Основные генетические типы почв

Почвенный покров степей Евразии отличается большим разнообразием. Основными типами почв, определяющими структуру почвенного покрова степей Евразии являются следующие: чернозёмы (от типичных до южных), каштановые (тёмно-каштановые, каштановые и светло-каштановые), солонцы и солоди (различных подтипов), луговые (чернозёмно-луговые и каштановидные), аллювиальные, болотные почвы и солончаки (различных типов засоления). Встречаются также почвы и других типов: серые лесные подзолистые (собственно подзолистые и дерново-подзолистые), серые лесостепные (серые и темно-серые), Это многообразие усиливается распространением в степях Южного Урала своеобразных горностепных и горнолесных почв южно-уральского вертикально-зонального ряда.

Зональную структуру почвенного покрова определяют чернозёмы и каштановые почвы. Солонцы и различные луговые почвы вносят в эту структуру интразональные черты, обусловленные локальным засолением (солонцы) или повышенным местным увлажнением (различные луговые почвы). Аллювиальные, болотные почвы и солончаки, приуроченные к территориям с переотложением твёрдого материала с различной концентрацией солевых аккумуляций, определяют черты азональности, связанные с долинами рек, лиманами, сорами и высохшими озёрами. Вместе с тем и зональные типы почв могут занимать интразональные местоположения в тех случаях, когда они встречаются южнее их типично зональных ареалов.

Зональные смены главных типов почв отражают лишь общие закономерности их распределения, впервые выявленные В.В. Докучаевым. Последующие исследования установили: 1) наличие местных вертикальных смен генетически близких типов или различных подтипов одного типа почв; 2) совместное залегание генетически близких почв, образующих закономерные смены типов сочетаний почв, характерных для каждой зоны и 3) чередование на небольших (до нескольких квадратных метров) площадях почв различных типов и разной степени засоления и солонцеватости, определяющих комплексность почвенного покрова с характерными для каждой зоны её типов. Комплексное залегание почв наименее характерно для лесостепи и умеренно засушливой степи, где оно проявляется локально и связано с микрорельефом, образовавшимся под воздействием расти­тельности и деятельности землероев. Наиболее характерна комплексность и мозаичность почвенного покрова для ландшафтной подзоны сухой степи и зоны полупустынь (каштановые, светло-каштановые почвы). Она связана с особенностями микрорельефа, который обусловливает перераспределение влаги, что приводит к различиям в степени засоления, солонцеватости и гидроморфности почв. По этим показателям и выделяются комплексы почв различной сложности, закономерно сменяющиеся в пространстве (Зонн, 1971).

Вертикальные смены почв в пределах широтной зональности выражены в той или иной степени в лесостепной и степной зонах Русской равнины, где разность высот достигает 150 - 250 м и более. При нарастании высот довольно чётко прослеживается смена чернозёмов серыми лесными почвами на Калачской возвышенности или тёмно-каштановых почв — чернозёмами обыкновенными (например, на Гусельско-Тетеревятском кряже). Обычно она обусловлена изменениями мезорельефа и состава почвообразующих пород.

Следовательно, закономерности распределения почв определяются не только зональными биоклиматическими факторами, но и особенностями рельефа и сменами почвообразующих пород, роль которых проявляется в усложнении разнообразия почвенного покрова в пределах отдельных почвенных зон. С ними связано и увеличение пестроты почвенного покрова в южном и восточном направлениях, обусловленное развитием микрорельефа.

Рис. 3. Широтно-зональная смена почв степей (Чибилев, 1992. C. 43)

Чернозёмы: I — типичный, II - обыкновенный, III — южный. IV —тёмно-каштановые и каштановые почвы; V - светло-каштановые почвы.

1 — гумусо-аккумулятивные горизонты; 2 — иллювиальный горизонт; 3 — почвообразующая порода; 4 — потолок вскипания карбонатов.

ЧЕРНОЗЁМЫ

Чернозёмная почва формируется в степях, где выпадает от 400 до 1400 мм осадков в год. В таких условиях в северной половине степной зоны Евразии, восточных частях зоны прерий Северной Америки и в пампах Южной Америки образуется гумус, в составе которого не менее 50 % общей массы составляют соединения чёрных гуминовых кислот с ионами кальция. Они не растворимы в воде и потому остаются в верхних горизонтах почвы даже при обильном атмосферном увлажнении.

Чернозёмыявляются зональными почвами луговых степей лесостепной зоны и разнотравно-типчаково-ковыльных (умеренно засушливых) степей. Эти почвы отличаются исключительным плодородием. Характерной особенностью, из-за которой они получили свое название, является тёмная, почти чёрная окраска верхнего гумусового слоя (горизонт А), обогащённого гумусом (перeгноем). Его мощность в разных подтипах чернозёмов колеблется от 40 до 120 см. Этот горизонт отличается рыхлым сложением с характерной комковато-зернистой структурой и пронизан густой сетью корней травянистых растений. Ниже располагается переходный горизонт (В) мощностью 40 — 80 см с неравномерной окраской (тёмно-бурый или серый с тёмными затёками), с комковатой структурой, книзу уплотненный, иногда с более или менее выраженными трещинами. Глубже почва имеет окраску, свойственную материнской почвообразующей породе, но отличается от неё беловатыми выделениями карбонатов кальция (солей угольной кислоты), по виду напоминающими грибницу плесени (мицелярные карбонаты). Ещё ниже залегают слои материнской, или почвообразующей породы (горизонт С), неизменённые почвообразованием.

Характерной особенностью целинных чернозёмов является наличие степного войлока (А₀) (litter, mulch) толщиной 3 — 4 см, лежащего на поверхности почвы. Его основу образуют отмершие, но не успевшие разложиться, надземные части степных растений, иногда значительную долю составляют мхи и лишайники. Под степным войлоком располагается плотная дернина (А_д) (turf, sod) толщиной 3 — 7 см, густо пронизанный живыми и отмёршими корнями злаков и разнотравья. Она обычно имеет тёмный цвет из-за большой насыщенности гумусовыми веществами. При распашке степной войлок и дернина полностью уничтожаются. Поэтому обнаружить их можно только в целинных степях (например, биосферного Центрального Чернозёмного заповедника) или старых вторичных степях. Ниже дерновины следует собственно гумусовый горизонт.

Оптимальные условия для гумусонакопления складываются в южной части лесостепной зоны, где сформировались типичные чернозёмы. Здесь имеется максимальное количество растительной массы и благоприятный гидротермический режим. Севернее более влажный климат способствует разрушению первичных минералов и ведёт к появлению признаков оподзоливания почв. К югу с нарастанием дефицита влаги уменьшается растительный опад, ухудшается его состав, что приводит к формированию менее богатых органическим веществом и элементами питания подтипов чернозёмных почв.

Естественные почвы северной подзоны луговых степей Русской равнины и Западной Сибири получают до 35 ц/га разлагающихся остатков растений, поступающих из надземного яруса экосистем, и 380 ц/га — из подземного. В почвы восточной окраины североамериканских прерий поступает 70 - 80 ц/га растительных остатков от наземных и столько же от подземных частей растений. Ткани степных растений, особенно разнотравья, в отличие от древесного опада, слабо склеротизированы и почти не содержат дубильных веществ. Поэтому, отмерев и попав во влажную и тёплую почву, 40 % растительных остатков легко разлагаются до гумуса всего за 10 недель (Мордкович,1998).

Чернозёмы подразделяются на несколько подтипов, с севера на юг происходит их широтно-зональная смена (рис.4) В естественном растительном покрове лесостепной ландшафтной зоны остепнённые луга и луговые злаково-разнотравные степи на плакорах сочетаются с широколиственными лесами. Поэтому зональными почвами лесостепей наряду с чернозёмами (выщелоченными, оподзоленными и типичными) являются и серые лесные почвы. В северной подзоне лесостепи под широколиственными травянистыми лесами формировались серые лесные почвы и чернозёмы оподзоленные, которые встречаются также по замкнутым понижениям в условиях дополнительного увлажнения. Сейчас эти леса почти полностью вырублены и их почвы распаханы. Под остепнёнными лугами и луговыми степями развиты выщелоченные чернозёмы. Остепнённые луга отличаются от луговых степей обилием лугового разнотравья и злаков и незначительной долей плотнодерновинных злаков (ковылей). В южной подзоне лесостепей чернозёмный процесс получает максимальное развитие. Здесь под луговыми злаково-разнотравными степями формирутеся подтип чернозёмов типичных, мощность их гумусового горизонта доходит до 100 — 120 см, а его содержание от 6 до 12% . Под плакорными и нагорными дубравами формировались серые лесные почвы.

Серые лесные почвы формируются под широколиственными лесами (иногда литературе они обозначаются и как серые лесостепные почвы). Они приурочены преимущественно к дубово-широколиственным лесам, произрастающим среди оподзоленных и выщелоченных чернозёмов лесостепи. По склонам балок и древним речным террасам подобные почвы глубоко вклиниваются в степную зону.

Серые лесные почвы представлены двумя основными подтипами — собственно серыми и тёмно-серыми. Серые лесные почвы занимают наиболее высокие части водоразделов и преимущественно их северные склоны. Меньшие площади приурочены к склонам балок. Здесь они являются как бы верхним членом чернозёмно-лесного вертикального ряда почвенных поясов. Нижними членами являются выщелоченные и типичные мощные чернозёмы. Кроме серых лесных почв, верхним членом этого ряда являются оподзоленные чернозёмы. Разность в высоте их залегания может достигать 100 - 150 м.В серых лесных почвах довольно ясно выражена оподзоленность, что связано с их относительно хорошей дренированностью. Тёмно-серые почвы приурочены к выровненным и менее дренированным водоразделам, поэтому они более гумусированы и по строению профиля напоминают чернозёмы.

В северной части степной ландшафтной зоны сформировались чернозёмы обыкновенные под богаторазнотравно-дерновиннозлаковыми степями (в отличие от типичных они имеют менее мощный гумусовый горизонт) и чернозёмы южные под разнотравно-дерновиннозлаковыми степями.

Чернозёмы обыкновенные и южные, различающиеся мощностью гумусового слоя и содержанием гумуса. У обыкновенных чернозёмов содержание гумуса 6 - 9% и средняя мощность 50 - 80 см и более, у южных — 4,5 - 6,5%, гумусовый слой — 40 - 60 см, а в нижней части почвенного профиля наблюдается скопление гипса.

В подзоне умеренно-засушливых степей выщелоченные разновидности чернозёма образуются под водораздельными, нагорными и байрачными лесами, где наряду с накоплением гумуса происходит и его вымывание - выщелачивание из верхних слоев почвы. При этом количество гумуса в почве уменьшается. Этому явлению способствуют особые условия лесного микроклимата. Под пологом леса наблюдается более высокая влажность воздуха, и амплитуды температур меньше. Выпадающие дожди и талые снеговые воды в лесу стекают медленнее, чем на открытых участках. Этому содействует и лесная подстилка из растительных остатков, покрывающая поверхность почвы. Большое увлажнение под пологом леса обуславливает вымывание содержащихся в верхних горизонтах почв веществ в нижние горизонты. Процессу «обеднения» почв способствует и мощная корневая система древесной растительности, потребляющая большое количество питательных веществ. На северо-западе области изредка встречаются и серые лесные почвы.

К днищам балок и нижним вогнутым частям склонов, реже к блюдцеобразным понижениям водоразделов (подам, падинам, степным блюдцам) на Окско-Донской равнине приурочены лугово-чернозёмные почвы, близкие по составу и свойствам к чернозёмам. От соответствующих подтипов чернозёмов, их отличает наличие в нижних горизонтах признаков повышенного увлажнения, обусловленного или близким залеганием уровня грунтовых вод, или переувлажнением за счёт просачивающихся и застаивающихся атмосферных осадков. Это обычно выражается в редких и слабо выраженных пятнах оглеения, более повышенной гумусированности и растянутости гумусовых горизонтов. Лугово-чернозёмные почвы больше обеспечены влагой и подвижными питательными веществами, поэтому их производительность обычно выше, чем чернозёмов. Они часто используются под плодовые сады.

Географическое распределение подтипов чернозёмов подчиняется закономерностям двоякого порядка. При известной генерализации выявляется преобладание каждого из подтипов в определенных географических широтах, поэтому они образуют соответствующие почвенные подзоны, последовательно сменяющиеся в южном и юго-восточном направлениях. Местные закономерности, обусловленные амплитудами высот, определяют мезовертикальное распределение чернозёмов.

В подзоне обыкновенных чернозёмов мезовертикальность проявляется в том, что с повышением высот обыкновенные черноземы сменяются типичными, а затем и выщелоченными. По наиболее пониженным и тёплым склонам встречаются южные чернозёмы. В подзоне южных чернозёмов наиболее высокие водоразделы и склоны северной экспозиции заняты обыкновенными чернозёмами, а по склонам южной экспозиции в неё проникают тёмно-каштановые почвы. В целом можно отметить, что почвенный покров каждой подзоны отличается сложной структурой, обусловленной разнообразными сочетаниями подтипов чернозёмов, а также их сочетанием с другими типами почв. Этому весьма способствуют и особенности микрорельефа. Вместе с тем чернозём как генетический тип повсюду сохраняет основные типичные черты строения и обладает более или менее постоянными свойствами.

Рис. 4. Профили почв лесостепной и степной зоны Русской равнины в широтно-зональном градиенте (Мордкович и др., 1997. С. 40).

1 — горизонт вскипания; 2 — мицелярные карбонаты; 3 - белоглазка; 4 — кротовины. Содержание гумуса в горизонте А₁ дано в %.

КАШТАНОВЫЕ ПОЧВЫ

Зона каштановых почв сухих и опустыненных степей подразделяется на подзоны тёмно-каштановых, собственно каштановых и светло-каштановых почв. Для зонального процесса почвообразования характерно наложение солонцового процесса на гумусонакопление. Степень солонцеватости почв к югу нарастает, а гумусированности снижается. Особенностью почвенного и растительного покрова сухих и опустыненных степей является комплексность — пятнистый характер распределения контуров разновидностей почв. Он обусловлен в первую очередь микрорельефом, с которым связаны различия в степени увлажнения и солевом режиме.

В ландшафтной подзонетипчаково-ковыльных (сухих) степейклимат более засушливый и жаркий, и чернозёмы сменяются тёмно-каштановыми и каштановыми почвами.На юго-востоке Русской равнины в Заволжье она охватывает плато Низкого Сырта, север и запад Прикаспийской низменности. Северо-западным рубежом зоны являются долины рек Медведицы и Дона. На юго-востоке граница зоны проходит по западным склонам возвышенности Ергени.Содержание гумуса и мощность гумусовых горизонтов здесь меньше, чем у чернозёмов. У тёмно-каштановых почв средняя мощность гумусового горизонта 35 - 50 см, содержание гумуса 3 - 5%, у каштановых почв - 30 - 40 см и гумуса 2,5 - 4%. Верхний горизонт этих почв имеет серо-коричневую (цвет спелого каштана) окраску, зернистость в его структуре выражена очень слабо. Видимые глазом беловатые скопления карбонатов (белоглазка) наблюдаются с глубины 40-60 см, но от 10%-ной соляной кислоты почва вскипает ещё выше. На глинистых почвах подзоны сухих степей начинают появляться солонцы и солончаки, сильно снижающие плодородие почв.

Солончаки образуются в тех случаях, когда в материнских (почвообразующих) породах на небольшой глубине содержатся растворимые соли, или при условии неглубокого залегания солоноватых (минерализованных) грунтовых вод. Почвенный раствор, содержащий соли, в жаркое время года поднимается по капиллярам почвы. Достигая верхних горизонтов, вода испаряется, а соли остаются и накапливаются. На солончаках может существовать только солевыносливая (галофитная) растительность.

Солонцы формируются при более глубоком залегании грунтовых вод. Проникающие в почву осадки растворяют соли и промывают верхние горизонты почвы. Соли и мелкие глинистые частицы скапливаются в нижележащем горизонте (на глубине 30 - 80 см), придавая ему особые свойства: вязкость, водонепроницаемость при набухании, большую плотность и способность при высыхании растрескиваться на вертикальные отдельности в виде столбиков и призм.

В сухих степях лугово-каштановые почвы занимают примерно те же местоположения, что и лугово-чернозёмные почвы. Они отличаются от тёмно-каштановых почв повышенной (до 6 — 7%) гумусированностью, а также некоторой растянутостью профиля, понижением глубины вскипания и слабо выраженным пятнистым оглеением. Эти почвы занимают сравнительно небольшие площади. Благодаря их большей обеспеченности влагой они более благоприятны для сельскохозяйственного использования, чем темно-каштановые почвы.

Зональными почвамиполупустынь Прикаспия являются светло-каштановые солонцеватые. Они формируются под полынно-типчаково-ковыльной растительностью опустыненных степей. Отличатся от каштановых почв более светлой серо-коричневой окраской гумусового горизонта, средняя мощность которого колеблется от 25 до 30 см с содержанием гумуса 1,5 — 2,5%. Скопления карбонатов кальция в виде белоглазки наблюдаются на глубине 30 - 50 см. Светло-каштановые почвы отличаются ясно выраженными признаками солонцеватости, подгумусовый горизонт уплотнён и имеет призмовидную структуру. В нижней части почвенного профиля на глубине 100 - 120 см выделяется гипсовый пояс с высоким содержание кристаллов сульфата калия (гипса). В комплексе со светло-каштановыми почвами часто встречаются солонцы и солончаки.

ИНТРАЗОНАЛЬНЫЕ ПОЧВЫ

На территории степей Евразии наиболее распространёнными интразональными почвами (т.е. не образующими самостоятельной почвенной зоны, но встречающимися в пределах нескольких зон) являются: серыелесныеподзолистыепочвы,аллювиальные (пойменные), лугово-лиманные и дерново-степные песчаные почвы, солоди, солонцы и солончаки и др..

Серые лесные подзолистые почвы(собственно подзолистые и дерново-подзолистые) формируются преимущественно под сосновыми лесами на надпойменных террасах Хопра, Дона и других рек. По речным долинам они глубоко продвигаются к югу, заходя в пределы степной зоны. Интразональное распределение почв этого типа, песчаного механического состава, связано с песчаными массивами, как правило, приуроченными к долинам рек (их древним террасам). Встречаются также интразональные почвы сосновых боров, представленные разобщенными массивами, очень разнообразные по своим признакам и свойствам. Это обусловлено, с одной стороны, составом и свойствами песков, на которых развиваются почвы, а с другой стороны, их приуроченностью к тем или иным зональным условиям. Подзолистые песчаные почвы встречаются во всех зональных условиях, но больше их в подзонах умеренно засушливой и сухой степи, где обеднение их замедляется меньшей увлажненностью и слабой промываемостью.

В поймах рек на аллювиальных отложениях образуются особые аллювиальные (пойменные) почвы, имеющие сложное слоистое строение. Ежегодно во время половодья на них откладывается ил, богатый питательными веществами, а густая луговая растительность сплошь покрывающая почву, обогащает её перегноем. В поймах наиболее распространены дерново-луговые почвы. Их гумусовые горизонты отличаются тёмной, почти чёрной окраской (содержание гумуса от 2% до 6 - 8%). Они имеют слоистое строение и хорошо развитую зернистую структуру. В нижних горизонтах луговых почв обычно наблюдаются ржавые и охристые пятна и прожилки, окрашенные окислами железа, образующихся из-за процессов заболачивания.

В пойменных понижениях, где застаиваются паводковые воды, а также по окраинам озёр-стариц, уровень грунтовых вод близок к поверхности, и развиваются переувлажненные лугово-болотые почвы. Гумусовый горизонт их отличается ярко чёрной окраской, не имеет выраженной нижней границы и испещрён бурыми и ржавыми пятнами. Нижние горизонт имеют сизовато-серую, голубоватую или зеленоватую окраску, создающуюся в результате процессов оглеения (т.е. образования солей закиси железа из-за недостатка кислорода в переувлажненной почве).

На формирование аллювиальных почв наряду с зональными условиями влияет и различная разработанность речных долин, длительность и высота половодья, различия минералогического и механического составов аллювиальных отложений, поэтому они очень разнообразны. С разработанностью речных долин, определяемой мощностью рек, связаны накопление аллювия и размеры площадей, занимаемых почвами аллювиального происхождения. Реки рассматриваемой территории можно подразделить на три группы: крупные реки с шириной долин более 0,5 км,к которым относятся Волга, Дон, Хопёр; средние реки с шириной долин от 500 до 200 м— к ним относится большая часть притоков Волги и Дона; небольшие реки с шириной долин меньше 200 м,в которых аллювиальные почвы занимают наименьшие площади. Крупные реки пересекают несколько ландшафтных зон, и в почвах их долин отражаются зональные различия; средние - пересекают не более двух зон, а малые обычно протекают в одной зоне, и поэтому развитые в них почвы отличаются наименьшим разнообразием.

На территории Приволжской песчаной гряды, Арчедино-Донских, Цимлянских, Голубинских и других натеррасных песчаных массивов сформировались дерново-степные песчаные почвы. Генетические горизонты в них выражены слабо. Мощность профиля около 25 - 35 см. Содержание гумуса в верхнем гумусированном слое 0,3 - 1,7 %. Почвы бесструктурные, рыхлые, обладают повышенной водопроницаемостью. При нарушении почвенного покрова легко поддаются ветровой эрозии.

На Прикаспийской низменности среди зональных каштановых и светло-каштановых почв выделяются специфичные почвы с различной степенью сезонного поверхностного переувлажнения. К микропонижениям приурочены луговато-каштановые почвы, а к падинам - собственнолугово-каштановые и к лиманам — лугово-лиманные глинистые почвы.

Луговато-каштановые (тёмноцветные) почвы занимающие микропонижения, формируются под луговой растительностью. Образование их связано с поверхностным переувлажнением во время весеннего снеготаяния, а не с грунтовыми водами (которые залегают на глубине, превышающей 5 м).Травостой на луговато-каштановых почвах всегда лучше развит, чем на других почвах, и благодаря его ярко-зелёному цвету они резко выделяются. Микропонижения (падины), в которых отмечаются эти почвы, имеют размеры от 1 до 3 - 5 га. Средняя мощность гумусового горизонта 40 - 45 см, содержание гумуса 3 - 4,5 %.

Лугово-каштановые (тёмноцветные чернозёмовидные) почвы занимают падины и развиты преимущественно в левобережной части Прикаспийской низменности (к востоку от Волги). Падины имеют размеры от нескольких га до 10 - 30 га, глубиной 1 - 2 м.Во время весенних дождей и снеготаяния в них накапливается большое количество воды (слой мощностью от нескольких сантиметров до 0,5 м),которая сравнительно быстро просачивается, образуя слой пресных вод различной мощности, залегающий на постоянном горизонте солёных грунтовых вод. По строению и свойствам тёмноцветные луговые почвы очень напоминают лугово-чернозёмовидные. Содержание гумуса в них повышается до 5 - 7%. В верхних горизонтах хорошо выражена зернисто-комковатая структура.

Лугово-лиманные глинистые почвы распространены как в правобережной, так и в левобережной частях Прикаспийской низменности. Они приурочены к более глубоким и плоским мезопонижениям древнего морского или аллювиального происхождения, занимающим площади от нескольких десятков до сотен гектаров. Почвообразующая толща в них преимущественно глинистого механического состава. Весенние талые и дождевые воды надолго задерживаются на поверхности почв. В середине лета при высыхании почвы сильно растрескиваются, и трещины на них достигают ширины до 5 - 10 сми глубины до 0,5 - 1 м.Очень часто в этих почвах наблюдаются признаки осолодения. С глубины 1 - 1,5 мони, как правило, в той или иной степени засолены. Почвы лиманов очень плодородные (содержание гумуса в горизонте А до 5%), в естественном состоянии покрыты луговым травостоем, иногда с участием тростника.

Почвы падин и лиманов традиционно использовались как ценные устойчивые сенокосные угодья. В настоящее время к ним приурочены и посевы различных сельскохозяйственных культур, и посадки защитных лесных насаждений. Примером рационального освоения падин может служить опыт Джаныбекского стационара, где были созданы высокопроизводительный плодовый сад и дендрарий.