сл.

4,30

45-55

55,02

10,22

20,81

0,37

3,25

3,14

2,75

1,17

4.49

60-70

56,57

10,39

20,66

0,30

3,12

3,72

2,53

0,70

4,66

105-115

53,80

11,92

21,05

0,35

3,20

4,31

2,31

Сл.

4,34

340-350

56,77

9,50

17,92

0,31

2,90

4,06

2,85

3,16

5,40

Гранулометрический состав

Среди предкавказских и североприазовских черноземов преобладают легкоглинистые и тяжелосуглинистые разновидности. Их гранулометрия показана в таблице 4.

В составе илистой фракции преобладают гидрослюды и смешанослой-ные гидрослюдисто-моитмориллоиитовые образования, а также каолинит, тонкодисперсный кварц и аморфные соединения железа и алюминия (Алещенко, 1973). Преобладание их в илистой фракции, а так же тяжелый гранулометрический состав, свидетельствуют о высокой поглотительной способности черноземов обыкновенных. В минералогическом составе крупных фракций преобладают кварц и полевые шпаты при значительном участии недиспергируемых глинисто-пылеватых агрегатов (Блажний др., 1985). Кварц в основном сосредоточен в более крупных фракциях (более 0,1 мм), где его количество колеблется от 35 до 53%. В распределении его по профилю отмечается тенденция к уменьшению с глубиной.

Таблица 4

Гранулометрический состав черноземов обыкновенных (карбонатных)

Глубина, см

Содержание фракций, %; размер частиц, мм

1-0,25

0,25-0,05

0,05-0,01

0,01-0,005

0,005-0,001

<0,001

<0,01

Предкавказье

0-10

0

3

27

10

19

41

70

30-40

0

7

25

9

18

41

68

70-80

0

8

24

13

15

40

68

100-110

0

9

25

11

13

42

66

120-130

0

6

32

8

14

40

62

150-160

0

6

32

10

11

41

62

180-190

0

8

32

11

11

38

60

210-220

0

6

31

13

13

37

63

Приазовье

0-30

0

37

4

9

12

38

59

45-55

0

15

23

10

14

38

62

60-70

0

10

26

10

15

38

63

105-115

0

12

26

10

15

37

62

190-200

0

14

26

13

10

37

60

240-250

0

12

27

18

11

32

61

340-350

0

10

28

20

10

32

62

Глинисто-пылеватые агрегаты составляют 50-70% и предположительно формируются при выветривании слюд и полевых шпатов с последующей цементацией карбонатами и окислами железа. Минералы тяжелой фракции (их более 30) преимущественно сосредоточены во фракции крупной пыли; их зерна отличаются высокой степенью окатанности и окисленное™, Количество тяжелой фракции невелико и участие ее в формировании скелета почвы незначительно. В составе электромагнитной фракции много гидроокислов железа. Среди глинистых минералов преобладают гидрослюды и смектит, много хлорита и каолинита; тоикодисперсный кварц в незначительном количестве присутствует лишь в верхнем гумусовом горизонте.

Органические соединения имеют подчиненное значение в почвенном поглощающем комплексе исследуемых черноземов. На долю гумуса, обычно, приходится около 25% емкости поглощающего комплекса. В верхних горизонтах емкость обмена составляет 40-Л5 мг-экв/100 г почвы (табл. 5). Содержание кальция составляет около 80-90% суммы поглощенных оснований.

Таблица 5 Характеристика чернозема обыкновенного (Ботанический сад ЮФУ,

г. Ростов-на-Дону) (Путеводитель..., 2008 г.)

Гори зонт

Глубина, см

Реакция среды (pH)

Гумус, %

Активность каталазы, мл Ог/г/мин

Активность дегидрогеназы мг ТФФ/10 г/24ч

ЕКО мг-экв./100 г

Гранулометрический состав

Ад

0-10

7,7

4.95

8,7

18,7

37.5

Тяжелосугли-нистый

А

10-25

7,7

3,33

8,3

18,3

35,5

АВ

25-60

8,0

2,98

8,5

9,8

30,1

ВС

60-80

8.2

1,05

5,2

7,8

19,6

С

80-110

8,3

0,25

4.6

5,0

-

Гумус, карбонаты, pH и поглощенные основания

Гумус, карбонаты, pH и поглощенные основания черноземов североприазовских в географически обобщенном в статистически обработанном виде приведены в таблице 6. Все данные представляет чернозем легкоглинистого и тяжелоглинистого состава, как правило, на лессовидных породах (Блажний и др., 1985; Безуглова, Хырхырова, 2008).

В черноземах южно-европейской фации мало содержится минеральной (0,7 - 10,6 мг/100 г) и легкогидролизуемой (13,3-17,6 мг/100 г) фракций азота, 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 (Вальков и др., 1989). Черноземы южно-европейской фации выщелочены от водорастворимых солей: их сумма не превышает 0,1%, причем в их составе преобладают гидрокарбонаты кальция. Для черноземов южно-европейской фации выщелачивание и миграция карбонатов настолько своеобразны, что приобретают черты фациальности, одного из признаков, отличающих эти черноземы от почв других фаций. Среди карбонатов преобладает СаСО3, содержание магниевых карбонатов не превышает 20% от суммы. Общие запасы СаСО3 в профиле черноземов предкав-казских и североприазовских определяются величинами около 1800-2000 т/га.

Химические свойства черноземов североприазовских (Безуглова, Хырхырова, 2008)

Таблица 6

Название

Мощные выщелоченные

Мощные карбонатные

Среднемощные карбонатные

Показатели

М

Лимиты

М

Лимиты

М

Лимиты

Мощность А+АВ

91

81-110

90

8-103

73

66- 80

Содержание гумуса, %

Аца.Х

4.8

3,7-0,6

4,6

4,0-5,8

4,4

3,5-5,6

А

4.4

3,5-5,9

4,0

3,2-5,6

4,1

3,0-5,5

АВ,

3.5

2,6-4,8

3,2

2,3-4,8

3,1

2,4-4,4

ав2

2.3

1,7-3,2

2,3

1,6-3,2

2,3

1,6-3,4

ВС

1.3

0,8-1,6

1,2

0,9-1,5

1,4

0,8-1,5

СаСОз, %

Аца.х

0.5

0,3-0,9

1,5

1,0-4,2

1,7

1,1-4,6

А

0.6

0,4-1,2

2,8

1,5-4,8

4,2

1,1-6,8

АВ!

3.0

0,4-7,8

6,3

2,0-11,2

5,8

3,4-9,4

ав2

7.0

0,6-10,4

11,0

4,8-12,3

10,6

5,3-12,5

ВС

13.2

6,6-17,2

14,3

10,9-18,1

14,8

13,0-18,2

Ci

17.8

12,5-22,3

16,5

14,3-22,3

16,2

14,0-20,2

с2

12.2

10,3-13,2

н/д

н/д

н/д

н/д

рн

Апах

7.9

7,2-8,2

8,0

7,4-8,4

н/д

н/д

А

8.0

7,4-8,2

8,1

7,8-8,5

8,1

7,4-8,5

АВ]

8.0

7,4-8,3

8,2

7,9-8,6

8,1

8,0-8,5

ав2

8.2

7,8-8,5

8,3

8,0-8,7

8,2

8,0-8,6

ВС

8.4

8,1-8,7

8,4

8,1-8,7

8,3

8,1-8,7

Ci

8.4

8,2-8,8

8,5

8,2-8,9

8,4

8,2-8,8

Емкость по-глощения, мг-экв./100 г

Апах

38.8

33,9^15,0

41,5

37,3-45,1

38,0

32,6-43,2

А

38.7

34,7^4,6

39,8

35,0-44,2

36,7

32,2-44,2

АВ!

н/д

н/д

36,7

34,4-42,6

н/д

н/д

Черноземы южно-европейской фации выщелочены от водорастворимых солей: их сумма не превышает 0,1%, причем в их составе преобладают гидрокарбонаты кальция. Карбонатные черноземы в пахотном слое имеют слабощелочную реакцию среды. С глубиной щелочность увеличивается.

Сильнощелочные условия (pH более 8,7) могут возникать в глубоких горизонтах черноземов, которые располагаются на южных склонах и, особенно, на участках приречных и прилиманных равнин. Здесь содержание щелочных солей (NaHCO3, Mg(HCO3)2, К2СО3) достигает 1,8 мг-экв. на 100 г почвы и связано с геохимическим подтоком веществ от грунтовых вод. Однако гумусовый профиль не содержит вредных концентраций легкорастворимых щелочных и нейтральных солей.

Карбонатный профиль черноземов Предкавказья (слой -10 м) (Вальков, Стокозов, 1970)

Рис.4. Карбонатный профиль черноземов Предкавказья (слой -10 м) (Вальков, Стокозов, 1970)

Водно-физические свойства черноземов

Все подтипы черноземов, характеризуются высокой способностью к поглощению влаги. Это связано с их оструктуренностью и оптимальными физическими свойствами, которые обусловливают легкую фильтрацию влаги. Микроагрегаты представлены механическими элементами, которые прочно скоагулированы, большая их часть по размеру относится к крупнопылеватой и песчаной фракциям, составляющим около 65-80% от веса. Почвы характеризуются зернистой (горизонт А) и зернисто-комковатой (горизонт АВ) структурой. При этом выраженность структурных агрегатов неодинакова. Она более выражена у выщелоченных и типичных черноземов. В пахотном горизонте карбонатных черноземов сумма водопрочных агрегатов > 0,25 мм составляет 62-70%. Снижение количества водопрочных агрегатов наблюдается только с глубины 80-100 см. У карбонатных черноземов плотность пахотного горизонта составляет 1,27 г/см3. Плотность почвы, с глубиной, как правило, увеличивается и в горизонте АВ и В составляет около 1,38-1,46 г/см3 (Вальков и др., 2012).

Максимальные величины плотности не превышают 1,50. Удельный вес черноземов мало изменяется как в географическом плане, так и с глубиной. В верхних слоях величины - 2,64-2,70, в нижних - 2,68-2,74 г/см3 - являются типичными. Порозность пахотных горизонтов обычно в пределах 51-52%, с глубиной она снижается до 45% .

Черноземы характеризуются низким диапазоном активной влаги, но при этом обладают высокой влагоемкостью. Из общего количества почвенной влаги (750 мм), меньше 50% относятся к категории активной влаги, которую они способны удерживать. Но этого количества влаги вполне достаточно для получения высоких урожаев. Указанный запас почвенной влаги в черноземах может находиться только при условии насыщения их до наименьшей влагоемкости на глубину не менее 2-х метров. Не всегда черноземы содержат в своем профиле такое количество влаги. В связи с этим главной задачей земледелия является применение такой агротехники, которая была бы направлена рациональное использование осенне-зимних осадков (Вальков и др., 2012).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >