Черноземные почвы и проблемы их хозяйственного использования на Восточно-Европейской равнине

22

Оглавление

• Введение 2
• 1. Факторы образования почв на Восточно-Европейской равнине 3
• 1.1 Климат 3
• 1.2 Водный режим 3
• 1.3 Растительный покров и животный мир 5
• 2. Генезис и классификация черноземных почв 9
• 2.1 Генезис черноземных почв 9
• 2.2 Классификация черноземных почв 11
• 3. Состав и свойства черноземных почв 17
• 3.1 Механический и минералогический состав 17
• 3.2 Физико-химические свойства черноземных почв 17
• 4. Хозяйственное использование черноземных почв 22
• Введение
• Черноземы стали объектом исследования с самого зарождения науки о почве. Еще М.В. Ломоносов (1763) сформулировал положение о происхождении чернозема «от согнития животных и растительных тел со временем». После М.В. Ломоносова шло постепенное накопление фактического материала о свойствах и о распространении черноземов, был высказан ряд интересных теорий об их происхождении.
• Подлинно научное изучение черноземов началось В.В. Докучаевым, который собрал огромный материал о строении, свойствах, распространении и условиях образования чернозема России. Как тип почвы чернозем был впервые выделен В. В. Докучаевым в классификации почв 1896 г.
• Первые фундаментальные исследования вводно-физических свойств и водного режима черноземов были проведены А.А. Измаильским и Г.Н, Высоцким в конце 19 и начале 20 столетия.
• 1. Факторы образования почв на Восточно-Европейской равнине
• 1.1 Климат
• Климатические условия зоны распространения черноземов характеризуются нарастанием континентальности с запада на восток. На юго-западе Восточно-Европейской равнины среднегодовая температура составляет 8-10 С. Зима в западных районах зоны сравнительно теплая и мягкая, восточнее становится более суровой и малоснежной. Также с запада на восток уменьшается количество безморозных дней и годовое количество осадков.
• Однако в теплый период климатические контрасты различных областей сглаживаются.
• 1.2 Водный режим
• Урожай сельскохозяйственных культур в черноземной зоне определяется прежде всего содержанием в почве доступной для растений влаги. Это зона недостаточного увлажнения. Даже в лесостепи вероятность засушливых и полузасушливых лет составляет около 40%.
• Поэтому на всем протяжении истории изучения черноземов особое внимание уделялось исследованию их водного режима.
• Изучением водного режима черноземов занимались А.А. Измаильский, Г.Н. Высоцкий, П.А. Костычев, С.И. Долгов, А.Ф. Большаков, А.А, Роде, Е.А, Афанасьева и др.
• Изучая водный режим обыкновенных чернозем, Г.Н. Высоцкий установил, что в динамике влаги черноземов можно выделить 2 периода: 1) иссушение почвогрунта, охватывающее лето и первую половину осени, когда влага интенсивно расходуется растениями и испаряется из-за господства восходящих потоков над нисходящими; 2) промачивание, начинающееся со второй половины осени, прерывающееся морозами и продолжающееся весной теплым водам и весенним осадкам.
• Эти периоды в водном режиме черноземов и его особенности характерны для всех черноземов, однако продолжительность и сроки иссушения и увлажнения для каждого подтипа будут свои. Они определяются, прежде всего, количеством осадков, их распределением во времени и температурой. Общая закономерность - уменьшение глубины промачивания почвы от черноземов оподзоленных и выщелоченных к черноземам южным и усиление иссушения почв в том же направлении при удлинении периода иссушения.
• Летние осадки увлажняют лишь пахотный слой. Запас влаги в нижних горизонтах в черноземах создается осадками холодного периода (позднеосенние осадки, талые воды). В подзонах увлажнение черноземных почв в большей степени зависит от рельефа и механического состава почв. На большую глубину промачиваются черноземы легкосуглинистые и супесчаные. На выпуклых элементах рельефа и склонах расход влаги усиливается из-за поверхностного стока и испарения; в понижениях, особенно вогнутых и полузамкнутых, скапливаются поверхностные воды и ослаблено испарение, что определяет более глубокое промачивание почв. В замкнутых понижениях оно может достигать грунтовых вод.
• Водный режим черноземов степи отличается от такового черноземов степной зоны. Для черноземов оподзоленных, выщелоченных и типичных характерен периодически промывной водный режим.
• В нижних горизонтах почвенно-грунтовой толщи черноземов лесостепи, глубже слоя максимального промачивания, всегда содержится некоторое количество доступной влаги, которая может служить в засушливые годы резервом влажности.
• Значительно напряженнее водный режим в степной зоне (обыкновенные и южные черноземы), которые относятся к засушливым и полузасушливым. Черноземы степной зоны имеют непромывной водный режим: в нижней части их грунтовой толщи образуется постоянный горизонт с влажностью, не превышающей величину влажности завядания.
• Для получения средних урожаев сельскохозяйственных культур в метровом слое почвы перед посевом должно находиться доступной влаги не менее 1000 т/га. Поэтому все агротехнические мероприятия должны быть направлены на максимальное восстановление к весне будущего года запасов полезной для растений влаги во всем корнеобитаемом слое почвы.
• На пахотных черноземах по сравнению с целинными возможна значительная потеря воды из-за сноса снега и поверхностного стока талых вод. Сдувание снега приводит к глубокому промерзанию почв, поэтому они позднее размерзают. Резкое снижение водопроницаемости неоттаявших слоев почвы сопровождается большими потерями влаги от поверхностного стока.
• 1.3 Растительный покров и животный мир
• Черноземы - это почвы травянистых формаций, приуроченных к степной и лесостепной зонам. Характерный гумусовый профиль обязан воздействию травянистой растительности с ее мощной, быстро отмирающей корневой системой.
• Естественная растительность лесостепной зоны в прошлом характеризовалась чередованием лесных участков с луговыми степями. Лесные участки, сохранившиеся частично и сейчас, расположены по водоразделам, балкам и речным террасам, представлены широколиственными лесами, преимущественно дубом. По песчаным террасам встречаются сосновые боры. Растительность луговых степей представляли ковыли, типчак, степные овсы, кострец, шалфей, лядвенец, желтая люцерна, колокольчик и многие другие.
• Растительность степной зоны представляла собой разнотравно-ковыльные и типчако-ковыльные степи.
• Среди первых основной фон составляли узколистные дерновинные злаки - ковыли, типчак, степной овес, и другие с широким участием разнотравья - шалфея, клевера, колокольчиков и др.
• Типчако-ковыльные степи характеризовались менее мощной и разнообразной растительностью, основными представителями которой являлись низкостебельные перистые ковыли, тырса, типчак, житняк, осоки. Менее мощный общий характер растительности типчако-ковыльных степей, широкое участие в травостое эфемеров и эфемероидов - мортук, луковичный мятлик, тюльпаны, бурачок, а также полыни - следствие заметного дефицита здесь влаги.
• Основные особенности биологического круговорота степных и лугово-степных травянистых растительных сообществ заключается в том, что: 1) ежегодно с отмирающими частями в почву возвращается практически то же количество питательных веществ, которое было использовано в прирост; 2) большая часть этих веществ возвращается не на поверхность почвы, а непосредственно в почву с корнями; 3) среди химических элементов, вовлекаемых в биологический круговорот, первое место принадлежит кремнию, далее следует азот, калий и кальций.
• Количество растительной массы естественных травяных сообществ на черноземах высокое: в лесостепи Русской равнины 30-40 ц/га надземной фитомассы и 200 ц/га корней. Ежегодный прирост фитомассы на черноземах в 1,5-2 раза выше количества биомассы в период максимального развития. Прирост корней составляет 50-60% их общей массы. В среднем опад травянистых сообществ черноземной зоны составляет 200 ц / (га в год) (А.А. Титлянова, Н.И. Базилевич, 1978).
• Роль биологического круговорота в формировании свойств черноземов определяется не столько химическим составом растений степи, сколько его высокой интенсивностью (большим количеством ежегодно образующихся химических элементов), поступлением основной массы опада внутрь почвы, активным участием в разложении бактерий, актиномицетов, беспозвоночных, для которых благоприятен химический состав опада и общая биоклиматическая обстановка.
• Большую роль в формировании черноземов играет мезофауна, особенно велика роль дождевых червей. Их численность в профиле достигает 100 и более на 1 м2. При таком количестве дождевые черви ежегодно выбрасывают на поверхность до 200 т почвы на 1 га и в результате суточных и сезонных миграций проделывают большое количество ходов. Вместе с отмершими частями растений дождевые черви захватывают частицы почвы и образуют в процессе переваривания прочные глино-гумусовые комплексы, выбрасываемые в форме копролитов. По мнению Г.Н. Высоцкого, черноземы в значительной степени обязаны дождевым червям своей зернистой структурой.
• Целинная степь была местом обитания большого количества позвоночных. Наибольшую численность и значение имели землерои (суслики, слепыши, полевки и сурки), которые перемешивали и выбрасывали на поверхность большое количество земли. Устраивая в почве норы, они образовывали кротовины - ходы, засыпанные массой верхнего гумусного слоя. Благодаря перемешиванию почвы грызуны постепенно обогащали гумусовые горизонты карбонатами, чем замедляли процессы выщелачивания, а глубокие горизонты - гумусом, что приводило к опусканию границы гумусового горизонта. Таким образом, их деятельность способствовала формированию наиболее характерных свойств черноземов.
• В настоящее время целинных черноземов практически не осталось. Большая часть их распахана. Биологический фактор почвообразования при вовлечении черноземов в земледелие существенно изменился. Сельскохозяйственная растительность покрывает почву не более 4 месяцев в году, за исключением посева многолетних трав. Биологический круговорот стал разомкнутым. Количество ежегодно создаваемой фитомассы в агроценозах меньше, чем в целинной степи, особенно велика разница в количестве продуцируемой подземной биомассы. В биологический круговорот вовлекается меньше азота и минеральных элементов.
• На пашне значительно увеличивается численность микрофлоры, но при этом резко уменьшается численность и особенно биомасса беспозвоночных, прежде всего дождевых червей. Позвоночные землерои в пашне не обитают.
• 2. Генезис и классификация черноземных почв
• 2.1 Генезис черноземных почв
• Черноземные почвы развиваются под степной разнотравно-степной травянистой растительностью. Весь облик этих почв свидетельствует о богатстве их органическим веществом. В профиле черноземов выделяют мощный темноокрашенный гумусовый, или гумусово-аккумулятивный, слой (35-150 см), содержащий большое количество гумуса (250-700 т/га).
• Гумусовый слой в связи с неодинаковой интенсивностью его окраски органическим веществом разделяется на 2 самостоятельных горизонта: верхняя наиболее гумусированная часть выделяется как гумусовый горизонт А и нижняя и нижняя до гумусовых затеков - как переходный горизонт В1. Переход в горизонт В1 постепенный и характеризуется появлением коричневого оттенка в окраске, который книзу заметно усиливается. В самостоятельный выделяется горизонт гумусовых затеков В2. Ниже гумусового слоя, часто захватывая горизонт гумусовых затеков, залегает горизонт максимального скопления карбонатов - карбонатный, или карбонатно-иллювиальный, горизонт Вк, постепенно переходящий в породу С.
• В целинных почвах под девственной степной растительностью в черноземных почвах выделяется горизонт степного войлока А0, состоящий из остатков травянистой растительности. На пахотных почвах распаханная часть горизонта А выделяется в самостоятельный пахотный горизонт Ап.
• Характерный признак черноземных почв - зернистая и комковая структура гумусового слоя, особенно отчетливо выраженная в подпахотной части горизонта А.
• Черноземы благодаря мощному гумусовому слою с водопрочной зернисто-комковой структурой характеризуются как почвы высокого природного плодородия, обладающие значительным запасом элементов питания, благоприятными вводно-воздушными и физико-химическими свойствами.
• Черноземная зона издавна была важнейшим районом производства товарного зерна России. Огромные просторы черноземных степей всегда привлекали внимание исследователей.
• В.В. Докучаев, выделивший чернозем как почвенный тип, рассматривал его как почву растительно-наземного происхождения, образовавшуюся при изменении материнских горных пород под действием климата и степной растительности.
• Впервые гипотеза о растительно-наземном происхождении чернозема была сформулирована М.В. Ломоносовым в трактате «О слоях земных» (1763).
• Второй по времени возникновения можно считать морскую гипотезу происхождения чернозема, высказанную академиком П.С. Палласом (1773) по отношению к черноземам Ставропольского края, которые, по его мнению, образовались из морского ила, гниющих масс тростника и другой растительности при отступлении моря.
• Третья теория - это представление о болотном генезисе черноземов. Здесь необходимо остановиться на двух вариантах. Геолог Ф.Ф. Вангенгейм фон Квален (1853) высказал предположение о том, что черноземы образовались из измельченного материала торфяных болот и растительных остатков, принесенных ледниковым потоком с севера на юг и смешавшихся с минеральным илом. Значительно позже к такой точке зрения вернулся академик В.Р. Вильямс, считавший, что черноземы образовались при высыхании и развевании торфяных болот. С позиции современного почвоведения этот вариант болотной гипотезы, связывавшей образование черноземов с приносом торфа извне, несостоятелен.
• Более плодотворным оказался другой подход. Академики Э.И. Эйхвальд (1850) и Д.Н, Борисяк (1852) предположили, что черноземы возникли из болот при постепенном обсыхании последних. Идею болотного генезиса черноземов можно рассматривать как первый шаг на пути создания значительно более широкой и глубокой гипотезы палеогидроморфного прошлого черноземов, которая в наиболее полном виде сформулирована В.А. Ковдой (1933, 1966, 1974).
• Черноземы - сравнительно молодые почвы, они образовались в послеледниковой время в течение последних 10-12 тыс. лет. Этот возраст подтвержден с помощью радиоуглеродного датирования, которое позволило установить, что возраст гумуса верхних почвенных горизонтов составляет в среднем не менее 1 тыс. лет, а возраст глубоких горизонтов - не менее 7-8 тыс. лет (А.П. Виноградов, 1969).
• 2.2 Классификация черноземных почв
• 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; 13-16%).
• Значительное внимание классификации черноземов уделил Н.М. Сибирцев. В его классификации (1901) черноземный тип почв был разделен на подтипы - северный, тучный, обыкновенный, южный.
• В дальнейшем подтип северных черноземов стали называть, по С.И. Коржинскому, деградированным, а затем он был разделен на два самостоятельных подтипа - оподзоленные и выщелоченные черноземы.
• В 1905 г. Л.И. Прасолов на основании изучения черноземов Приазовья и Предкавказья выделил подтип приазовских черноземов, названный впоследствии прекавказским. Накопление информации по черноземам этих районов позволило в дальнейшем рассматривать их генетические особенности как результат провинциальных и фациальных условий почвообразования и не выделять их на уровне самостоятельного подтипа.
• На основании обобщения обширных материалов по изучению черноземов в различных районах страны в настоящее время принято следующее разделение черноземного типа почв на подтипы и роды.

Подтипы	Роды	Подтипы	Роды
Оподзоленные	Обычные, слабодифференцированные	Типичные	Карбонатные, солонцеватые
Выщелоченные	Глубоковскипающие, бескарбонатные	Обыкновенные	Осолоделые, глубинно - глеевые
		Южные	Слитые, неполноразвитые

Страницы: 1, 2