Предмет, задачи и цели почвоведения

  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, 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 1, 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 охарактеризованными выше серыми лесными почвами, приуроченными к лесным массивам или участкам, находившимся в прошлом под лесом. Наиболее широко распространены серые и темно-серые почвы, под участками луговых степей — оподзоленные и выщелоченные черноземы, под высокотравными прериями— черноземовидные и лугово-черноземные почвы, часто солонцеватые в сочетании с солодями и солонцами.

В степной зоне коэффициент увлажнения постоянно меньше 1 (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

  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. Участие солонцов и солончаков к типчаково-ковыльным и особенно к засушливым полынно-типчаково-ковыльным степям увеличивается.

   По  вопросу образования черноземов были высказаны различные точки зрения, которые можно объединить в три группы: гипотезы о морском происхождении черноземов; теории болотного образования черноземов; теории растительно-наземного их происхождения.

  Гипотезы  о морском происхождении черноземов были высказаны первыми исследователями этих почв, рассматривавшими черноземы как морской ил, оставшийся после отступления Каспийского и Черного морей (Паллас, 1799; Петцольд, 1851), или как продукт размыва ледниковыми водами черной юрской сланцевой глины (Мурчисон, 1842). Эти гипотезы отражали собой господствовавшее в то время представление о почве как геологическом образовании, и в настоящее время они имеют лишь исторический интерес.

  Сторонники  теорий болотного образования черноземов считали, что в прошлом черноземная зона представляла собой тундровые сильно заболоченные пространства. При последующем постепенном дренировании территории в условиях теплого климата шел процесс энергичного разложения болотной и тундровой растительности (Э. И. Эйх-вальд, 1850) и болотного ила и поселения наземной растительности (Н. Д. Борисяк, 1852), что и обусловило формирование черноземных почв.

  Теории  растительно-наземного происхождения черноземов связывают их образование с поселением и развитием лугово-степной и степной травянистой растительности. Первая наиболее обстоятельная работа в этом направлении - «Геоботанические исследования о черноземе» Ф. Рупрехта (1866), который рассматривал возникновение черноземов как результат поселения травянистых растений и накопления перегноя при их разложении.

  Наиболее  полное и завершающее развитие теория растительно-наземного образования черноземов получила в работе В. В.Докучаева «Русский чернозем». В. В.Докучаев рассматривал образование черноземов как результат накопления в породе перегноя «...от согнивания травянистой степной, а не лесной растительности как результат тесного взаимодействия климата, возраста страны, растительности, рельефа местности и материнских пород».

  В образовании черноземов В. В. Докучаев подчеркивал разностороннюю роль климата, который определяет не только тип растительности (степная флора), но и темп ее развития (годовой прирост), скорость и направление процессов разложения П. А. Костычев в работе «Почвы черноземной области России» (1886) показал важное значение корневых систем травянистой растительности в накоплении перегноя в черноземных почвах.

  В. Р. Вильямс рассматривал происхождение  черноземных почв как результат развития дернового процесса под луговыми степями черноземной зоны.

  Ведущим процессом почвообразования при формировании черноземов является гумусоаккумулятивный процесс, обусловливающий развитие мощного гумусоаккумулятивного горизонта, накопление элементов питания растений и оструктуривание профиля.

  Природная растительность черноземных степей характеризуется значительным ежегодным отчуждением в опад органической массы (100—200 ц/га, или 40—60 % всей биомассы). При этом около 40—60 % опада составляют корни растений.

  Богатство опада растительности черноземных  степей зольными элементами и азотом при большой общей массе ежегодного опада определяет максимальное поступление в почву азота и зольных элементов. Если под хвойными лесами ежегодно поступает с опадом 40—300 кг/га азота и зольных элементов, в сухих степях (каштановые почвы) —- 200— 250, то под растительностью черноземов эта величина достигает 600—1400 кг/га.

  Следовательно, важнейшая особенность биологического круговорота веществ при черноземообразовании — ежегодное поступление в почву с опадом больших количеств азота и зольных элементов.

  Наиболее  благоприятно образование гумуса при  разложении опада растений протекает при щелочной реакции, достаточном доступе кислорода, оптимальном увлажнении. Именно близкая к этим условиям обстановка создается при минерализации органических остатков травяных формаций луговых степей и степей на черноземах.

  Наилучшие условия для процесса гумификации  в черноземной зоне создаются весной и ранним летом. В это время в почве благоприятные температуры и еще достаточный запас влаги от осенне-зимних осадков и весеннего снеготаяния. В период летнего иссушения и прерывистого увлажнения микробиологические процессы заметно ослабевают, что способствует предохранению формирующихся гумусовых веществ от их быстрой минерализации.

  Улучшение водного режима осенью активизирует микробиологические процессы, но этот период ограничивается быстрым понижением температур. Гумификация идет в условиях избытка кальциевых солей и насыщения образующихся гумусовых веществ кальцием, что почти полностью исключает формирование и вынос свободных водорастворимых органических продуктов.

  Таким образом, особенность биологического круговорота под травяными сообществами черноземов заключается также в том, что гидротермические условия зоны благоприятствуют разложению богатого основаниями и азотом опада по типу гумификации с возникновением сложных высокдконден-сированных перегнойных соединений типа гуминовых кислот, закреплению которых в почве способствуют непрерывное образование в среде биогенного кальция и формирование карбонатного иллювиального горизонта.

  Необходимо  подчеркнуть качественные особенности  органического вещества чернозема — гуминовый характер гумуса, сложность гуминовых кислот, преимущественное закрепление их в форме гуматов кальция, почти полное отсутствие свободных фульвокислот. Черноземы обладают высокой емкостью катионного обмена, полностью насыщены основаниями, реакция почвенного раствора близка к нейтральной. 

КЛАССИФИКАЦИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ

Первая  классификация черноземов была дана В. В. Докучаевым, который выделил их как самостоятельный тип и разделил по топографическим условиям на горовые черноземы водоразделов, черноземы склонов и долинные черноземы речных террас. Кроме того, В. В. Докучаев подразделил все черноземы по содержанию гумуса на четыре группы (4—7; 7—10; 10—13 и 13—16 %).

Значительное  внимание классификации черноземов уделил Н. М. Сибирцев. В его классификациях (1901) черноземный тип почв был разделен на подтипы — северный, тучный, обыкновенный и южный. В дальнейшем подтип северных черноземов был разделен на 2 самостоятельных подтипа оподзоленные и выщелоченные черноземы. В настоящее время принято следующее разделение черноземного типа на подтипы: оподзоленные, выщелоченные, типичные, обыкновенные и южные.

По мощности гумусового слоя все черноземы делят  на свехмощные > 120 см, мощные – 120-80 см; среднемощные – 80-40 см; маломощные – 40-25 см: очень маломощные < 25 см.

По содержанию гумуса – тучные -> 9%; среднегумусные – 9-6%, малогумусные – 6-4%; слабогумуссированные < 4%.

Черноземы лесостепи

       Черноземные почвы в лесостепной зоне представлены оподзоленными, выщелоченными и типичными черноземами и занимают площадь 60,3 млн га.

  Черноземы оподзоленные. Характеризуются интенсивным гумусонакоплением и слабой элювиально-иллювиальной дифференциацией профиля.  Главный отличительный морфологический признак этого подтипа - наличие остаточного воздействия подзолистого процесса в виде белесой присыпки в нижней части горизонта А и верхней части горизонта АВ. Иногда в этих горизонтах фиксируется накопление ила в результате вмывания сверху и оглинивания на месте. Гумусовый профиль оподзоленных черноземов серой, реже темно-серой окраски в горизонте А и заметно светлее в горизонте АВ.

  Карбонаты залегают значительно ниже границы  гумусового слоя (обычно на глубине 1,3—1,5 м). Поэтому в оподзоленных черноземах под гумусовым слоем выделяется буроватый или красновато-бурый выщелоченный от карбонатов иллювиальный горизонт В_t ореховатой или призматической структуры с отчетливой лакировкой, гумусовыми примазками и белесой присыпкой на гранях. Постепенно эти признаки ослабевают, и горизонт переходит в породу, содержащую на некоторой глубине карбонаты в виде известковых трубочек. Разделяются на роды — обычные, слабо дифференцированные, слитые, бескарбонатные.

  При классификации оподзоленных черноземов на виды, они подразделяются по степени оподзоленности на слабооподзоленные и среднеоподзоленные. Почвенный профиль состоит из горизонтов: А–АВ - В_{t -} В_са- С_са.

  Черноземы выщелоченные. В отличие от оподзоленных черноземов не имеют кремнеземистой присыпки в гумусовом слое. Характеризуются совмещением гумусонакопления с выщелачиванием карбонатов из гумусового и подгумусового горизонтов.

   Горизонт  А h темно-серой или черной окраски, с отчетливо выраженной зернистой или зернисто-комковатой структурой, рыхлого сложения. Мощность его колеблется от 35 до 50 см. Нижняя граница горизонта В залегает в среднем на глубине 70—80 см. Характерная морфологическая  особенность  выщелоченных черноземов — наличие под горизонтом АВ выщелоченного от карбонатов горизонта Вt, Этот горизонт имеет ясно выраженную буроватую окраску, гумусовые затеки и примазки,   ореховато-ризматическую или призматическую структуру. Переход  в   следующий   горизонт — В_Са или С—обычно отчетливый,

и граница выделяется по скоплению карбонатов в виде известковой плесени, прожилок. Гумуса содержат от 5до 10%, в составе которого преобладают гуминовые кислоты. Реакция гумусового горизонта близка к нейтральной рН 6,5-6,8.