Глава 20. ПОЧВЫ И ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ ЛЕСО-ЛУГОВО-СТЕПНЫХ И СТЕПНЫХ ОБЛАСТЕЙ СУББОРЕАЛЬНЫХ ПОЯСОВ

М.А. Глазовская

Смотрите также:

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Фитоценология - геоботаника

Химия почвы

Книги Докучаева

Происхождение жизни

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Черви и почвообразование

Дождевые черви

Вернадский. Биосфера

Геохимия - химия земли

Минералогия

Земледелие. Агрохимия почвы

Справочник агронома

Происхождение растений

Ботаника

Биология

Эволюция биосферы

Земледелие

Геоботаника

Биографии биологов, почвоведов

Эволюция

Чернозёмы и каштановые почвы - кальций-гумусовые степные почвы.

Для образования черноземов и каштановых почв степной зоны необходимо сочетание ряда условий: 1) травянистая растительность, поставляющая большое количество богатых зольными элементами органических остатков; 2) богатство почвообразующих пород первичными минералами кальция или карбонатами кальция; 3) континентальный климат со сменой периодов увлажнения почв весной и осенью летним периодом иссушения, исключающей быструю минерализацию органических веществ и способствующей накоплению гумуса; 4) наличие в годовом цикле периодов сильного охлаждения или замораживания, почв, ослабляющих интенсивность процессов внутрипочвенного выветривания и оглинивания профиля (свойственного кальций-гумусовым оглиненным почвам и слитоземам).

Наиболее благоприятное соотношение перечисленных условий складывается в областях распространения умеренно засушливых разнотравно-злаковых и сухих злаковых степей, где коэффициент увлажнения колеблется в течение года от 0,6 до 0,3 (наиболее низкое значение его приходится на летний период). Подобные условия характерны для умеренно континентальных и континентальных областей борсального и суббореального поясов Евразии и Северной Америки, а также для областей распространения горных и высокогорных степей в широком диапазоне географических широт — от умеренного пояса до тропиков. Типичные представители кальций- гумусовых степных почв — черноземы и каштановые почвы — образуют в пределах СССР и в континентальных областях Северной Америки две хорошо выраженные почвенные зоны.

Черноземы

Степная растительность поставляет в почву много органических веществ. Большинство растений отмирает в степи ежегодно или целиком, или в большей своей части: у однолетников отмирают и надземные и подземные органы, у многолетников вся надземная часть и значительная доля (около 7з) корневых систем. Общее количество растительных остатков варьирует в зависимости от типа степей. Особенно много попадает в почву органических остатков в луговых степях с густым и высоким травостоем, где образуются выщелоченные' черноземы,. Количество поступающих в почвы растительных остатков уменьшается в южном направлении по мере изменения степей от ковыльно-разнотравных к разнотравно-ковыльным и ковыльно-типчаковым.

В умеренно засушливых степях ежегодно поступает с наземным и корневым опадом около 112 ц/'га органического вещества, в котором содержится около 160 кг азота и около 520 кг/га зольных элементов. В сухих степях поступление азота и зольных элементов уменьшается в 2,5—3,0 раза вследствие разреживания и уменьшения высоты травостоя.

Состав органических остатков степной растительности отличен от состава опада широколиственных и особенно хвойных лесов. В органических остатках степных растений меньше восков, смол и дубильных веществ, чем в лесном опаде, и больше азотистых соединений. Это облегчает и ускоряет в степях процессы гумификации.

Степная растительность отличается высокой зольностью. В золе наряду с кремнеземом содержится много оснований: К, Са, Mg. Суммарное поступление этих элементов с органическими остатками очень велико.

Вся верхняя толща почв в нераспаханной степи переплетена корнями. Масса корней — своеобразный биологический экран, через который не могут уйти из сферы почвообразования многие необходимые растениям элементы зольного питания. Они участвуют в биологическом круговороте веществ, сохраняются и накапливаются в верхних горизонтах почв.

В период бурной вегетации степная растительность поглощает из верхних горизонтов почв много влаги, а это, как показали наблюдения Е. А. Афанасьевой (1966), способствует поступлению пленочной влаги из нижних горизонтов в верхние и возвращению вместе с ней ряда выщелачиваемых во влажный период из верхних горизонтов элементов. Следовательно, степная растительность обогащает почву не только органическими веществами, но и способствует сохранению ряда минеральных веществ.

Высокая зольность растительных остатков и богатство золы основаниями — одна из главных причин сохранения нейтральной реакции в верхних горизонтах кальций-гумусовых почв, а это, в свою очередь, способствует развитию обильной и преимущественно бактериальной микрофлоры (в том числе азотфиксаторов), которая определяет в значительной мере характер превращений органических остатков при гумификации и обогащает почву азотом.

Не менее существенное значение в формировании кальций-гумусовых степных почв имеют, как уже говорилось ранее, климатические условия. Они образуются лишь в континентальном климате с выраженным периодом летнего иссушения почв, в который запас влаги в верхних 50—60 см понижается до влажности разрыва капилляров или влажности завядания (А. Ф. Большаков, 1961).

На лето приходится в степях максимум годовых осадков. Однако температуры летнего периода высокие (средние температуры июля 20—23° С), поэтому значительная доля летних осадков испаряется. Кроме того, выпадают осадки в течение лета крайне неравномерно. Между отдельными ливневыми дождями устанавливаются более или менее длительные периоды засухи. В первую половину лета, когда растения бурно вегетируют, часть проникающих в почву осадков расходуется на транспирацию. Следовательно, большую часть лета почвы степей сухи.

Из-за сухости в летний период ослабляется микробиологическая деятельность.

Максимумы активной микробиологической деятельности приходятся на весенний и осенний периоды, которые прерываются длительным летним периодом относительного покоя, а также периодом зимнего покоя, когда почвы находятся в мерзлом состоянии и покрыты снегом. Такие перерывы задерживают процессы минерализации гумуса и способствуют его накоплению. Ка,к особый состав микрофлоры (преимущественно бактериальный), так и условия гумификации (нейтральная среда, богатство растительного опада кальцием, периодическое высушивание) приводят к образованию преимущественно группы гуминовых кислот. Отношение гуминовых кислот к фульвокислотам колеблется от 1,5 до 2,0.

Гуминовые кислоты в черноземах — типичных представителях кальций-гумусовых почв — мало растворимы, легко коагулируют и с большим трудом переходят в раствор. Именно эти их свойства и являются одной из причин интенсивного гумусонакопления. Главную фракцию гумуса образуют гуматы кальция. Фульвокислоты присутствуют в меньшем количестве и лишь в связанной с гумино- выми кислотами форме. Свободных, агрессивных фульвокислот в кальций-гумусовых степных почвах нет.

Хорошей коагуляции гумусовых веществ способствует обилие оснований (кальция и др.) в разлагающихся остатках и в самой толще почвы. Обилие органических остатков, преобладание в составе гумуса группы малоподвижных гуминовых кислот и замедленная минерализация гумусовых веществ приводят к значительному накоплению гумуса. Черноземы интенсивно прокрашены гумусом на глубину 50—100 см, а иногда и более. Падение содержания гумуса с глубиной постепенное.

Большое количество органических коллоидов обусловливает, в свою очередь, большую емкость поглощения почв особенно в верхних богатых гумусом горизонтах (30—60 мг-экв на 100 г почвы). Почвенный поглощающий комплекс насыщен на 75—80% кальцием. Остальные 20—25% приходятся на поглощенный магний. Насыщенность почв двухвалентными катионами способствует устойчивости коллоидов: они находятся в прочноскоагулированном состоянии, передвижение по профилю органических или минеральных коллоидов не наблюдается. Максимальное содержание ила обнаруживается в верхнем, гумусовом горизонте.

Обилие органических коллоидов и прочная их коагуляция способствуют образованию зернистой или комковато-зернистой водопрочной структуры. Этому способствует и обильная корневая система травянистых растений, густо пронизывающая верхние горизонты почв. Корни трав, проникая в почву, разделяют ее на многочисленные мелкие комочки. При разложении отмерших корней вновь образующиеся гумусовые вещества склеивают почвенные частички между собой. В результате весь гумусовый, наиболее кор- необитаемый слой оказывается разделенным на зернистые, устойчивые протий действия воды агрегаты, которые, в свою очередь, состоят из микроагрегатов первого, второго и третьего порядков.

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

Нераспаханные степные почвы 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 более крупные землерои — сурки, или байбаки, суслики. Многочисленные старые, засыпанные землей норы — кротовины — очень характерны для профиля некоторых черноземных почв. Землерои рыхлят почвы, делают их более воз- духо- и водопроницаемыми, увеличивают глубину проникновения гумуса, при постройке нор переносят ряд минеральных веществ из глубоких горизонтов в верхнюю часть профиля или на поверхность почв.

Как уже говорилось ранее, кальций-гумусовые степные почвы существуют в условиях непромывного, водного режима. Обычная глубина промачивания 2,5—3,0 м в черноземных степях и около 2,0 м в сухих степях с каштановыми почвами.

Образующаяся при разложении органических остатков углекислота частично соединяется с кальцием, освобождающимся при минерализации растительных остатков, и образует бикарбонат кальция. Часть углекислоты, растворясь в почвенной влаге, способствует переводу нерастворимых карбонатов кальция в более растворимые бикарбонаты по схеме:' СаС0з+С0г+Н20->- ->-Са(НС03)2. Под гумусовым горизонтом образуется иллювиальный карбонатный горизонт.

Формы выделений карбонатов весьма разнообразны. Часто это яркая белоглазка, расплывчатые желтоватые пятна или примазки извести. Наиболее свежие формы карбонатов кальция, образующиеся в результате сезонной миграции углекислых солей, — карбонатная плесень, или псевдомицелий.

Обилие карбонатов в степных почвах обычно связывают с кар- бонатностью самих материнских пород. Однако некоторые исследователи справедливо считают, что карбонатность материнских пород не первопричина, а следствие степного почвообразовательного процесса (JI. С. Берг, С. С. Неуструев, Б. Б. Полынов). Это подтверждается многими фактами. Так, на выходах гранитов и их бескарбонатном элювии в условиях степного климата и под степной растительностью формируются почвы с карбонатным горизонтом, и вся толща рыхлых наносов в процессе почвообразования обыз- вестковывается за счет выветривания первичных кальцийсодержа- щих минералов и поступления части карбонатов кальция на поверхность почвы с атмосферными осадками и пылевыми массами.

Половину растворенных минеральных веществ (30 мг/л), содержащихся в дождевых и снеговых осадках, составляет двууглекислый кальций.

В степных почвах с непромывным водным режимом все легкорастворимые соли (растворимость которых не зависит от парциального давления углекислоты почвенного воздуха), не удерживаемые в биологическом круговороте, вымываются к нижней границе промачивания почв и образуют на этой глубине соленосный горизонт, содержащий гипс, а в областях распространения соленосных почвообразующих пород — хлориды и сульфаты натрия и магния.

В зависимости от глубины промачивания почв и повторяемости влажных лет гипсовые и солевые иллювиальные горизонты (или горизонты остаточного гидрогенного накопления солей в случае остепнения супераквальных почв) располагаются или непосредственно под карбонатными горизонтами, в нижней части почвенного профиля, маркируя границу почв и почвообразующей породы (как в большинстве южных черноземов и каштановых почв), или находятся ниже границы почв, уже в толще почвообразующей породы, как это наблюдается в большинстве черноземов.

Если черноземы находятся под естественной степной растительностью, на поверхности их образуется небольшой горизонт степного войлока. Ниже располагается гумусово-аккумулятивный горизонт АьСа , мощность которого 45—50 см. Он темно-серый с хорошо выраженной мелкозернистой или комковато-зернистой структурой, рыхлый, пронизан многочисленными корнями и ходами червей. Гумусовая окраска с глубиной постепенно слабеет.

Черноземы подразделяются по мощности гумусового горизонта (АьСа+АВ) и по количеству гумуса в горизонте AhCa. Выделяются мощные черноземы (Ai + AB = 80 см); среднемощные (40—80 см) и маломощные (менее 40 см).

По количеству гумуса в горизонте Ahca черноземы делятся на многогумусные, или тучные (9%), среднегумусные (6—9%) и ма~ логумусные (<6%).

По глубине залегания карбонатного горизонта различают черноземы: карбонатные, содержащие карбонаты кальция с самой поверхности; обыкновенные, вскипающие в средней части горизонта АВ; типичные, вскипающие в нижней части горизонта АВ; выщелоченные— между горизонтами АВ и Вса имеется декарбонизиро- ванный метаморфический горизонт.

Для гумусовой части профиля черноземов характерно очень постепенное убывание гумуса с глубиной. В составе гумуса преобладают гуминовые кислоты, связанные с кальцием. Отношение Сг/Сф больше 1,0. Емкость поглощения наибольшая в гумусовом горизонте — 25—35 мг-экв на 100 г ().

В нижней части гумусового горизонта начинают появляться карбонаты кальция, максимальное количество которых приурочено к горизонту Вса. Почвообразующие породы также обычно карбонатные, но содержание карбонатов в них ниже, чем в иллювиальном карбонатном горизонте.

Механический анализ показывает равномерное распределение илистой фракции по профилю почв с небольшим максимумом в его верхней части. Валовой анализ свидетельствует об отсутствии перемещения по профилю полуторных окислов. Валовой состав илистой фракции по профилю также постоянен, отношение ЗЮг/АЬОз больше 3,0.

Черноземы обладают хорошими физическими свойствами, водопрочной структурой, хорошими воздухо- и водопроницаемостью, значительной водоудерживающей способностью. Они содержат значительные количества N, Р и К, при длительном сельскохозяйственном использовании отзывчивы на удобрения.

Черноземы распространены в подзоне типичных разнотравно- злаковых степей. В сухих степях они сменяются каштановыми почвами.

К содержанию книги: МАРИЯ АЛЬФРЕДОВНА ГЛАЗОВСКАЯ - Общее почвоведение и география почв