почвоведение ганжара. Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений
 Скачать 7.4 Mb.
|
|
Климатические показатели лесостепной и степной зоны черноземных почв (по Д.И.Шашко, 1967)
С запада на восток уменьшается количество тепла, нарастает континентальность климата, снижается количество осадков и продолжительность вегетационного периода. Растительность. В пределах распространения черноземов Л.Е.Родин и Н.И.Базилевич выделили остепненные луга с черноземами оподзоленными и выщелоченными, луговые степи с черноземами типичными, умеренно-засушливые разнотравно-типча- ково-ковыльные степи с черноземами обыкновенными и засушливые типчаково-ковыльные степи с черноземами южными. В лесостепной зоне черноземы сформировались под луговыми степями, которые представляли ковыли, типчаки, степные овсы, степная тимофеевка, мятлик, желтая люцерна, костер и др. В.В. Алехин отмечал 77 видов трав и до 1939 экземпляров растений на 1 кв. метре. На некоторых участках степи количество степного войлока составляет 4-8 т/га. Ежегодный опад луговых степей может достигать 20 т/га, около 50% общей биомассы. При этом более 50-60% опада поступает непосредственно в почву в виде корней. В составе опада много зольных элементов (до 700 кг) и азота (до 150 кг/га). Количество ежегодного опада в типчаково-ковыльных фитоценозах степной зоны снижается до 8-10 т/га. В связи с недостатком влаги соответственно снижается емкость биологического круговорота. Основные площади черноземных почв распаханы, собственная растительность сохранилась лишь в балках и заповедниках. Рельеф и почвообразующие породы. В лесостепной части возвышенностей (Среднерусской, Приволжской) рельеф эрозионный, 276 густо расчленен овражно-балочной сетью. В степной зоне преобладают аккумулятивные равнины. Западно-Сибирская низменность — это плоская озерно-аллювиальная равнина с комплексом террас вдоль Оби и ее крупных притоков. Низкая дренированность территории обусловливает формирование заболоченных и засоленных почв. В Средней и Восточной Сибири рельеф представлен предгорными равнинами, плато и межгорными котловинами. Почвообразующие породы на большей части территории представлены лессами и лессовидными суглинками разного гранулометрического состава — от легких до тяжелых суглинков. Встречаются третичные глины (Поволжье, Заволжье) и элювий гранитов, песчаников, мергелей (Восточная Сибирь). Главная особенность почвообразующих пород — наличие в них карбонатов кальция. В Западной Сибири и в Южно-Русской провинции встречаются засоленные почвообразующие породы.
Генезис. Современные представления о происхождении черноземных почв сложились на основании трудов В.В.Докучаева, П.А.Костычева, А.А.Измаильского, Г.Н.Высоцкого, Л.И.Праса- лова, П.Г.Адерихина, Е.А.Афанасьевой и других исследователей. Ведущим процессом формирования черноземов является дерновый процесс, сущность которого заключается в накоплении гумуса, аккумуляции биофильных элементов и формировании водопрочной структуры под воздействием травянистой растительности. Ведущим ЭПП в черноземах является гумусообразование, для которого в этих почвах складываются наиболее оптимальные условия:
Перечисленные условия являются оптимальными для образования гуминовых кислот и их прочного закрепления минеральной частью. Вместе с гуминовыми кислотами, которые преобладают в составе гумуса, накапливаются фульвокислоты. Большая мощность гумусового профиля определяется глубиной проникновения корней травянистой растительности. Процесс оструктуривания в черноземах связан с интенсивным образованием “свежих” гумусовых веществ, большим количеством микробной плазмы в ризосфере и насыщенностью ППК кальцием. Дерновый процесс в черноземах сочетается с целым рядом ЭПП: элювиальных (выщелачивание, оподзоливание, лессиваж, осолодение), метаморфических (оглеение, оглинение, слитизация), гидрогенно-аккумулятивных (олуговение, засоление), иллювиальноаккумулятивных (карбонатно-иллювиальный) и др. В результате этих процессов формируются свойства, позволяющие разделять черноземы на разных таксономических уровнях (подтип, род, вид). Черноземы разделяют на пять подзональных подтипов, которые расположены с севера лесостепной зоны к югу степной в таком порядке: черноземы лесостепи — оподзоленные, выщелоченные, типичные; черноземы степной зоны — обыкновенные, южные. Строение профиля. Профиль черноземов имеет следующее строение: А — АВ — B(Bj Вк) — ВСК — Ск. А — гумусовый, однородно темноокрашенный с зернистой структурой; АВ — гумусовый, темноокрашенный с общим осветлением (побурением) книзу и более светлый, чем горизонт А, с зернистой или комковато-зернистой структурой; В — бурый, преимущественно с неравномерно затечной, язы- коватой, ослабевающей книзу гумусированностью. Может подразделяться на горизонты Вр В2, а в ряде подтипов выделяют огли- ненные (Bt) или иллювиально-карбонатные (Вк ) подгоризонты; ВСК — переходный к почвообразующей породе, карбонатный; Ск — почвообразующая порода, содержит карбонаты. Мощность гумусовых горизонтов составляет 60-100 (180) см. Черноземы оподзоленные являются ближайшей, генетически родственной группой к темно-серым лесным почвам, характеризуются сочетанием гумусонакопления и слабой элювиально-иллювиальной дифференциацией почвенного профиля под влиянием оподзоливания и лессиважа. Отличительные морфологические признаки — наличие осветленной мучнисто-белой (кремнеземистой) присыпки в нижней части горизонта Айв верхней — гори- 278 зонта АВ. Для этого подтипа характерно также глубокое залегание карбонатов (глубина вскипания от НС1 150 см и глубже). Черноземы выщелоченные характеризуются вымытостью карбонатов из гумусового слоя (А + АВ) и из верхней половины переходного горизонта Вр ниже которого залегает карбонатный горизонт Вк (рис. 28.1). В профиле выщелоченных черноземов наблюдается слабая элювиально-иллювиальная дифференциация ила и полуторных оксидов. Ч ' < < N  А Б В Рис. 28.1. Черноземы: А — выщелоченный, Б — типичный, В — обыкновенный. Черноземы типичные характеризуются наиболее сильным проявлением процесса гумусообразования и отсутствием элювиально-иллювиальной дифференциации по илу и полуторным оксидам. Они имеют наиболее высокое содержание гумуса и самую большую мощность гумусовых горизонтов (А + АВ), которая может достигать 100-180 см. Вскипают в горизонте АВ. Имеют следующее строение профиля: А — АВ — АВК — Вк — ВСК — Ск. Черноземы обыкновенные формируются в северной части степной зоны, в более засушливых условиях, чем типичные, и поэтому с более ослабленным, чем у типичных, накоплением гумуса и более высоким залеганием карбонатного горизонта. Карбонаты в горизонте Вк проявляются в форме белоглазки. Черноземы южные — наиболее ксероморфные, характеризуются неглубоким залеганием карбонатного горизонта (карбонаты в форме белоглазки), небольшой мощностью гумусового горизонта, наличием гипсового горизонта в пределах двух-трехметровой толщи; имеют определенное сходство с профилем каштановых почв. Состав и свойства черноземов. Несмотря на значительное варьирование свойств различных подтипов черноземов, можно отметить определенные закономерности зональных и подзональных изменений состава и свойств (табл. 28.2). В направлении от оподзоленных к типичным черноземам увеличивается мощность гумусового слоя, содержание гумуса, емкость катионного обмена, степень насыщенности ППК основаниями; снижается кислотность, глубина вскипания. В направлении от типичных к южным — снижается мощность гумусового слоя, содержание и запасы гумуса, емкость катионного обмена, в ППК появляется обменный натрий и реакция становится слабощелочной, продолжает снижаться глубина залегания карбонатов.
Таким образом, наиболее ярко главные свойства черноземов проявляются в черноземах типичных. В составе гумуса всех подтипов черноземов преобладают гу- миновые кислоты. Отношение СГК:СФК — 1,7-2,5. В минералогическом составе черноземов преобладают первичные минералы. В составе вторичных минералов содержатся минералы группы монтмориллонита, гидрослюды, вермикулит, хлорит и др. Черноземы характеризуются высокой степенью обеспеченности элементами питания, в том числе микроэлементами, что обусловлено биогенной аккумуляцией азота, фосфора, серы и других элементов. Они обладают рыхлым сложением, высокой влагоемкостью, хорошей водопроницаемостью и структурностью. Плотность гумусовых горизонтов — 1,0-1,3 г/см3, общая порозность 50-60%, некапиллярная (межагрегатная) порозность составляет, примерно, 18-20%, что обеспечивает хорошую воздухо- и водопроницаемость. Часто проявляющийся недостаток влаги для растений в черноземных почвах является следствием невысокого количества атмосферных осадков, летние осадки увлажняют только пахотный слой. Запас влаги создается осенью и весной при снеготаянии. 28.3.Особенности сельскохозяйственного использования и свойства освоенных черноземов На черноземных почвах выращивают зерновые, технические, масличные, плодовые культуры, в том числе виноград. Оптимизация структуры посевных площадей, формирование севооборотов производятся с учетом сохранения почвенного плодородия и получения высоких урожаев хорошего качества. Однако в полевых севооборотах количество послеуборочных остатков редко превышает 3-4 т/га, что в 3-5 раз меньше по сравнению с количеством опада целинных фитоценозов. Снижение количества источников гумуса приводит к снижению содержания и запасов гумуса в пахотных черноземах, и прежде всего за счет наиболее активных его форм. При этом снижается биологическая активность, ухудшаются санитарно-защитные свойства почв. Потери и недостаток легкоразлагаемых органических веществ приводит к усилению процессов выпахивания: к ухудшению структуры, физических и водно-физических свойств, ухудшению питательного режима почв. Средние биологические потери гумуса в пахотном слое за все время использования черноземов составляют, примерно, 1520% (табл. 28.3). Восстановить содержание гумуса в пахотных чер- 281
ноземах до уровня целинных практически невозможно из-за большой разницы в количестве поступающих источников гумуса на целине и пашне и различий в функционировании естественных фитоценозов и агроценозов. В естественных фитоценозах поступление опада происходит равномерно в течение всего теплого сезона, в процессе смены растительных группировок, которые происходят несколько раз в год. Высвобождающиеся при их разложении элементы питания сразу же поглощаются травянистой растительностью. В агроценозах в течение лета выращивается только одна культура. Дозы разового внесения органических удобрений ограничиваются не только их дефицитом и эффективностью использования, но и экологическими последствиями (избыток нитратов и др.). Основные мероприятия, которые проводятся при сельскохозяйственном использовании черноземов, можно объединить в следующие группы.
Физиологически кислые минеральные удобрения (аммиачная селитра, калийная соль и др.) подкисляют реакцию среды. Поэтому в настоящее время многие черноземы лесостепной зоны нуждаются в известковании.
283ние почв для поглощения талых вод и предотвращения поверхностного стока. Большую роль в накоплении влаги имеет снегозадержание (посев кулис, защитные лесные полосы, уплотнение снега и создание снежных валиков и др.), а также создание искусственных водоемов в балках, оврагах, малых реках.
Таким образом, после освоения, в результате выпахивания, агрономические свойства черноземов ухудшаются: снижается содержание гумуса, происходит обесструктуривание, переуплотнение. Снижение содержания гумуса и соответствующее изменение других показателей наиболее интенсивно происходят в первые 1015 лет после освоения. Затем свойства почв приходят к новому относительно равновесному уровню стабилизации. Количественные показатели уровней стабилизации освоенных черноземов (содержание и запасы гумуса, структурность, плотность и др.) зависят от характера мероприятий — количества источников гумуса, интенсивности обработок и др. Практический опыт использования черноземов показывает, что при соблюдении научно-обоснованных технологий выращивания сельскохозяйственных культур уровень плодородия черноземов остается постоянно высоким. 284
С запада на восток в пределах лесостепной и степной зон выделяются пять фациальных подтипов черноземов: очень теплые кратковременно промерзающие, теплые промерзающие, умеренно теплые промерзающие, умеренные промерзающие и умеренные длительно-промерзающие (по Г.В.Добровольскому и И.С.Урусевской фация “очень теплые” объединена с “теплыми”). Фациальные различия подтипов проявляются наиболее резко в тепловом режиме. Черноземы очень теплой фации (Предкавказье) характеризуются растянутостью гумусового профиля (70-100 см и более), а умеренной длительно-промерзающей (Забайкальские) — его укороченностью (не более 30 см); имеются также существенные различия в формах проявления и глубине залегания карбонатов (рис. 28.2, 28.3). Особенности сельскохозяйственного использования фациальных подтипов определяются прежде всего теплообеспеченнос- тью и соответствующим набором культур. Так, на очень теплых и теплых черноземах большие площади занимают плодовые культуры, выращивают ранне- и среднеспелые сорта винограда; на умеренных длительно промерзающих черноземах Забайкалья плодоводство ограничено выращиванием только зимостойких сортов яблони, сливы, в основном в приусадебных хозяйствах. На уровне отдельного типа выделяются лугово-черноземные почвы — полугидроморфные аналоги черноземов, которые формируются в понижениях при неглубоком (3-6 м) уровне залегания грунтовых вод. Они характеризуются более мощным гумусовым профилем, высоким содержанием гумуса, лучшей структурностью, по сравнению с автоморфными аналогами, и наличием оглеения в нижней части профиля. Лугово-черноземные почвы, за исключением солонцеватых и солончаковатых родов, высокоплодородные и наряду с пойменными (аллювиальными) позволяют выращивать высокие урожаи овощей, плодовых и других, требовательных к условиям питания и увлажнения, культур. Разделение черноземов на роды. Обычные — выделяются во всех подтипах. Генетические и агрономические свойства соответствуют основным характеристикам подтипа. Слабодифференцированные — формируются на легких породах (песчаных и супесчаных). Содержание гумуса, ЕКО, влагоем- кость, запасы продуктивной влаги низкие. При использовании таких почв под пашню необходимо орошение. В лесостепи пригодны Рис. 28.2. Профильная характеристика оподзоленных (А), типичных (Б) и выщелоченных (В) черноземов (по Е.М.Самойловой, 1988):    СПБ' CZ3* СИЗ» Ш‘ El* CDs I — фации умеренных промерзающих; умеренно-теплых промерзающих и теплых промерзающих почв; II — фации очень теплых кратковременно промерзающих; III — фации умеренных длительно промерзающих1 — прожилки; 2 — псевдомицелий; 3 — белоглазка; 4 — мучнистые скопления; 5 — натеки на щебне  ГН1 ПгПз ГЛаГП 1 — прожилки; 2 — псевдомицелий; 3 — белоглазка; 4 — мучнистые скопления; 5 — кристаллы и друзы гипса Рис. 28.3. Профильная характеристика обыкновенных (А) и южных (Б) черноземов (по Е.М.Самойловой, 1988) — фации теплых кратковременно промерзающих, теплых промерзающих, умеренно-теплых промерзающих и умеренных промерзающих; II — фации очень теплых периодически промерзающих почв; III — фации умеренных длительно промерзающих почв.под насаждения сосны, в степи — для выращивания корнесобственных сортов винограда. Глубоковскипающие — типичные, обыкновенные и южные —- формируются на легких породах, в условиях лучшего промачива- ния. Вскипают глубже, по сравнению с обычными. Обладают пониженной влагоемкостью, нуждаются в орошении. Бескарбонатные — развиты на породах, обедненных силикатами кальция. Вскипание и выделения карбонатов отсутствуют; встречаются среди типичных, оподзоленных и выщелоченных подтипов. Склонны к подкислению реакции среды при применении физиологически кислых минеральных удобрений. Иногда нуждаются в известковании. Карбонатные — характеризуются вскипанием с поверхности и по всему профилю. Формируются на породах, обогащенных карбонатами. Среди выщелоченных и оподзоленных черноземов не встречаются. Плодовые и некоторые овощные культуры на этих почвах подвергаются хлорозу в связи с недостатком железа. Это лучшие почвы для выращивания винограда. Солонцеватые — в пределах гумусового слоя имеют уплотненный солонцеватый горизонт с содержанием обменного натрия от 5 до 15% от ЕКО. Выделяются среди обыкновенных и южных. Обладают повышенной щелочностью, что ограничивает их использование под плодовые, овощные и другие культуры без предварительных мелиораций. Осолоделые — формируются в условиях временного избыточного увлажнения в понижениях. Имеют дифференциацию профиля по илу и полуторным оксидам. Часто характеризуются повышенной плотностью, наличием обменного натрия и щелочной реакцией, что ограничивает их использование под плодовые культуры. Слитые — формируются на иловато-глинистых породах. Обладают высокой плотностью, что ограничивает их использование под плодовые насаждения, виноградники, овощные культуры. Неполноразвитые — имеют слаборазвитый профиль. Формируются на хрящевато-щебнистых породах. Скелетность ограничивает их использование под многие культуры, пригодны под виноградники. Деление черноземов на виды производится: по мощности гумусового горизонта — сверхмощные (>120 см), мощные (80-120), среднемощные (40-80), маломощные (25-40) и очень маломощные (<20 см); по содержанию гумуса — тучные (>9%), среднегумусные (6-9), малогумусные (4-6) и слабогумусированные (<4%). Разделение черноземов по степени эродированности. При мощности гумусовых горизонтов более 50 см:
28.5.Структура почвенного покрова лесостепной и степной зон Структура почвенного покрова лесостепной зоны характеризуется наименьшей неоднородностью. В этой зоне преобладают зональные серые лесные и черноземные почвы с сочетании с полу- гидроморфными серыми лесными глеевыми и лугово-черноземными. Такие комбинации часто осложняются контурами почв различной степени эродированности. Пример структуры почвенного покрова юго-западной части Среднерусской возвышенности приведен на рис. 28.4 (В.М.Фридланд, 1972). В степной зоне неоднородность почвенного покрова возрастает в связи с появлением солонцеватых черноземов, солонцов и солончаков. Их появление существенно снижает качество почвенного покрова, усложняет мероприятия по эффективному использованию почв .Рис. 28.4. Почвенный покров, образованный сложным сочетанием- вариацией черноземов и луговых почв балок юго-западной части Среднерусской возвышенности (Курская область). Уменьшено с карты масштаба 1:2500. Почвы: 1 — черноземы типичные тучные мощные; 2 — то же, слабовы- щелоченные; 3 — то же, сильновыщелоченные; 4 — то же, карбонатные; 5 — черноземы карбонатные тучные среднемощные; 6 — черноземы карбонатные перерытые; 7 — черноземно-луговые почвы; 8 — границы между ареалами комбинаций. Компоненты сложного сочетания. I — спорадически пятнистый ЭПА; — пятнистость выщелачивания, замкнутая, фоновая; III — то же, полуоткрытая, фоновая; IV — сочетание простое, открытое. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||