Генетические особенности черноземов луговых степей

 

Если рассмотреть результаты химических анализов генетических горизонтов типичного чернозема, пересчитанных на 100% высушенной при 105°С почвы, то можно увидеть, что содержание различных компонентов не остается постоянным в различных генетических горизонтах, а изменяется по профилю почвы. Можно подумать, что по профилю чернозема происходит перераспределение всех элементов, подобно тому как это имеет место в лессивированных почвах. Чтобы разобраться в этом, рассмотрим содержание основных составных частей в генетических горизонтах.
В первую очередь проанализируем распределение по профилю почв сравнительно трудноподвижных компонентов —кварца, обломочных силикатов и высокодисперсных минералов. С этой целью в почвоведении результаты химических анализов пересчитывают на прокаленную безгумусную и лишенную карбонатов массу. Эта особенность характерна для различных подтипов черноземов, за исключением таких, на которые влияет какой-либо другой процесс (например, оподзоленные или солонцеватые черноземы).
Химический состав прокаленной бескарбонатной массы почвы в основном обусловлен содержанием кварца, обломочных и высокодисперсных силикатов. Устойчивый химический состав генетических горизонтов свидетельствует об отсутствии перераспределения указанных выше минералов по профилю черноземных почв. Данные минералогического анализа подтверждают это предположение. Несколько пониженное содержание кварца и обломочных силикатов в гумусовом горизонте часто связано с наличием фитолитарий или органических остатков (если минералогический анализ производился без их разрушения).
Содержание высокодисперсных частиц в профиле черноземов, не затронутых процессами оподзоливания или осолонцевания, не обнаруживает закономерного изменения по генетическим горизонтам. 
В шлифах под микроскопом хорошо видно, что тонкодисперсные частицы прочно скоагулированы в агрегаты вместе с обломочными минералами. Признаков перемещения глинистых частиц в черноземах не обнаружено.
В результате можно заключить, что при формировании черноземов существенного перераспределения по почвенному профилю таких малоподвижных компонентов, как кварц, обломочные и высокодисперсные силикаты, не происходит.
Характерная черта черноземов — большое количество гумуса, в составе которого преобладают гуматы. Это в значительной мере обусловлено особенностями биологического круговорота в степных ландшафтах.
Согласно данным Л. Е. Родина и Н. И. Базилевич (1965), биомасса в степных сообществах достигает 100—300 ц/га, из которых 70—80% приходится на долю корневой части растений. Примерно половина биомассы ежегодно продуцируется и отмирает. В результате в черноземной зоне в почву ежегодно поступает значительно больше органического вещества, чем в лесной зоне умеренного пояса, хотя биомасса суб - и бореальных лесов в 10 раз и более превышает биомассу степей. Часть растительных остатков задерживается на поверхности почвы (60—120 кг) в виде степного войлока. Это обусловлено спадами микробиологической деятельности в периоды зимнего промерзания и летнего иссушения почвы. Травянистая растительность отличается высоким содержанием азота и зольных элементов, особенно кальция и кремния. Кальция много в почвооб-разующих породах, поэтому высокое содержание этого элемента в степной растительности, возможно, является свойством, приобретенным растениями степей в процессе эволюции.
В степных почвах микроорганизмов значительно больше, чем в лесных. В черноземах их около 3 — 4 млрд. в 1 г, а для некоторых районов значительно больше. В составе микрофлоры преобладают бактерии и актиномицеты; грибов значительно меньше, чем в лесных почвах.
 В этих условиях разложение органических остатков приводит к образованию высокомолекулярных гуминовых кислот, прочно связанных с кальцием. Гумусовые соединения находятся в виде гелей, способствующих прочному агрегированию почвенных частиц. Свободных агрессивных фульвокислот в черноземах нет. Реакция почвенного раствора нейтральная.
Значительное количество ежегодно поступающих растительных остатков и характер гумусовых соединений обеспечивают накопление весьма больших количеств гумуса в черноземных почвах. Содержание гумуса в черноземах от 3—4 до 14—16% и более. Запасы гумуса в пределах почвенного профиля огромны: от 300—400 до 600—700 т/га.
Сравнительно небольшое количество осадков и плохая подвижность гумусовых соединений обусловливают очень постепенное уменьшение гумуса по профилю. Это является отличительным признаком черноземов и проявляется во всех подтипах независимо от содержания гумуса.
Непромывной режим и особенности биологического режима черноземных почв влияют на перераспределение некоторых химических соединений по почвенному профилю. В первую очередь это относится к карбонатам, закономерности распределения которых по профилю черноземов заметны невооруженным глазом и были нами отмечены при описании - морфологических признаков. При химических анализах обнаруживается на определенной глубине значительное содержание карбонатов кальция. Распределение карбонатов по профилю черноземных почв, по-видимому, можно объяснить следующим образом. Растворимость карбонатов в условиях степной зоны определяется концентрацией углекислоты в почвенном воздухе и наличием воды. Зимой концентрация углекислоты наименьшая вследствие затухания биологических процессов. Следовательно, нисходящий ток воды в период максимального (ранневесеннего) промачивания почвы вымывает лишь часть карбонатов. В дальнейшем, в апреле — мае, в связи с энергичной микробиологической и вегетационной деятельностью в почвенный воздух поступает большое количество углекислоты, а в почвенном растворе соответственно увеличивается содержание гидрокарбонатов. Одновременно в результате интенсивной транспирации и иссушения почвы начинается восходящий ток почвенного раствора, а с ним поднимаются накопившиеся гидрокарбонаты.