ПОЧВЫ ЛЕСО-ЛУГОВО-СТЕПНЫХ И СТЕПНЫХ СУББОРЕАЛЬНЫХ ОБЛАСТЕЙ

В Северном полушарии лесо-лугово-степные и степные ланд­шафты и свойственные им почвы расположены во внутриконтинентальных секторах Евразии и Северной Америки. В Южном по­лушарии суббореальные сухие степи распространены в Южной Аме­рике лишь в Патагонии.

В Северном полушарии лесо-лугово-степные и степные ланд­шафты образуют серию внутриконтинентальных ландшафтных зон, имеющих форму дуг, открытых к югу. На обширных пространствах Восточно-Европейской равнины, Западной Сибири, Казахстана, а также в северной Монголии лесостепная и степная зоны имеют на­правление, близкое к широтному. Однако уже на западе Восточно - Европейской равнины наблюдается смещение границ лесостепной зоны к югу, более южное положение подзоны разнотравно-типчаково-ковыльных степей и исчезновение подзоны сухих типчаково- ковыльных степей. В восточном приокеаническом секторе Евразии на равнинах Внутренней Монголии степная зона приобретает мери­диональное направление: с запада на восток последовательно сме­няют друг друга подзоны сухих, типичных и луговых степей.

В Северной Америке широтные отрезки лесо-лугово-степной и степной зон коротки. Отчетливо выражено меридиональное направ­ление зоны луговых степей (или прерий; занимающих Центральные равнины) и злаково-разнотравных и сухих степей, вытянутых с се­вера на юг в пределах Великих равнин.

В лесо-лугово-степной зоне Евразии в наиболее южных, теплых и менее континентальных областях на западе и на востоке высоко­травные луговые степи перемежаются с широколиственными, пре­имущественно дубовыми лесами. В наиболее северных и холодных частях зоны, в Западной и Южной Сибири широколиственные леса уступают место мелколиственным березовым. Наряду с луговыми степями в Южной Сибири в межгорных сухих котловинах появля­ются типичные, а местами и сухие степи.

Положение лесо-лугово-степной зоны между лесной и степной, неоднократные изменения в голоцене климатических условий и свя­занные с ними смещения границ лесов и степей, давнее освоение лесостепной зоны человеком и уничтожение лесной растительности обусловили сложный полигенетический характер почв и почвенно­го покрова.

На низменных равнинах Западной Сибири, Приднепровской и Окско-Донской низменностей в почвенном покрове сохранились черты прошлого гидроморфного режима. Здесь появляются лугово - черноземные, часто солонцеватые и осолоделые почвы, солонцы и солоди.

В лесо-лугово-степной зоне в отдельные годы и сезоны года ко­эффициент увлажнения больше единицы и в почвах создается про­мывной режим. Бывают годы, в которые испаряемость превышает количество осадков и в почвах господствует непромывной режим.

Почвенный покров лесо-лугово-степной зоны представлен се­рыми лесными почвами, приуроченными к лесным массивам или уча­сткам, находившимся в прошлом под лесом. Под участками луго­вых степей распространены оподзоленные и выщелоченные черноземы, под высокотравными прериями с признаками палеогидромофизма — черноземовидные и лугово-черноземные почвы, часто солонцеватые, в сочетании с солодями и солонцами.

В степной зоне коэффициент увлажнения постоянно меньше единицы (0,6—0,3) и понижается с севера на юг. С ним связаны изменения растительности и почв. В пределах собственно степной зоны выделяются подзоны разнотравно-типчаково-ковыльных, типчаково-ковыльных и засушливых полынно-типчаково-ковыльных степей, сменяющихся на юге полупустынями. В пределах степной зоны выделяются две почвенные зоны — черноземов и каштановых почв.

Черноземы, представленные подтипами типичных и обыкновен­ных черноземов, приурочены к подзоне разнотравно-типчаково-ковыльных степей. В южной части подзоны появляются южные черно­земы, распространяющиеся и в северную часть подзоны типчаково- ковыльных степей.

Каштановые почвы занимают подзоны типчаково-ковыльных и полынно-типчаково-ковыльных степей и представлены подтипами темно-каштановых и светло-каштановых почв, образующих соот­ветственно две подзоны (рис. 17.1).

В черноземной зоне и особенно в зоне каштановых почв рас­пространены солоди, солонцы и солончаки. Участие солодей в

почвенном покрове уменьшается от лесостепи к степной зоне, а рас­пространение солонцов и солончаков к типчаково-ковыльным и особенно к засушливым полынно-типчаково-ковыльным степям увеличивается.

Серые лесные почвы

Эти почвы развиваются в пределах умеренно континентальных лесо-лугово-степных областей суббореального пояса. В Евразии фрагментарно выраженная зона серых лесных почв протягивается с запада на восток от придунайских равнин до предгорий Саян. Наи­более обширные ареалы этих почв приурочены к Волыно-Подольской, Среднерусской, Приволжской возвышенностям, к югу Западно-Сибирской равнины. В Северной Америке они субмеридионально простираются к западу от Великих Озер.

Климат районов распространения серых лесных почв — конти­нентальный или умеренно континентальный. Годовые амплитуды среднемесячных температур до 30—40 °С. Лето теплое, а зима хо­лодная или умеренно холодная. Осадков выпадает 400—700 мм в год. При этом среднегодовой коэффициент увлажнения равен или даже несколько больше единицы, что обеспечивает периодически промывной тип водного режима почв.

Наиболее характерными почвообразующими породами для се­рых лесных почв являются лёссовидные, покровные или аллювиально-озерные суглинки, реже моренные наносы и элювии плот­ных пород. Почвообразующие породы обычно карбонатны.

Значительные площади серых лесных почв приурочены к хоро­шо дренируемым возвышенным равнинам. Это территории с вол­нистым или холмистым рельефом и с четко выраженной овражно - балочной сетью. Вместе с тем описываемые почвы формируются и на плоских слаборасчлененных междуречьях, в низменностях и меж­горных котловинах. Характер геоморфологических условий находит отражение в особенностях строения профиля этих почв.

Естественный растительный покров серых лесных почв пред­ставлен двумя основными типами лесов. В лесо-лугово-степных областях Европы они формируются под широколиственными тра­вянистыми лесами с участием дуба, липы, клена, бука, граба или ясеня. В сибирских областях на серых лесных почвах произрастают березовые леса с примесью осины, а на востоке — сосны и листвен­ницы.

Надземный и внутрипочвенный опад, поступающий в серые лес­ные почвы, богат основаниями, азотом, содержит относительно мало

восков и смол, что благоприятствует его ускоренному и глубокому разложению.

Серые лесные почвы отличаются сложным по строению морфо­логическим профилем, имеющим большую мощность.

А0 — лесная подстилка из отмерших листьев, остатков трав мощностью до 3 см;

A1_fh — гумусово-аккумулятивный горизонт, серый, темно- или светло-серый, комковато- или ореховато-зернистый; густо переплетен корнями травянистых рас­тений; мощность 20—30 см;

A1_fhA2 — гумусово-элювиальный, светлее предыдущего, комковатый, с призна­ками горизонтальной делимости, на гранях структурных отдельностей — белесая присыпка, внутренние части агрегатов имеют более темный цвет, иногда содержат округлые микроконкреции железа диаметром до 1,0—1,5 мм; мощность 20—40 см;

А2В— элювиально-иллювиальный горизонт, серовато-бурый, ореховатый, с при­знаками горизонтальной делимости, присыпка на поверхности структурных агрега­тов выражена достаточно отчетливо;

B_th — иллювиально-метаморфический, бурый или буро-коричневый, более тя­желый по гранулометрическому составу и более плотный, чем вышележащий, оре­ховатый с призматичностью, на гранях структурных отдельностей — темно-серые глянцевитые пленки органо-минерального состава, особенно ярко выражены в вер­хней части горизонта; мощность нередко 50 см;

В_т — метаморфический оглиненный горизонт, светлее вышележащего, желто- бурый, бурый, менее оструктурен, ореховато-призматический; пленки на гранях струк­турных отдельностей более светлые; мощность 20—40 см;

В_са — карбонатный горизонт, палево-желтый или палево-бурый, глыбисто-при­зматический, с карбонатными образованиями в виде псевдомицелия и мелких кон­креций; мощность до 50 см.

С глубины порядка 200 см начинается горизонт С — обычно карбонатный лёссовидный суглинок.

Для серых лесных почв характерен своеобразный гумусовый про­филь, особенно по составу гумуса (рис. 17.2). В верхнем горизонте в среднем содержится 5—8 % гумуса при отношении С_г/С_ф от 1 до 1,2—1,3. На глубине около 30—40 см количество гумуса убывает до 1—2%. Но в горизонте B_lh может несколько возрастать, причем, как правило, в этом горизонте заметно расширяется отношение С/С_ф, происходящее главным образом за счет увеличения доли гуминовых кислот, связанных с кальцием. Ниже степень гумусированности постепенно уменьшается.

Реакция почвенного раствора в профиле серых лесных почв из­меняется от слабокислой, иногда кислой в верхней части профиля (горизонт А1А2) до нейтральной и щелочной в нижней (горизонт В_са). Емкость поглощения — средняя, варьирует по профилю в пределах 15—30 мг экв на 100 г почвы, увеличиваясь в гумусово-аккумулятивном и иллювиальном горизонтах. Ненасыщенность почв основания­ми наблюдается только в верхней части профиля (10—20%). Кроме

калия и магния здесь в почвенном поглощающем комплексе при­сутствуют в небольшом количестве водород и алюминий. Валовой химический и гранулометрический состав обнаруживает тенденцию к дифференциации профиля по элювиально-иллювиальному типу. Разница в содержании R,0₃, Si0₂, ила между элювиальными и иллю­виальными горизонтами в серых лесных почвах меньше, чем в подзо­листых, но выражена достаточно отчетливо.

Таким образом, особенности химических и физико-химических свойств серых лесных почв выражаются в том, что в их профиле совмещаются признаки значительной аккумуляции гумусовых ве­ществ, элювиально-иллювиальной дифференциации профиля и выщелачивания карбонатов.

Генезис серых лесных почв объясняется следующим образом. Вследствие повышенного содержания зольных элементов и азота, малого содержания восков и смол в опаде трав и древесных ли­ственных породах создаются благоприятные предпосылки для глу­бокого преобразования растительных остатков. Этому же способ­ствуют гидротермические условия — относительно высокие темпе­ратуры почвы и достаточная их увлажненность в весенне-летний и осенний периоды.

В такой обстановке происходит интенсивная гумификация орга­нического вещества под воздействием разнообразных микроорга­низмов, многочисленных насекомых и дождевых червей. Продуци­руется гумус с относительно повышенным содержанием гуминовых кислот, преимущественно муллевого типа.

Часть образующихся гуминовых и фульвокислот усредняется уже на месте своего образования в верхней части профиля за счет осно­ваний, освобождающихся при разложении растительного опада. Однако для полной нейтрализации гумусовых веществ этих основа­ний не хватает, поскольку значительная их доля выщелачивается из ризосферы в периоды усиления промывного режима (весной и осе­нью). Остающиеся неусредненными гуматы кальция и фульваты R,0₃ вымываются вниз по профилю. По мере насыщения основаниями они выпадают в осадок в средней части профиля. При этом основ­ная зона вмывания гуматов кальция, как менее подвижных соеди­нений, оказывается в горизонте B_th, тогда как фульваты железа и алюминия проникают и глубже — до глубины 100 см и более. Имен­но с этим обстоятельством связано расширение отношения С_г /С_ф в горизонте В_th и его сужение в более глубоких горизонтах.

Результаты взаимодействия гумусовых кислот с минеральной частью почв проявляются в морфологическом облике последних. Самый верхний горизонт приобретает связанную с гумусово-аккумулятивными явлениями темно-серую окраску. В залегающей под этим горизонтом части профиля, через которую мигрируют неусредненные гумусовые вещества, происходит осветление поверхнос­тей структурных агрегатов. Это обусловлено тем, что гумусовые кис­лоты растворяют красящие пленки гидроксидов железа на зернах светлоокрашенных минералов (кварц, полевые шпаты). Возникает эффект белесой присыпки, покрывающей комки почвы. В нижеле­жащих горизонтах, где осаждаются вмываемые органо-минеральные соединения, напротив, на структурных отдельностях появляются пленки иллювиирования, придавая поверхностям агрегатов более темную окраску, чем их внутренняя масса.

Вынос во влажные периоды неусредненных гуматов кальция и связанных с фульвокислотами гидроксидов железа и алюминия при­водит к ослаблению прочности структурных агрегатов, диспергации минеральных коллоидов и вымыванию их с нисходящими токами влаги в более глубокие горизонты (особенно в горизонт BJ. В се­рых лесных почвах процесс лессиважа выражен слабее, чем в подзо­листых суглинистых почвах, но тем не менее текстурная дифферен­циация профиля в них заметна достаточно отчетливо. Кроме вмывания илистых частиц утяжеление горизонта B_th в определенной степени обязано также и внутрипочвенному выветриванию, при котором вторичные глинистые минералы накапливаются на месте своего образования.

Текстурная дифференциация профиля оказывает воздействие на особенности водного и окислительно-восстановительного режимов серых лесных почв. Во многих из них на границе гумусово-аккумулятивного и иллювиального горизонтов присутствуют мелкие железистые конкреции, свидетельствующие, по-видимому, о неко­тором застое влаги во влажные периоды года над оглиненной час­тью и развитии анаэробной обстановки.

Именно к нижней части гумусового профиля часто приурочен максимум белесой присыпки, что может быть объяснено периоди­ческим возникновением здесь восстановительных условий, способ­ствующих переходу окисных форм железа в растворимые закисные и более высокой подвижности органо-минеральных соединений.

На генезис серых лесных почв оказывает заметное воздействие весьма интенсивный биологический круговорот, характерный для травянистых лесных фитоценозов (особенно для широколиствен­ных лесов). В приповерхностных горизонтах этих почв происходит биогенная аккумуляция кальция, магния и других зольных элемен­тов. Однако этот процесс не компенсирует полностью климатогенного (связанного с просачиванием атмосферных осадков) выноса оснований и поэтому почвы имеют в верхнем горизонте слабокис­лую реакцию и глубоко выщелоченный от карбонатов профиль.

Рассмотренная выше концепция происхождения серых лесных почв впервые упоминается в работах В.В. Докучаева, который рас­сматривал эти почвы как первичный самостоятельный зональный тип, соответствующий определенной комбинации современных фак­торов почвообразования. Вместе с тем в почвоведении существуют и другие точки зрения, согласно которым серые лесные почвы — это либо стадия преобразования черноземов после поселения на них леса, либо, напротив, стадия трансформации первичных оподзоленных почв, испытывающих влияние наступающей на лес лугово-степной растительности. Исследование почвообразования на раз­новозрастных датированных наносах показывает, что для формиро­вания более или менее зрелого профиля серых лесных почв необходимо время не менее 3000 лет.

Серые лесные почвы по мощности гумусового горизонта и содер­жанию в нем гумуса разделяются на светло-серые, серые и темно- серые. Серые лесные почвы широко используются в земледелии. На них выращивают зерновые культуры, кукурузу, свеклу, картофель и др. Наиболее плодородны темно-серые лесные почвы. Серые и светло-серые почвы в большей степени требуют мелиоративных мероприятий, внесения органических и минеральных удобрений, травосеяния, известкования.

Черноземы

Условия, необходимые для образования этих почв, создаются в пределах степных и лесо-лугово-степных областей суббореального пояса Евразии и Северной Америки. В Европе они распространены на придунайских низменных равнинах, протягиваются полосой че­рез Молдову, Украину, центральные части Русской равнины, Се­верный Кавказ и Поволжье. К востоку от Урала обширные площади черноземов простираются в южной части Западной Сибири и на севере Казахстана. Отдельные ареалы этих почв приурочены к рав­нинам и предгорьям Алтая, Минусинской котловине, а также к кот­ловинам Забайкалья. В Северной Америке черноземы в основном формируются на пространствах Великих равнин.

Климат зоны распространения черноземов — континентальный или Умеренно континентальный с теплым летом и умеренно холодной или Даже холодной зимой. Годовая амплитуда температур 30—50 ⁰С. В те­чение года выпадает от 300 до 600 мм осадков, в североамериканских степях — до 750 мм. Максимум атмосферного увлажнения приходится на летний период, однако в это время отмечаются и наиболее высокие среднемесячные температуры (в июле 20—25 °С), в результате чего зна­чительная доля летних осадков испаряется. Осадки выпадают в тече­ние лета неравномерно, вслед за ливневыми дождями следуют дли­тельные периоды засухи. Среднегодовой коэффициент увлажнения находится в пределах 0,8—0,5, а в теплый период года иногда опуска­ется до 0,3. Таким образом, летом для черноземов характерно перио­дическое иссушение, но весной и осенью за счет просачивания талых и дождевых вод значительная часть их профиля заметно увлажняется. В ряде регионов (в Западной Сибири, Забайкалье и др.) черноземы зимой промерзают на большую глубину.

В большинстве своем черноземы развиваются на суглинистых породах — лёссах или лёссовидных наносах, которые отличаются достаточно хорошей водопроницаемостью, пористостью и карбонатностью. К таким породам в основном приурочены черноземы европейской части России, Украины, Западной Сибири и Цент­ральных равнин США. В Канаде черноземная зона проникает в пределы границ древнего оледенения, где почвообразующими по­родами служат озерно-ледниковые и моренные отложения. В Ка­захстане и на Урале эти почвы иногда формируются на бескарбо­натном элювии плотных пород.

Наиболее характерный рельеф в районах формирования черно­земов — равнинный, с разной степенью развитости овражно-балочной сети. Распространены черноземы на возвышенностях (Средне­русской, Приднепровской и др.), низменностях (Среднедунайской, Западно-сибирской), в предгорьях (Алтая, Саян) и в обширных деп­рессиях (в Забайкалье). Как правило, условия рельефа обеспечива­ют достаточно хороший дренаж почв.

Черноземы развиваются под травянистыми степными ассоциа­циями. Характер растительного покрова в областях распростране­ния черноземов видоизменяется в связи с особенностями гидро­термических условий. К территориям с относительно повышенной атмосферной увлажненностью приурочены луговые степи, высокий и густой травостой которых представлен разнообразными видами разнотравья, бобовых и злаковых. В умеренно засушливых степях преобладает ковыльно-разнотравная и разнотравно-ковыльная ра­стительность. Сухие степи образованы ковыльно-типчаковыми (или типчаково-ковыльными) более разреженными ассоциациями.

Степная растительность поставляет в почву большое количество органических веществ. Травянистые растения в степи отмирают ежегодно целиком или в значительной части, у однолетников отми­рают и надземные и подземные органы, у многолетников — вся надземная часть и значительная доля (около одной трети) корневых систем. Особенно много попадает в почву органических остатков в луговых степях.

При переходе к ковыльно-разнотравным и ковыльно-типчаковым степям количество поступающих в почву растительных остат­ков последовательно уменьшается.

Наземный и корневой опад степной растительности богат азо­том и зольными элементами. По сравнению с лесным опадом (осо­бенно хвойным) в нем меньше восков, смол, дубильных веществ, а больше кальция, магния, фосфора, что благоприятствует процессам гумификации в степных почвах.

Мощная корневая система степной растительности представляет собой своеобразный биологический барьер, который удерживает в почвах многие необходимые растениям элементы зольного питания. Они активно вовлекаются в биологический круговорот веществ, и таким образом предотвращается их вымывание из сферы почвообра­зования. Нераспаханные черноземы обильно населены разнообраз­ной почвенной фауной. В верхних горизонтах обитают черви, личин­ки хрущей, долгоносиков и других насекомых. Верхние горизонты почв разрыхляются и перемешиваются мелкими землероями, полев­ками и др. Обитают здесь и крупные землерои — сурки, суслики, которые делают почву еще более воздухо - и водопроницаемой.

Черноземы характеризуются высокой микробиологической ак­тивностью, максимумы которой приходятся на весенний и осенний периоды, когда в почвах создаются оптимальные гидротермические условия. Летом микробиологическая деятельность резко сокраща­ется вследствие иссушения почвы, а зимой — в результате ее про­мерзания.

Таким образом, в областях распространения черноземов скла­дывается следующий комплекс условий почвообразования:

а) наличие травянистой растительности, поставляющей в почву большое количество богатых зольными элементами и азотом орга­нических остатков;

б) богатство почвообразующих пород карбонатами кальция или первичными кальцийсодержащими минералами;

в) континентальный климат со сменой периодов увлажнения и иссушения, прогревания и промерзания почв.

Морфологический профиль типичных черноземов включает ука­занные ниже горизонты.

С поверхности залегает горизонт степного войлока (если почвы распахиваются, то этот горизонт отсутствует).

Ниже развит мощный гумусово-аккумулятивный горизонт Al_t — темно-серый, почти черный, мелкозернистый или комковато-зернистый, рыхлый, густо пронизан корнями травянистых растений (особенно в верхней части) и ходами червей.

A1В — переходный гумусовый горизонт, буровато-серый, книзу серая окраска ослабевает, зернисто-комковатый, менее рыхлый, чем вышележащий; в нижней ча­сти вскипает и содержит карбонаты в виде псевдомицелия и трубочек;

В_са — иллювиально-карбонатный горизонт, бурый или палево-бурый с белесы­ми пятнами конкреционных карбонатных новообразований (белоглазки); имеет ком- ковато-ореховатую структуру, уплотненный;

С_са — почвообразующая порода, выделяется уменьшением содержания карбо­натных скоплений и ухудшением структуры.

По суммарной мощности горизонтов A1_h и А1В черноземы под­разделяются на виды: маломощные — менее 40 см, среднемощные — 40—80 см, мощные — 80—120 см и сверхмощные — более 120 см.

По глубине залегания карбонатного горизонта различают подти­пы черноземов типичных (описанный выше профиль), выщелочен­ных и оподзоленных (между горизонтами А1_h и В_са развит выщелочен­ный от карбонатов, а иногда и с признаками оподзоленности гори­зонт), а также обыкновенных и южных (в которых карбонаты присутствуют соответственно в средней части горизонта А1В и в нижней части горизонта А1).

По содержанию гумуса среди черноземов выделяют: многогумусные, или тучные (более 9 %), среднегумусные (6—9 %) и малогумусные (менее 6 %). В пределах гумусового профиля органическое веще­ство постепенно убывает с глубиной (рис. 17.3). Черноземы — это почвы с максимально широким отношением в составе гумуса С_г /С_ф — от 1,5 до 2,0 и даже несколько более. Среди фракций гумуса преоб­ладают гуминовые кислоты, связанные с кальцием. В гумусовом горизонте наблюдается значительное содержание азота, калия и фосфора.

Реакция почвенного раствора в верхней части профиля типич­ных черноземов близка к нейтральной. В карбонатных горизонтах она становится слабощелочной. Емкость поглощения благодаря боль­шому количеству органических коллоидов очень высокая, особенно в верхних горизонтах (от 30 до 60—70 мг. × экв на 100 г почвы). По­чвенный поглощающий комплекс полностью насыщен основаниями, среди которых преобладает кальций (75—80 %). Остальные 20—25 % приходятся на поглощенный магний. Валовой химический состав практически одинаков во всех горизонтах почв, так же как и хими­ческий состав илистой фракции. В верхней части профиля обнару­живается небольшой максимум ила. В горизонте В_са аналитически подтверждается накопление карбонатов кальция.

Рис. 17.3. Профиль чернозема. Генетические горизонты: 1 — гумусово-аккумулятивный гуматно-кальциевый; 2— переходный; 3 — иллювиально-карбонатный; 4 — сиаллитно-карбонатная почвообразующая порода. Состав илистой фракции: 5 — иллит-монтмориллонитовый

Черноземы обладают хорошими физическими свойствами: во­допрочной структурой, высокой воздухо - и водопроницаемостью, значительной водоудерживающей способностью.

Большинство свойств черноземов обусловлено особенностями процессов гумусообразования и гумусонакопления, протекающих в этих почвах. Значительные количества ежегодно поступающих в почву травянистых остатков, их высокая зольность и богатство золы осно­ваниями являются одними из определяющих факторов глубокой гумификации органического вещества. В относительно влажные и Достаточно теплые весенний и осенний периоды, когда в черноземах максимально активизируется микрофлора (преимущественно бактериальная), происходит интенсивное превращение органичес­ких остатков в направлении продуцирования главным образом гуминовых кислот. В почвах в это время преобладает нейтральная ре­акция среды, в сфере гумусообразования содержится большое ко­личество щелочноземельных оснований и вследствие этого образуются устойчивые органо-минеральные соединения гуминовых кислот, прежде всего гуматы кальция. Фульвокислот образуется значительно меньше и лишь в связанной с гуминовыми кислотами форме. Свободных, агрессивных фульвокислот в черноземах нет.

Параллельно с гумификацией органического вещества в весен­ний и осенний периоды происходит его весьма интенсивная ми­нерализация. Однако результаты последнего процесса не проявля­ются в резком уменьшении содержания гумуса, поскольку он существенно затормаживается летом и зимой. В сухое летнее и холодное зимнее время химические превращения новообразованных гумусо­вых веществ прекращаются. Иссушение и промораживание почвен­ной массы ведут к тому, что эти вещества сильно дегидратируются, коагулируют и переходят в малоподвижное состояние, практически необратимо теряя растворимость. Именно чередование периодов покоя и активного протекания гумусообразования способствует формированию в черноземах больших запасов гумуса.

Развитию аккумулятивных явлений в черноземах благоприятствуют и другие особенности генезиса этих почв. Сочетание большого количества органических коллоидов с высокой емкостью поглоще-1 ния и практически полная насыщенность почвенного поглощаю­щего комплекса двухзарядными катионами (кальцием и магнием) приводят к тому, что коллоиды находятся в устойчивом прочно скоагулированном состоянии. Они консолидируются в структурные агрегаты и не передвигаются по профилю.

Формированию водопрочной комковато-зернистой структуры в черноземах способствует и обильная корневая система травянистых растений, густо пронизывающая верхние горизонты почв. Корни трав разделяют почвенную массу на многочисленные мелкие ко­мочки и уплотняют их. При разложении отмерших корней образую­щиеся из них гумусовые вещества склеивают почвенные частицы между собой.

Оструктуривание черноземов связано также с деятельностью обильной почвенной фауны, особенно дождевых червей. Многие структурные агрегаты в этих почвах имеют зоогенный характер.

Хорошее структурное состояние почв создает весьма благопри­ятные для жизни растений водный и воздушный режимы почвы: внутри почвенных агрегатов в капиллярных промежутках между частииами может удерживаться капиллярно-подвешенная влага, в то время как пространства между комками могут быть в это же время заполнены воздухом.

Генезис черноземов в значительной степени определяется про­цессами передвижения и преобразования минеральных водораство­римых солей в почвенном профиле. Как уже говорилось ранее, чер­ноземы степной зоны существуют в условиях непромывного водного режима. Обычная глубина промачивания — порядка 2 м. В результа­те этого верхняя часть профиля черноземных почв оказывается ли­шенной водорастворимых солей, а на определенной глубине форми­руются иллювиальные солевые горизонты. Особенно характерен для черноземов иллювиальный карбонатный горизонт. В его образова­нии участвуют как биогенные карбонаты кальция, так и карбонаты, унаследованные почвой от породы. Механизм этого процесса таков.

Выделяющаяся при разложении органических остатков углекисло­та в верхней части профиля почв соединяется с кальцием, осво­бождающимся при минерализации растительных остатков, и обра­зует бикарбонат кальция. Часть продуцирующейся углекислоты, растворяясь в почвенной влаге, способствует переводу нераство­римых карбонатов породы в более растворимые бикарбонаты по схеме СаС0₃ + С0₂ + Н₂0 —> Са (НС0₃)₂. С нисходящими потоками влаги бикарбонаты смещаются вниз по профилю, где превращаются в различные формы карбонатных новообразований (белоглазка, примазки извести, псевдомицелий и др.).

Многие исследователи считают, что количество карбонатов в чер­ноземах зависит от степени исходной карбонатности материнских по­род. Однако существует точка зрения, согласно которой карбонатность пород не первопричина, а следствие черноземного и в более широком смысле степного почвообразовательного процесса (JI.C. Берг, С.С. Неуструев, Б.Б. Полынов). В доказательство этого приводятся различные факты. Так, на первично бескарбонатном элювии гранитов в условиях степного климата и под степной растительностью формируются по­чвы с карбонатным горизонтом. При этом вся толща рыхлого субстра­та в процессе почвообразования обызвестковывается за счет выветри­вания алюмосиликатных кальцийсодержащих минералов и поступле­ния определенного количества карбонатов кальция на поверхность почвы с атмосферными осадками и пылевыми массами.

В некоторых черноземах наиболее засушливой части степной зоны ^в самом низу профиля могут обнаруживаться также такие легкора­створимые соли, как гипс, хлориды и сульфаты натрия и магния. Образование подобных иллювиально-солевых горизонтов связано, ^как правило, с изначальной засоленостью пород и вымыванием названных солей из верхней и средней частей профиля в процессе почвообразования.

В зависимости от глубины промачивания почв и повторяемости относительно влажных лет гипсовые и солевые иллювиальные го­ризонты располагаются или непосредственно под карбонатными горизонтами, маркируя границу почвы и почвообразующей породы, или находятся ниже границ почв, уже в толще почвообразующей породы, как это наблюдается в большинстве черноземов.

Возраст черноземов оценивается в несколько десятков тысяч лет. Для того чтобы сформировался более или менее зрелый чер­ноземный почвенный профиль с характерным мощным гуматно - кальциевым горизонтом, по различным оценкам необходимо вре­мя от 3—5 тыс. до 10 тыс. лет. Некоторые исследователи считают, что такие свойства черноземов, как многогумусность, наличие кон­креционных карбонатных новообразований и общая высокая обызвесткованность профиля, по крайней мере на ряде территорий име­ют реликтовый характер и унаследованы от прошлых периодов раз­вития этих почв в условиях близкого залегания минерализованных грунтовых вод, т. е. черноземы имеют признаки палеогидроморфизма (В.А. Ковда, Е.М. Самойлова и др.).

Черноземы — одни из самых плодородных почв мира. Они обла­дают благоприятными для земледелия химическими (богатство гу­мусом, элементами минерального питания) и физическими свой­ствами (хорошая оструктуренность, воздухо - и водопроницаемость). На этих почвах получают наиболее высокие урожаи зерновых, са­харной свеклы, подсолнечника и многих других культур. Вместе с тем их нерациональная эксплуатация нередко приводит к деграда­ции — потере гумуса, переуплотнению, эродированности и вторич­ному засолению.

Каштановые почвы

Почвы этого типа в пределах суббореальных степных областей рас­пространены в подзоне сухих степей. По степени гумусированности каштановые почвы делятся на темно-каштановые (мощность гумусо­вого горизонта 25—40 см, содержание гумуса 3,5—4,5 %), каштановые (20—30 см, 2,5—3,5%) и светло-каштановые (15—20 см, 1,5—2,5%). В суббореальных сухих степях развиваются первых два подтипа. Свет­ло-каштановые почвы тяготеют к полупустынным ландшафтам и по многим признакам близки к бурым пустынно-степным почвам.

В районах распространения сухостепных каштановых почв выпа­дает меньше осадков, лето более жаркое, почвы развиваются в усло­виях более резко выраженного непромывного режима, чем в районах распространения черноземов. Карбонатный горизонт поэтому лежит ближе к поверхности, часто под ним обнаруживается горизонт скоп­ления гипса. Последнее обстоятельство, как правило, связано с при­уроченностью каштановых почв к гипсоносным породам.

Соотношение процессов поступления органических остатков, их гумификации и минерализации складываются в каштановых почвах таким образом, что гумуса в них накапливается меньше, чем в ти­пичных среднегумусовых черноземах. Несколько изменяется по срав­нению с черноземами и состав гумусовых веществ — в каштановых почвах уменьшается относительное содержание гуминовых кислот, поэтому почвы сухих степей имеют не черный, а каштановый цвет.

Генетический профиль темно-каштановых и каштановых почв включает следующие горизонты:

A1_h — гумусово-аюсумулятивный горизонт мощностью 25—40 см, темно-кашта­новый, структура от мелко- до среднекомковатой, в условиях целины густо перепле­тен корнями растений;

А1В — переходный горизонт мощностью 15—20 см, более светлой и часто более яркой коричневой окраски, а также более плотной крупнокомковатой структуры;

В_са — карбонатный горизонт; начинается непосредственно у нижней границы распространения гумуса, т. е. с глубины 25—40 см, и продолжается до глубины 80— 90 см. В зависимости от характера материнских пород имеет желто-бурый или жел­тый цвет с ярко-белыми или желтовато-белыми крупными пятнами и примазками извести; горизонт плотный, с хорошо выраженной ореховато-призматической струк­турой, часто встречаются кротовины; на глубине около 100 см уменьшается плот­ность горизонта и количество новообразованных карбонатов;

В_cs — иллювиально-гипсовый горизонт; начинается с глубины 100—120 см, зна­чительно рыхлее предыдущего и несколько влажнее, так как гипс более гигроскопи­чен, чем углекислый кальций; новообразования гипса выражены в виде тонких прожи­лок, иногда — мелкокристаллических стяжений или более плотных крупнокристал­лических друз.

Глубина залегания карбонатного и гипсового горизонтов умень­шается от темно-каштановых почв к каштановым и светло-каштановым.

Реакция почвенного раствора в этих почвах — от слабощелоч­ной до щелочной (рис. 17.4). Емкость поглощения — от средней до малой. В составе поглощенных катионов кроме кальция и магния в небольших количествах содержится натрий (в сухостепных кашта­новых почвах 5—10%).

Каштановые почвы обладают достаточно высоким естественным плодородием, но сельскохозяйственные угодья даже на темно-каш­тановых почвах страдают от недостатка влаги, поэтому необходимы мероприятия по сохранению и накоплению атмосферных вод или искусственное орошение.

Глава 18
СОЛОНЧАКИ, СОЛОНЦЫ И СОЛОДИ

В субаридных и аридных областях в различных географических поясах и зонах локально распространены почвы, генезис и св