Происхождение, свойства и оценка плодородия черноземных почв

1.1. Гипотезы о происхождении черноземов
Большое хозяйственное значение черноземных почв, их высокая продуктивность, гигантская площадь распространения, особая природная обстановка, в которой они залегают и развиваются, издавна интересовали многочисленных исследователей, исследующих черноземные почвы с различных теоретических и практических точек зрения. С исследованием черноземов тесно связан ряд имен великих русских ученых.
Первый рывок в решении вопроса о происхождении черноземов совершил великий ученый М. В. Ломоносов. В своей работе «О слоях земных» он писал: «Его (чернозема) происхождение не минеральное, но из двух прочих царств натуры, из животного и растительного, всяк признает…» «Итак нет сомнения, что чернозем не первообразная и не первозданная материя, но произошел от согнития животных и растущих тел со временем».
Таким образом, впервые в истории почвоведения М. В.
…

1.2 Условия образования чернозёмов
Необходимые условия для образования черноземов создаются в суббореальном поясе Северной Америки и Евразии в пределах лесо-лугово-степных и степных областей. В Европе они распространены на придунайских низменных равнинах, тянутся полосой че­рез Украину, Молдову, Се­верный Кавказ и Поволжье, и центральные части Русской равнины. К востоку от Урала обширные площади черноземов простираются в южной части Западной Сибири и на севере Казахстана. Отдельные ареалы черноземов принадлежат Минусинской котловине, предгорьям и рав­нинам Алтая, а также к кот­ловинам Забайкалья.
Зона распространения черноземов является зоной континентального климата или умеренно континентального климата с теплым летом и холодной или умеренно холодной зимой. Годовая амплитуда температур колеблется от 30 до 50 °С. Осадков в те­чение года выпадает от 300 до 600 мм, и до 750 мм в североамериканских степях.
…

1.3 Процессы формирования чернозема
В настоящее время утверждена точка зрения, в соответствии с которой черноземы являются почвами, развивающимися под многолетней травянистой растительностью степи и лесостепи в условиях непромывного или периодически промывного водного режима. Как тип почвообразования черноземные почвы формируются в результате следующих ведущих процессов:
• дерновый процесс;
• образование и накопление гумусовых веществ (гумификация);
• выщелачивание и миграция простых солей;
• оглинивание почвенной массы.
Дерновый процесс можно наблюдать во многих почвах, но более яркое его проявление наблюдается в черноземах, особенно в типичных и обыкновенных, где охватывает мощную толщу почвы.
Разнотравье и злаки имеющие мощную корневую систему каждый год дают 20 – 30 т/га органических остатков, при этом большая их часть, составляющая от 65 до 75 % приходится на корневую массу. Растительные остатки богаты кальцием, магнием и белковым азотом.
…

2.1 Строение почвенного профиля
Для черноземов характерно наличие двух генетических горизонтов:
1) гумусового прогрессивно-аккумулятивного, который хараетризуется большой мощностью, высоким содержанием гумуса при его постепенном падении с глубиной, зернистой структурой;
2) карбонатно-аккумулятивного.
Также встречаются бескарбонатные черноземы (в Североамериканском и в Восточноазиатском секторах, в горах, на элювии плотных силикатных пород) и, наоборот, черноземы карбонатные с поверхности во всем профиле.
…

2.2 Механический и минералогический состав
По механическому составу черноземные почвы весьма разнообразны. Это определяется составом почвообразующих пород.
Общей особенностью черноземных почв является отсутствие в процессе почвообразования заметных изменений механического состава. Только в оподзоленных черноземах и частично в выщелоченных можно наблюдать небольшое увеличение илистой фракции вниз по профилю. Некоторое обеднение илом верхней части профиля отмечается также в осолоделых и солонцеватых черноземах.
Минералогический состав черноземных почв состоит в основном из первичных минералов. Из вторичных минералов в большинстве черноземов встречаются минералы гидрослюдистой и монтмориллонитовой групп, в которых преобладает монтмориллонит.
Илистая фракция черноземов содержит также аморфные вещества, окристаллизованные полуторные окислы и небольшое количество высокодисперсного кварца.
Распределение по профилю высокодисперсных минералов равномерно.
…

2.3 Физико-химические свойства черноземных почв

Важнейшими особенностями химического состава чернозёмов являются:
• биогенная аккумуляция в гумусовом профиле элементов питания растений;
• относительная однородность валового состава минеральной части по профилю;
• богатство гумусом;
• выщелоченность почв от легкорастворимых солей;
• иллювиальный характер распределения карбонатов[12].
Содержание гумуса постепенно уменьшается с глубиной. Это подчеркивает тесную связь распределения корневых систем травянистой растительности с образованием гумуса. Гумус черноземных почв мало растворим в воде.
Особенности водного и термического режимов черноземных почв, динамики СО2 в почвенном воздухе и почвенном растворе обуславливают иллювиальный характер распределения карбонатов кальция в черноземах. В весенний период, во время наибольшего развития нисходящих токов, происходит вымывание карбонатов.
…

2.4 Физические свойства черноземов
Физические свойства черноземных почв в значительной мере определяется высоким содержанием в них гумуса, мощностью гумусовых горизонтов и хорошей структурированностью. Поэтому черноземы характеризуются благоприятными физическими свойствами: рыхлым сложением в гумусовом слое, высокой влагоемкостью и хорошей влагопроницаемостью.
Благодаря хорошей оструктуренности плотность черноземов в гумусовых горизонтах невысокая и колеблется в пределах 1-1,22 г/см3 и лишь в подгумусовых возрастает до 1,4-1,5 г/см3.
Плотность твердой фазы в черноземов в верхних горизонтах невысокая (2,4-2,5 г/см3), что обусловлено богатством верхних частей профиля гумусом. В подгумусовых горизонтах и в породе ее величина возрастает до 2,55-2,65. Хорошая структурированность черноземов определяет их высокую пористость в гумусовых горизонтах (50-60%), которая постепенно уменьшается с глубиной.
…

2.5.1 Подтип черноземов оподзоленных
Распространены в северной подзоне лесостепи. Почвы сформировались под широколиственными травянистыми лесами, которые к настоящему времени в большинстве вырублены. Сохранились лишь отдельные лесные массивы. Рельеф территории отличается чередованием сильнорасчлененных возвышенностей, где широко развиты эрозионные процессы, и низменных равнин. Почвообразующие породы представлены преимущественно лёссами, лёссовидными суглинками и покровными тяжелыми суглинками[13].
…

2.5.2 Подтип черноземов выщелоченных
Общая площадь выщелоченных черноземов составляет 1380 га, в пашне используется 1270 га. Они занимают водораздельные плато и склоны различной крутизны и экспозиции, сформировались они на покровных лессовидных слабокарбонатных суглинках[5].
Профиль почв имеет следующее морфологическое строение (рисунок 3а, 3б):
А — гумусовый горизонт, темно-серый или серовато-черный, хорошо выраженной зернистой или комковато-зернистой структуры, рыхлого или слабоуплотненного сложения; переход постепенный, нижняя граница определяется по заметному общему побурению или появлению бурых пятен между гумусовыми языками;
АВ — гумусовый горизонт, неравномерно прокрашенный, темно-серый с буроватым оттенком, с темно-серыми гумусовыми и бурыми пятнами, ореховатой или мелкокомковатой структуры; при полном высыхании по граням структурных отдельностей может проступать белесоватая присыпка.
…

2.5.3 Подтип черноземов типичных
В этих почвах черноземный процесс получает свое максимальное выражение, отсюда и название подтипа. Черноземы типичные формируются под разнотравно-злаковой (лугово-степной) растительностью в южной подзоне лесостепной зоны на лёссах, лёссовидных и покровных суглинках.
…

2.5.4 Подтип черноземов обыкновенных
Распространены в северной части степной зоны. Сформировались под разнотравно-типчаково-ковыльной растительностью. В настоящее время почвы почти повсеместно распаханы. Целинные степи сохранились лишь в заповедниках (Аскания-Нова). Почвообразование ведется на лёссах и лёссовидных суглинках, на бурых и красно-бурых тяжелых суглинках и частично на элювии коренных пород.
Профиль почв имеет следующее морфологическое строение (рисунок 5):
А — гумусовый горизонт мощностью 30-40 см, темно-серый или черный, зернистой или комковато-зернистой структуры;
АВ — гумусовый горизонт (до глубины 40-120 см), темно-серый с бурым оттенком, с темными гумусовыми затеками, комковатой и комковато-призматической структуры; в нижней части этого горизонта наблюдается вскипание.
Преобладающая мощность гумусовых горизонтов — 40-80 см.
…

2.5.5 Подтип черноземов южных
Эти почвы формировались под типчаково-ковыльной растительностью в южной части степной зоны. Область распространения южных черноземов представляет собой на западе выположенную пониженную равнину, переходящую затем в ряд повышенных равнин и участков с наличием сопочных массивов на фоне равнинной местности.
Почвообразование происходит на лёссах и лёссовидных породах, на бурых и красно-бурых тяжелых суглинках, на сыртовых суглинках, содержащих до 5% карбонатов и легкорастворимые соли, на коренных породах (известняках) и продуктах разрушения коренных и осадочных пород.
Профиль почв имеет следующее морфологическое строение (рисунок 6):
А — гумусовый горизонт мощностью 20-30 см, темно-серый с коричневатым оттенком, в целинном состоянии вверху часто обособляется слой в 6-8 см, более светлоокрашенный, слоеватый; структура зернистая, при распашке — комковато-пылеватая.
…

3.1 Понятие бонитировки почв
Бонитировка почв — сравнительная оценка качества плодородия как средства производства в сельском и лесном хозяйствах, выраженная в количественных показателях и основанная на учете свойств почвы и уровня урожайности[2]. Она устанавливает относительную пригодность почв по основным факторам естественного плодородия для возделывания сельскохозяйственных культур, обеспечивая выделение агропроизводственных групп почв, подлежащих экономической оценке.
Бонитировка почв является логическим продолжением комплексных обследований земель и предшествует их экономической оценке. Основная цель бонитировки состоит в определении относительного достоинства почв по их плодородию, т.е. установлении, во сколько раз одна почва лучше или хуже другой по своим естественным и устойчиво приобретённым свойствам. Объект бонитировки – почва, выраженная строго определёнными таксономическими единицами, установленным по материалам почвенного обследования.
…

3.2 Бонитировка почв на основе информационно–логистического метода [4]
Во всех методиках бонитировки почв используются свойства почв, коррелирующие с урожайностью сельскохозяйственных культур. Строго говоря, для выполнения этого правила необходимы массовые статистические данные об урожайности сельскохозяйственных культур на конкретных почвах и показатели свойств почв с мест учета урожая. В связи с тем, что в статистической отчетности таких данных нет, то в большинстве применяемых в России методиках оценка плодородия почв и выбор оценочных свойств почв осуществляется интуитивно. При отсутствии данных о зависимости величин урожайности сельскохозяйственных культур от разных значений свойств почв роль оценочных свойств признавалась равноценной, и поэтому балл бонитета почвы рассчитывался как средняя величина из балльных оценок оценочных свойств.
На самом деле, влияние свойств почв на урожай неравноценное и не всегда прямолинейное. Это выявлено экспериментально во многих исследованиях.
…

Заключение
Почвенный покров планеты непрерывно изменяется, эволюционирует вместе с развитием земной поверхности в геологической истории Земли. Это природные, естественные изменения почв и почвенного покрова, протекающие с геологической скоростью. Но есть изменения почвенного покрова, протекающие значительно быстрее природных процессов и иногда ведущие к катастрофическим последствиям. Это изменения, вызванные человеческой деятельностью.
Глобальные изменения почвенного покрова затрагивают разномасштабные в пространстве и времени явления, требующие весьма детального научного анализа исходя из роли почвы в геосфере и биосфере Земли, а также в хозяйственной деятельности и жизни человека.
…