Сегодня максимальная толщина чернозема составляет 20 см, тогда как раньше она равнялась одному метру. Пятикратное увеличение толщины чернозема за сто лет — это не только статистика современного почвоведения, но и фактически приговор земной цивилизации.
Условия образования черноземов и географическое положение природных зон
Из всех типов почв чернозем считается самой плодородной. Он содержит большое количество гумуса, который необходим для нормального роста культурных растений. Существует несколько природных черноземов, которые активно используются в сельскохозяйственных целях. Все они имеют определенные особенности.
Чернозем обыкновенный — это тип почвы темного цвета с высоким содержанием гумуса. Он формируется на глинистых суглинках или глинах. Он встречается в субсеверо-западном и умеренно-континентальном климате в сочетании с водным режимом с прерывистой или нулевой перколяцией. Такие почвы формируются под многолетними травами.
Эта почва идеально подходит для выращивания различных видов сельскохозяйственных культур. Полезность чернозема обусловлена высоким содержанием полезных элементов, гранулометрическими свойствами и реакцией, а также оптимальным соотношением тепла и влаги.
Чернозем характеризуется следующими особенностями:
- Это нейтральный грунт, который допустимо использовать для множества сельскохозяйственных культур.
- В составе почвы присутствует много гумуса – до 15 %. Это обусловлено разложением травянистых и лугово-степных растений. Гуминовые соединения обеспечивают регуляцию роста и развития культур.
- Грунт обладает зернистой или комковатой структурой. В нем присутствует много гумуса. Масса не слеживается под влиянием влаги и солнечных лучей. Благодаря этому удается добиться прекрасного газообмена и создать хорошие условия для формирования корней растений.
- В составе почвы присутствует много кальция – 70-90 %.
Классификация
В зависимости от содержания гумуса выделяют следующие разновидности черноземов:
- тучные грунты черного оттенка – включают примерно 9 % этого компонента;
- среднегумусные – содержание полезного вещества составляет 6-9 %;
- малогумусные с темно-серым окрасом – включают 4-6 % гумуса;
- слабогумусные – содержание питательного вещества не превышает 4 %;
- малогумусные со светло-серым окрасом – объем гумуса не превышает 2 %.
Кроме того, черноземы различаются по толщине слоя. По этому критерию можно выделить следующие виды черноземов:
- сверхмощные – имеют мощность 120 сантиметров;
- мощные – характеризуются параметрами 80-120 сантиметров;
- среднемощные – имеют показатель 40-80 сантиметров;
- маломощные – параметры не превышают 40 сантиметров.
В зависимости от степени засоленности различают следующие виды почв:
- обычные – являются карбонатными;
- солонцеватые – считаются солонцевато-солончаковыми.
Кроме того, существует следующая классификация черноземов:
- оподзоленные – часто встречаются в широколиственных лесах;
- выщелоченные – наблюдаются в лесостепи;
- типичные – формируются на подзолистых суглинках, в лесостепи с разнотравьем и злаковыми растениями;
- обыкновенные – преобладают на севере степей и формируются разнотравно-злаковыми растениями;
- южные – встречаются на юге степей и формируются благодаря разложению типчаково-ковыльных растений.
Черноземы характеризуются отличными водно-воздушными свойствами и содержат много питательных веществ. Их состав невозможно воспроизвести путем внесения в почву органических и неорганических удобрений.
Изучение чернозема ученым В. Докучаевым
Серия сильных засух в 1970-х годах поставила Россию на грань катастрофы. Небывалые пыльные бури пронеслись над степями, неурожаи и голод привели к сокращению сельскохозяйственного производства в стране.
Удивительно, что страшная засуха 1873-75 годов случилась на этих плодородных почвах, которые на протяжении многих веков давали самые большие урожаи высококачественной российской пшеницы.
Хотя поверхность Земли очень богата и разнообразна, черноземные почвы составляют всего 2% от общей площади Земли. Черноземные почвы преобладают на Евразийском и Американском континентах. Россия претендует на половину этого бесценного почвенного слоя. Хотя на ее долю приходится всего 7% площади страны, российские черноземы обеспечивают две трети всей сельскохозяйственной продукции.
В конце XIX века Россия столкнулась с проблемой, от решения которой зависела вся ее дальнейшая судьба. Почему плодородная почва вдруг потеряла свою плодородность?
Чтобы исправить ситуацию, Самодержавное экономическое общество поручило молодому геологу Василию Дочаеву исследовать причины засухи и найти способ вернуть к жизни умирающую землю.
В течение летних месяцев 1877-1881 годов Докучаев путешествовал по черноземной полосе южных губерний России, наблюдая за состоянием почвы и посевов.
Докучаев еще не знал, что такое Чернозем и в чем причина его плодородия. Для всестороннего изучения необходимо было создать новую науку — почвоведение. До Докучаева никто не признавал Чернозем как особый тип почвы и не пытался научно установить секрет его плодородия.
Подобно тому, как озеро Байкал является стратегическим ресурсом пресной воды, российское Черноземье — неприкосновенный запас для мирового сельского хозяйства. Докучаев пишет, что русский чернозем ценнее золота, он был, есть и будет кормильцем России.
В гибели чернозема виновата не природа, а только человек. Степи медленно, но верно высыхают. Главная причина высыхания земель в том, что леса в степной зоне почти полностью уничтожены хозяйственной деятельностью человека.
Сегодня максимальная толщина чернозема составляет 20 см, тогда как раньше она равнялась одному метру. Пятикратное увеличение толщины чернозема за сто лет — это не только статистика современного почвоведения, но и фактически приговор земной цивилизации.
Факторы и процесс образования почвы
Основная причина нынешних проблем черноземья — экономическая. Фермерским хозяйствам нужна прибыль, а способы ее получения не важны. Цель современной цивилизации — процветание, но за это процветание люди платят очень высокую цену — один сантиметр плодородной земли в год.
Уникальные свойства чернозема делают его чрезвычайно чувствительным к любым воздействиям. Вопрос о его сохранении был поставлен уже сто лет назад. Чтобы ответить на него, Василий Докучаев сначала должен был понять, как формируется чернозем и для какой природной зоны характерны черноземные почвы.
Он сформулировал гипотезу о пяти факторах почвообразования, которую сегодня поддерживает большинство ученых.
Факторы почвообразования:
- климат;
- почвообразующие породы;
- живые и отмершие организмы;
- возраст;
- рельеф местности.
В современном почвоведении к перечисленным факторам добавляется хозяйственная деятельность человека и подземные воды. Например, для формирования метрового гумусового профиля требуется около 10-12 тысяч лет.
В это время ледник покинул южные регионы России, и голая глина постепенно зарастала травой. Каждую осень эта трава, опавшие листья и другие растительные остатки разлагаются на поверхности почвы и образуют тонкий плодородный слой.
Процесс образования чернозема настолько сложен, а структура образующейся почвы настолько уникальна, что Докучаев решается на смелый шаг: к трем общепризнанным в то время царствам природы — животному, растительному и минеральному — он добавляет четвертое — почву.
Сегодня никого не удивляет, что почва — это самостоятельный живой организм. Особенно если учесть, что 92 % всех растений, животных и микроорганизмов на Земле живут в почве и участвуют в ее формировании.
Как образовываются черноземные почвы
Умеренный климат играет важную роль в формировании чернозема. Он должен быть сезонным, с чередованием периодов влажности и засухи, с преобладанием положительных среднегодовых температур от + 1 до + 9 °C. Это объясняется тем, что в теплом климате быстрее происходит разложение органических веществ. На севере из-за холода растительность не успевает нормально развиваться, поэтому гумус образуется медленнее.
Почва волнистая, плоская или холмистая (Среднерусская возвышенность), где преобладает многолетняя растительность в виде лугов и степей. Все это способствует гумификации — накоплению гумуса. Эти почвы относительно молодые — они сформировались 10-15 тысяч лет назад.
До сегодняшнего дня нет однозначного мнения о происхождении чернозема. Существуют версии: что он образовался из грязевых отложений после оттока воды (гипотеза моря) или на сухих местах бывших древних болот. Ученые сходятся во мнении, что чернозем образуется в результате разложения останков растений и животных. Затем в процесс переработки вступают микробы, бактерии и грибы, а завершают цикл дождевые черви.
Распространение черноземных почв
Черноземные почвы характерны для лиственных лесов. Из их остатков формируется богатый микроэлементами гумус. В континентальной Евразии он наиболее распространен в России и Украине. Черноземная зона частично распространяется на Австрию, Чехию, Молдову и страны бывшей Югославии. В странах Азии плодородные почвы встречаются в степях Монголии и Китая. В Америке серенгети простирается до границ Соединенных Штатов и южных провинций Канады. В Южной Америке небольшое количество чернозема есть на юге Аргентины и в предгорьях Чили.
Однако большая часть плодородных почв находится в лесостепной и степной зонах России — около 52 % от общей площади земли в мире. На втором месте находится Украина с 9 % чернозема.
Природные условия почвообразования
Климат
Она неоднородна, особенно в степной зоне. С запада на восток теплота постепенно уменьшается, а климат становится более сухим и континентальным. Среднегодовая температура колеблется от 10 °C на западе до — 2 °C на востоке (Забайкалье).
Сумма температур >10°С в лесостепной части зоны составляет 2400-3200°С на западе, 1400-1600°С на востоке и 2500-3500 и 1500-2300°С в степной части, соответственно.
Продолжительность периода с температурой >10°С составляет 150-180 дней в западных районах лесостепной зоны, 90-120 дней в восточных районах и 140-180 и 97-140 дней в степной зоне.
Годовое количество осадков составляет 500-600 мм на западе и в предгорьях Кавказа и уменьшается к востоку: до 300-400 мм в Поволжье и до 300-350 мм в Западной Сибири и Забайкалье.
Большая часть годового количества осадков выпадает летом (40-60 %), которые неравномерно распределены во времени и часто имеют характер ливня.
Зимних осадков мало, особенно в Сибири; они образуют тонкий, неустойчивый снежный покров, способствующий глубокому и сильному оледенению отложений сибирской суши.
В лесостепной части зоны соотношение между осадками и испарением примерно равное, здесь преобладает периодический режим выщелачивания.
В степной части зоны формируется режим невыщелачивания воды в черноземах, соотношение между осадками и испарением составляет 0,5-0,6. Глубина увлажнения почвы уменьшается к югу.
Широкий спектр сельскохозяйственных культур выращивается в западных районах зоны, которые имеют более продолжительный вегетационный период с многочисленными снегопадами и мягкой зимой.
На востоке зоны зимы суровые, продолжительные и малоснежные, что ограничивает разнообразие культур, затрудняет или делает невозможной перезимовку озимых культур и многолетних бобовых, а также ограничивает плодоводство.
Рельеф
Рельеф черноземной зоны плоский, волнистый или холмистый. Наиболее фрагментированными районами являются Среднерусская, Приволжская возвышенности, Общий Сырт и Донецкий кряж.
В азиатской части региона черноземы широко распространены в южной части Западно-Сибирской низменности, с незначительной фрагментацией. На востоке черноземы встречаются на равнинах и в предгорьях Алтая, в Минойской долине и в Восточном Саяне.
Почвообразующие породы
Почвы в основном представляют собой холмистые и волнистые глинистые почвы (от легких до тяжелых глинистых почв).
Глинистые почвообразующие породы встречаются на Окско-Донской равнине, в предгорьях Кавказа, в Поволжье и Заволжье, в некоторых районах Западной Сибири. В некоторых районах керты растут на элювиально уплотненных осадочных породах (мел, опока и т.д.).
Черты и глинистые почвы очень подвержены эрозии водой, что приводит к выщелачиванию почвы на крутых склонах и образованию ручьев.
Химический состав почвенных пород в Черноземной зоне характеризуется их карбонатным характером и, в некоторых провинциях (Западная Сибирь, частично Среднерусская), их соленостью.
Генезис
О происхождении черноземов выдвигались различные гипотезы. В. Докучаев придерживался мнения, что черноземы имеют растительное происхождение, т.е. образовались в результате изменения почвообразующей породы под влиянием климата.
Растительность степи и другие факторы. Известно, что впервые гипотезу о происхождении черноземных почв сформулировал М.В. Ломоносов в 1763 году в своем трактате «О земных слоях».
Ученый П.С. Паллас (1799) сформулировал морскую гипотезу происхождения черноземов, согласно которой чернозем образовался из морского ила, разложения органических остатков тростника и другой растительности при отступлении моря.
Третья гипотеза — гипотеза Э. Эйхвальда (1850) и Брисяка (1852), согласно которой черноземы возникли из болот, которые постепенно осушались.
Некоторые данные свидетельствуют о том, что луга являются относительно молодыми почвами. Радиоуглеродные датировки показали, что они сформировались в послеледниковый период за последние 10-12 тысяч лет.
Возраст гумуса верхних почвенных горизонтов составляет в среднем не менее тысячи лет, а более глубоких — не менее 7-8 тысяч лет (Виноградов и др., 1969).
Современные взгляды на происхождение черноземов подтверждают гипотезу об их растительно-земледельческом происхождении. Это отражено в работах Л.М. Прасолова, В.И. Тюрина, В.Р. Вильямса, Е.А. Афанасьевой, М.М. Кононовой и других ученых.
Наиболее важными процессами в образовании чернозема являются торфообразование и выщелачивание. Последнее проявляется в основном за счет миграции гидрокарбоната кальция, который образуется при разложении известковых растительных остатков.
Эти процессы развиваются под многолетней травянистой степной растительностью в лесостепной и степной зонах в условиях периодически выщелачивающего и невыщелачивающего водного режима и формируют гуминовые и карбонатные черноземовидные профили.
Ежегодное выпадение под лугово-степной растительностью Алтая составляет 10-20 тонн органического материала на гектар, из которых до 80 % приходится на корни.
Из этой массы от 600 до 1400 кг/га азота и зольных элементов попадают в биологический круговорот. Это значительно больше, чем вынос лиственных лесов (150-500 кг) или вынос травянистых растений из сухих степей на каштановых почвах (200-250 кг) на гектар.
Развитие торфяного процесса в черноземной формации привело к образованию толстого аккумулятивного гумусового горизонта, накоплению питательных веществ для растений и перестройке профиля.
Минерализация органических остатков травянистых формаций в Черноземной зоне создает почти оптимальные условия для формирования гумуса.
Эти условия наиболее благоприятны весной и в начале лета, когда в почве достаточно влаги и температура более благоприятна. Во время летней засухи микробиологические процессы ослабевают, усиливаются реакции поликонденсации и окисления, что усложняет гумусовые вещества.
Разжижение происходит в условиях избытка солей кальция и насыщения гуминовых веществ кальцием, что практически исключает образование и разложение водорастворимых органических соединений.
Процесс почвообразования с гумусом характеризуется типом гумуса, сложностью гуминовых кислот, их преимущественной стабилизацией в виде гуматов кальция и малым присутствием фульвокислот.
Под воздействием гумусовых веществ практически не происходит разложения почвенных минералов, их взаимодействие с минеральной частью почвы приводит к образованию устойчивых органо-минеральных соединений.
