Черноземы степной зоны
Генезис, классификация, строение, состав и свойства черноземов
Природные условия почвообразования степной зоны
ЛЕКЦИЯ 13 ПОЧВЫ СТЕПНОЙ И СУХО-СТЕПНОЙ ЗОНЫ
1. Природные условия почвообразования степной зоны
2. Генезис, классификация, строение, состав и свойства черноземов
3 Сельскохозяйственное использование черноземных почв
4. Условия почвообразования в зоне сухих степей
5. Каштановые почвы, классификация, строение, состав и свойства
6. Лесорастительные условия почв степной и сухо-степной зон
Черноземные почвы расположены южнее серых лесных почв и простираются широкой полосой по линии Кишинев-Харьков-Саратов-Куйбышев-Кустанай-Барнаул и далее отдельными пятнами уходят в Забайкалье. Основные массивы этих почв распространены в лесостепной и степной зонах.
Климат. Климат зоны распространения черноземных почв изменяется от умеренно теплого и влажного в западных районах до умеренно холодного и сухого в восточных. Среднегодовая температура с запада на восток колеблется от +10 °С до 0 °С. Годовое количество осадков в Европейской части 500 мм, в восточной — 300 мм. Большая часть осадков выпадает во второй половине теплого периода. Интенсивное испарение влаги и недостаточное количество осадков обуславливает неглубокое (до 150-300 см) промачивание почвы (непромывной тип водного режима).
Рельеф. Рельеф зоны характеризуется плавной сменой равнинных форм слабоволнистыми. Слабоволнистые территории имеют хорошо развитую дренажную сеть в виде оврагов, балок и речных долин, чем и объясняется резкое понижение уровня грунтовых вод.
Почвообразующие породы — представлены преимущественно лессами, лессовидными суглинками и глинами. Особенность почвообразующих пород зоны — их карбонатность. Мелкоземистость большинства почвообразующих пород способствует интенсивному проявлению водной и ветровой эрозии.
Растительность. Формирование черноземов связано с лугово-степной растительностью. Растительные ассоциации луговых степей характеризуются обилием видов злаковых и бобовых трав, а также богатого разнотравья (ковыли, типчак, костры, желтая люцерна, клевер, шалфей и многие другие). Дефицит влаги способствовал развитию в этих степях эфемеров и эфемероидов, таких как, мортук, луковичный мятлик, тюльпаны, бурачок, полыни со степенью покрытия 40-60%. Естественная растительность сохранилась в основном лишь в балках и заповедных участках.
Черноземные почвы развиваются под степной и разнотравно-степной растительностью. Весь облик этих почв свидетельствует о богатстве их органическим веществом. В профиле черноземов выделяется мощный темно-окрашенный гумусовый или гумусово-аккумулятивный слой (35-150 см), содержащий большое количество гумуса (250-700 т/га).
Характерный признак черноземных почв — зернистая и комковатая структура гумусового слоя, отчетливо выраженная особенно в подпахотной части горизонта А.
Первые научные положения о происхождении чернозема имеются еще в трудах М.В Ломоносова (1763), который писал: «Итак, нет сомнения, что чернозем не первообразная и не первозданная материя, он произошел от согнития животных и растущих тел со временем».
По вопросу о происхождении черноземов были высказаны различные точки зрения, которые можно объединить в три группы: гипотезы о морском происхождении, теории болотного образования черноземов и теории растительно-наземного их происхождения.
Гипотезы о морском происхождении черноземов были высказаны Палласом (1799) и Петцольдом (1851). Они рассматривали чернозем как морской ил, оставшийся после отступления Каспийского и Черного морей.
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 и поселения наземной растительности, что и обусловило формирование черноземных почв (Эйхвальд, 1850; Борисяк, 1852).
Теории растительно-наземного происхождения черноземов связывают их образование с поселением и развитием лугово-степной и степной травянистой растительности. Полное и завершающее развитие эта теория получила в работе В. Докучаева «Русский чернозем» (1883). Современные материалы по биологическому круговороту веществ под растительностью черноземных степей позволяют наиболее глубоко понять особенности черноземообразования.
Ведущим процессом почвообразования при формировании черноземов является гумусоаккумулятивный процесс или дерновый, обуславливающий 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 % 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 азота и зольных элементов, то в сухих степях (каштановые почвы) 200 – 250 кг, а под растительностью черноземов — 600-1400 кг на 1 га.
Следовательно, важнейшая особенность биологического круговорота веществ при черноземообразовании — ежегодное поступление в почву с опадом больших количеств азота и зольных элементов. Гидротермические условия зоны благоприятствуют разложению богатого основаниями и азотом опада по типу гумификации с возникновением сложных перегнойных соединений типа гуминовых кислот, закреплению которых в почве способствуют непрерывное образование в среде биогенного кальция и формирование карбонатного иллювиального горизонта.
Классификация черноземов. В зависимости от особенностей условий образования тип черноземных почв подразделяется на следующие подтипы: оподзоленные, выщелоченные, типичные (лесостепная зона), обыкновенные и южные (степная зона). Как видим тип черноземных почв распространен как в лесостепной так и в степной зонах.
Чернозёмы в степной зоне представлены обыкновенными южными черноземами. Вместе с солонцовыми комплексами они занимают площадь около 100 млн. га.
Черноземы обыкновенные. Эти почвы развиваются в умеренно засушливых степях. Имеют меньший по мощности, чем у типичных черноземов, гумусовый горизонт. Вскипают с поверхности или внизу гумусового горизонта, Скопление карбонатов отмечается под линией вскипания в форме белоглазки. А + В= 80-140 см. В подтипе обыкновенных черноземов преобладают виды среднемощных среднегумусных черноземов, обычные, карбонатные, солонцеватые и осолоделые роды.
Черноземы южные. Эти почвы формируются в условиях более ксеро-морфного климата под разреженной типчаково-ковыльной растительностью засушливой степи. Они занимают южную часть степной зоны и непосредственно граничат с темно-каштановыми почвами. В отличие от обыкновенных черноземов характеризующихся меньшим гумусонакоплением, повышением горизонта карбонатных выделений (на границе гумусового слоя или в нижней части горизонта В1). В ППК этих почв содержится до 5 % натрия.
В нижних горизонтах на глубине 1,5-2,5 м или глубже южные черноземы часто содержат гипс, а иногда повышенное содержание легкорастворимых солей. Карбонатностъ, солонцеватость и солончаковатость в южных черноземах проявляются чаще, чем в обыкновенных черноземах.
В пониженных элементах рельефа при близком залегании УГВ (6-3 м и выше) формируются почвы лугово-черноземного типа, близкие по свойствам к черноземам, но с заметным проявлением процессов оглеения.
По содержанию перегноя (гумуса) выделяют черноземы: малогумус-ные ( 9 %).
По мощности горизонтов А + АВ: -маломощные ( 120 см).
Состав и свойства черноземов. Черноземные почвы весьма разнообразны по гранулометрическому составу, что определяется составом почвообразующих пород. Общая особенность почв черноземного типа — отсутствие заметных изменений гранулометрического состава в процессе почвообразования. В минералогическом составе черноземов преобладают первичные минералы (кварц, слюда, полевые шпаты), из вторичных минералов доминируют монтмориллонит.
Черноземы богаты гумусом, в гумусовом слое отмечается аккумуляция элементов питания (N, P, S, микроэлементы). Черноземы обладают благоприятными физико-химическими свойствами: высокая емкость поглощения (30-70 м-экв), насыщенность ППК основаниями, рН близкая к нейтральной. В составе обменных катионов главная роль принадлежит Са ++ . Магний составляет 15-20 % от суммы. В оподзоленных и выщелоченных черноземах в ППК присутствует Н + а в обыкновенных и южных черноземах в ППК находится небольшое количество Na + и несколько возрастает доля Mg ++ по сравнению с другими подтипами черноземов.
Все подтипы черноземов характеризуются благоприятными физическими и водно-физическими свойствами: рыхлым сложением в гумусовом слое, высокой влагоемкостью и хорошей водопроницаемостью. Благодаря хорошей оструктуренности плотность черноземов в гумусовых горизонтах невысокая и колеблется в пределах 1,0-1,22 г/см 3 и лишь в подгумусовых возрастает до 1,4-1,45 г/см 3 . Черноземные почвы благодаря темной окраске хорошо поглощают лучистую энергию солнца, и длительное время сохраняют тепло.
Урожай сельскохозяйственных культур в черноземной зоне определяется прежде всего сохранением в почве доступной для растений влаги. Эта зона недостаточного увлажнения. Даже в лесостепи вероятность засушливых и полузасушливых лет составляет около 40 %. Все подтипы черноземов Восточно-Сибирской провинции имеют периодически промывной водный режим.
Черноземы степной зоны (Заволжская, Казахстанская, Предалтайская провинции) имеют непромывной водный режим. Водный режим обыкновенных и южных черноземов восточных провинций характеризуется полным физиологическим иссушением корнеобитаемого слоя под зерновыми культурами ко времени их уборки.
Источник
Почвы степей и их свойства. Какая почва в степи?
Степная почва с точки зрения хозяйственного использования является самой благоприятной площадкой. Именно такие зоны формируют основную часть продуктивного земельного фонда, хотя, конечно, не каждая степь может порадовать фермера питательным черноземом. Это подтверждают и почвы степей России, которые также представлены и засушливыми регионами, и среднегумусными северными территориями. Тем не менее в южной части страны наблюдается немало плодородных безлесных зон, которые отличаются богатством полезных веществ.
Основные характеристики степной почвы
Для всех видов степных почв характерно отсутствие лесных массивов и низкий уровень грунтовых вод. Эти факторы во многом и определили сбалансированность условий, при которых образуется данный покров. Одним из главных показателей, которые помогают квалифицировать вид степной почвы, является содержание гумуса. Например, черноземы лесостепных зон имеют более высокую мощность гумусовых горизонтов, чем обыкновенные каштановые и черноземные покровы. Для определения того, какая почва в степи будет наиболее благоприятной для сельскохозяйственной деятельности, важно учитывать и содержание других питательных веществ. Например, старопахотные районы требуют дополнительной подпитки навозом и минеральными удобрениями. Опытные фермеры рекомендуют также использовать фосфорные, а местами — азотные и калийные добавки.
Условия формирования почвы в степях
Развитие зон степных почв обычно происходит под воздействием теплого, сухого или умеренного климата. К примеру, в России образование южного степного покрова происходит при среднегодовой температуре 0. +10° С. Что касается осадков, то их среднегодовое количество варьируется от 300 до 500 мм. Наиболее обильное выпадение происходит в регионе Предкавказья, а к северной части этот уровень заметно меняется. Максимальное выпадение приходится на первую половину лета – нередко осадки в этот период носят ливневый характер, хотя почвы степи нельзя назвать чрезмерно увлажненными. Наибольшие запасы влаги наблюдаются в весеннее время, чему способствует и процесс таяния снега. Но это характерно для северных регионов, а южные степи отличаются дефицитом воды. По этой причине в некоторых областях формируется непромывной тип водного режима.
Почвообразующие породы
В России образование почвы с точки зрения пород и отложений происходит по-разному в зависимости от региона. Например, в Причерноморской низменности довольно распространены лессы, а в степях Ставропольского плато наблюдаются тяжелые лессовидные суглинки. Преобладание песчаной супеси характерно для Приволжской платформы – в этом регионе почвы степей формируются под действием элювия горных пород и желтого четвертичного суглинка. На территории Прикаспийской зоны обнаруживаются засоленные суглинки и всевозможные отложения морского происхождения.
Поскольку отсутствие лесных массивов открывает доступ ветрам, встречаются и продукты выветривания – в частности, Кулундинская равнина богата частицами коренных пород. К общим особенностям перечисленных пород, которые формируют почвы степей, можно отнести повышенное содержание легкорастворимых солей, карбоната и гипсовых элементов.
Растительный покров
Степной рельеф как таковой оказывает небольшое влияние на развитие флоры. В этом отношении следует опираться на тип почвы и внешние условия. Например, в засушливых регионах растительный покров имеет характер комплексного. Это изреженные, низкорослые растения, которые могут составлять порядка 70% от всей флоры. Темно-каштановые почвы оптимально подходят для развития разнотравья и злаковых. Это еще раз подтверждает, что в определении того, какая почва в степи лучше подходит для выращивания той или иной культуры, следует учитывать несколько факторов. В данном случае главным критерием оценки плодородия является тип почвенного покрова. В центральных регионах преобладают каштановые почвы и светло-каштановые почвы – соответственно, в этих зонах можно выращивать эфемероиды и эфемеры. В частности, цветоводы могут здесь высаживать ирисы и тюльпаны. На солонцеватых почвах нередко встречается черная полынь, камфоросма и биюргун, а увлажненные земельные покровы становятся благоприятной площадкой для пырейных растительных группировок.
Свойства рельефа
Обычно доминирует равнинный рельеф как основной для всех степных зон. Это пространства, которые практически не имеют выдающихся возвышенностей, впадин и оврагов. Вместе с этим степи не заливаются полыми водами, не заболачиваются, что также позволяет сохранять единую структуру поверхности на больших площадях. Впрочем, расчленением рельефа все же характеризуется среднерусская зона степей. Почва в этом регионе может покрываться густыми овражно-балочными сетями, что доставляет серьезные трудности при освоении целины. Также могут встречаться и небольшие блюдцеобразные понижения, но это скорее исключение из правил.
Характеристики почвы в сухих степях
Почвы такого типа отличаются наиболее выраженными недостатками степного грунта. Низкий уровень осадков, ветреность и засуха – эти и другие факторы предопределили проблемы, связанные с эксплуатацией данного покрова. Основу растительности составляет лугово-степная группа, под которой проходит процесс дернового почвообразования. Летом эфемеры и луговые растения отмирают, в результате чего почва сухих степей покрывается травяным войлоком с признаками разложения. С одной стороны, этот процесс полезен для формирования гуминовых кислот, но с другой – под действием солнечных лучей происходит обезвоживание и свертывание полезных элементов. В условиях засухи при небольшой глубине промачивания наблюдаются и процессы вымывания солей натрия, магния и кальция, в результате чего образуется горизонт почвы.
Свойства черноземной почвы степей
Развитие черноземных почв происходит на фоне обильного проявления разнотравно-степной растительности. Поэтому главной особенностью такого покрова является богатство органических веществ. В профильном разрезе черноземов можно выделить темноокрашенный насыщенный слой гумуса, который также подчеркивается характерной комковатой или зернистой структурой. Черноземные почвы степи могут содержать в больших объемах зольные элементы и азот, что является главным отличием этого покрова. Снабжение данными компонентами происходит ежегодно в процессе разложения растительного опада. Благоприятствуют этому явлению и гидротермические условия, которые провоцируют реакции в сложных перегнойных соединениях той же гуминовой кислоты.
Несколько слов в заключение
Условия формирования степных зон во многом противоречивы и по крайней мере разноплановы по своему влиянию на почвенный покров. Именно благодаря схождению противоположных факторов почвы степей и насыщаются питательными элементами. Так, засуха способствует быстрому разложению растительности, в результате чего формируется перегной. Далее под обильными осадками стимулируется и выработка гумусовых кислот, которые в дальнейшем выступают основой для развития плодородного черноземного слоя.
Источник