Зміст
Введення 2
1. Чинники утворення грунтів на Східно-Європейській рівнині 3
1.1 Клімат 3
1.2 Водний режим 3
1.3 Рослинний покрив і тваринний світ 5
2. Генезис і класифікація чорноземних грунтів 9
2.1 Генезис чорноземних грунтів 9
2.2 Класифікація чорноземних грунтів 11
3. Склад і властивості чорноземних грунтів 17
3.1 Механічний і мінералогічний склад 17
3.2 Фізико-хімічні властивості чорноземних грунтів 17
4. Господарське використання чорноземних грунтів 22
Введення
Чорноземи стали об'єктом дослідження з самого зародження науки про грунт. Ще М.В. Ломоносов (1763) сформулював положення про походження чорнозему «від согнітія тваринних і рослинних тіл з часом». Після М.В. Ломоносова йшло поступове накопичення фактичного матеріалу про властивості і про поширення чорноземів, було висловлено ряд цікавих теорій про їх походження.
Справді наукове вивчення чорноземів почалося В.В. Докучаєвим, який зібрав величезний матеріал про будову, властивості, поширення та умови утворення чорнозему Росії. Як тип грунту чорнозем був вперше виділений В. В. Докучаєвим в класифікації грунтів 1896
Перші фундаментальні дослідження ввідно-фізичних властивостей і водного режиму чорноземів були проведені А.А. Ізмаїльським і Г.Н, Висоцьким у кінці 19 і початку 20 століття.
1. Чинники утворення грунтів на Східно-Європейській рівнині
1.1 Клімат
Кліматичні умови зони розповсюдження чорноземів характеризуються наростанням континентальності з заходу на схід. На південному заході Східно-Європейської рівнини середньорічна температура становить 8-10 С. Зима в західних районах зони порівняно тепла і м'яка, на схід стає суворішою і малосніжною. Також із заходу на схід зменшується кількість безморозних днів і річна кількість опадів.
Проте в теплий період кліматичні контрасти різних областей згладжуються.
1.2 Водний режим
Урожай сільськогосподарських культур в чорноземній зоні визначається перш за все вмістом у грунті доступної для рослин вологи. Це зона недостатнього зволоження. Навіть в лісостепу ймовірність посушливих і напівпосушливих років становить близько 40%.
Тому на всьому протязі історії вивчення чорноземів особлива увага приділялася дослідженню їх водного режиму.
Вивченням водного режиму чорноземів займалися А.А. Ізмаїльський, Г.Н. Висоцький, П.А. Костичев, С.І. Долгов, А.Ф. Большаков, А.А, Роде, Е.А, Афанасьєва та ін
Вивчаючи водний режим звичайних чорнозем, Г.Н. Висоцький встановив, що в динаміці вологи чорноземів можна виділити 2 періоди: 1) висушування почвогрунта, що охоплює літо і першу половину осені, коли волога інтенсивно витрачається рослинами і випаровується через панування висхідних потоків над спадними, 2) промочування, що починається з другої половини осені , переривається морозами і триваюче навесні теплим водам і весняним опадів.
Ці періоди у водному режимі чорноземів і його особливості характерні для всіх чорноземів, однак тривалість і терміни осушення та зволоження для кожного підтипу будуть свої. Вони визначаються, перш за все, кількістю опадів, їх розподілом у часі і температурою. Загальна закономірність - зменшення глибини промочування грунту від чорноземів опідзолених і вилужених до чорноземам південним і посилення осушення грунтів в тому ж напрямку при подовженні періоду осушення.
Літні опади зволожують лише орний шар. Запас вологи в нижніх горизонтах у чорноземах створюється опадами холодного періоду (пізньоосінніх опади, талі води). У підзонах зволоження чорноземних грунтів в більшій мірі залежить від рельєфу і механічного складу грунтів. На велику глибину промачіваются чорноземи легкосуглинкові і супіщані. На опуклих елементах рельєфу і схилах витрата вологи посилюється через поверхневого стоку та випаровування; у зниженнях, особливо увігнутих і напівзамкнутих, скупчуються поверхневі води та ослаблено випаровування, що визначає більш глибоке промочування грунтів. У замкнутих зниженнях воно може досягати грунтових вод.
Водний режим чорноземів степу відрізняється від такого чорноземів степової зони. Для чорноземів опідзолених, вилужених і типових характерний періодично промивний водний режим.
У нижніх горизонтах грунтово-грунтової товщі чорноземів лісостепу, глибше шару максимального промочування, завжди міститься певна кількість доступної вологи, яка може служити в посушливі роки резервом вологості.
Значно напруженіше водний режим у степовій зоні (звичайні і південні чорноземи), які відносяться до посушливим і напівпосушливих. Чорноземи степової зони мають непромивний водний режим: у нижній частині їх грунтової товщі утворюється постійний горизонт з вологістю, що не перевищує величину вологості завядания.
Для отримання середніх урожаїв сільськогосподарських культур в метровому шарі грунту перед посівом повинно знаходитися доступної вологи не менше 1000 т / га. Тому всі агротехнічні заходи повинні бути спрямовані на максимальне відновлення до весни майбутнього року запасів корисної для рослин вологи в усьому кореневмісному шарі грунту.
На орних чорноземах в порівнянні з цілини можлива значна втрата води з-за зносу снігу та поверхневого стоку талих вод. Здування снігу призводить до глибокого промерзання грунтів, тому вони пізніше размерзают. Різке зниження водопроникності неоттаявшіх шарів грунту супроводжується великими втратами вологи від поверхневого стоку.
1.3 Рослинний покрив і тваринний світ
Чорноземи - це грунти трав'янистих формацій, приурочених до степової та лісостепової зон. Характерний гумусовий профіль зобов'язаний впливу трав'янистої рослинності з її потужною, швидко відмирає кореневою системою.
Природна рослинність лісостепової зони в минулому характеризувалася чергуванням лісових ділянок з луговими степами. Лісові ділянки, що збереглися частково і зараз, розташовані по вододілах, балках і річковим терасах, представлені широколистяними лісами, переважно дубом. За піщаним терасах зустрічаються соснові бори. Рослинність лучних степів представляли ковили, типчак, степові овес, стоколос, шавлія, лядвенець, жовта люцерна, дзвоник та багато інших.
Рослинність степової зони представляла собою різнотравно-ковилові і типчако-ковилові степи.
Серед перших основний фон становили вузьколисті дерновінних злаки - ковила, типчак, степовий овес, і інші з широкою участю різнотрав'я - шавлії, конюшини, дзвіночків і ін
Типчако-ковилові степи характеризувалися менш потужною і різноманітною рослинністю, основними представниками якої були нізкостебельние перисті ковила, тирса, типчак, житняк, осоки. Менш потужний загальний характер рослинності типчако-ковилових степів, широку участь у травостої ефемерів і ефемероїдів - мортук, цибулинний мятлик, тюльпани, бурячок, а також полину - наслідок помітного дефіциту тут вологи.
Основні особливості біологічного кругообігу степових і лучно-степових трав'янистих рослинних угруповань полягає в тому, що: 1) щорічно з отмирающими частинами в грунт повертається практично ту ж кількість поживних речовин, яке було використане у приріст; 2) велика частина цих речовин повертається не на поверхню грунту, а безпосередньо в грунт з корінням; 3) серед хімічних елементів, що втягуються в біологічний кругообіг, перше місце належить кремнію, далі йде азот, калій і кальцій.
Кількість рослинної маси природних трав'яних угруповань на чорноземах висока: в лісостепу Російської рівнини 30-40 ц / га надземної фітомаси і 200 ц / га коренів. Щорічний приріст фітомаси на чорноземах в 1,5-2 рази вище кількості біомаси в період максимального розвитку. Приріст коренів становить 50-60% їх загальної маси. У середньому опад трав'янистих співтовариств чорноземної зони становить 200 ц / (га в рік) (А. А. Тітляновим, Н. І. Базилевич, 1978).
Роль біологічного кругообігу в формуванні властивостей чорноземів визначається не стільки хімічним складом рослин степу, скільки його високою інтенсивністю (великою кількістю щорічно утворюються хімічних елементів), надходженням основної маси осаду всередину грунту, активною участю в розкладанні бактерій, актиноміцетів, безхребетних, для яких сприятливий хімічний склад опаду і загальна біокліматична обстановка.
Велику роль у формуванні чорноземів грає мезофауна, особливо велика роль дощових черв'яків. Їх чисельність у профілі досягає 100 і більше на 1 м 2. При такій кількості дощові черв'яки щорічно викидають на поверхню до 200 т грунту на 1 га і в результаті добових і сезонних міграцій проробляють велику кількість ходів. Разом з відмерлими частинами рослин дощові черв'яки захоплюють частинки грунту і утворюють в процесі перетравлення міцні глино-гумусові комплекси, що викидаються у формі копролітов. На думку Г.М. Висоцького, чорноземи в значній мірі зобов'язані дощовим черв'якам своєї зернистою структурою.
Цілинний степ був місцем проживання великої кількості хребетних. Найбільшу чисельність і значення мали землероі (ховрахи, сліпаки, полівки і бабаки), які перемішували і викидали на поверхню велику кількість землі. Влаштовуючи в грунті нори, вони утворювали кротовіни - ходи, засипані масою верхнього гумусного шару. Завдяки перемішуванню грунту гризуни поступово збагачували гумусові горизонти карбонатами, ніж уповільнювали процеси вилуговування, а глибокі горизонти - гумусом, що призводило до опускання кордону гумусового горизонту. Таким чином, їх діяльність сприяла формуванню найбільш характерних властивостей чорноземів.
В даний час цілинних чорноземів практично не залишилося. Велика частина їх розорана. Біологічний чинник грунтоутворення при залученні чорноземів в землеробство суттєво змінився. Сільськогосподарська рослинність покриває грунт не більше 4 місяців в році, за винятком посіву багаторічних трав. Біологічний кругообіг став розімкнутим. Кількість щорічно створюваної фітомаси в агроценозах менше, ніж у цілинного степу, особливо велика різниця в кількості продуцируемой підземної біомаси. У біологічний кругообіг залучається менше азоту і мінеральних елементів.
На ріллі значно збільшується чисельність мікрофлори, але при цьому різко зменшується чисельність і особливо біомаса безхребетних, перш за все дощових черв'яків. Хребетні землероі в ріллі не живуть.
2. Генезис і класифікація чорноземних грунтів
2.1 Генезис чорноземних грунтів
Чорноземні грунти розвиваються під степовою різнотравно-степової трав'янистої рослинністю. Весь вигляд цих грунтів свідчить про багатство їх органічною речовиною. У профілі чорноземів виділяють потужний темнофарбовані гумусовий, або гумусово-акумулятивний, шар (35-150 см), який містить велику кількість гумусу (250-700 т / га).
Гумусовий шар у зв'язку з неоднаковою інтенсивністю його забарвлення органічною речовиною поділяється на 2 самостійних горизонту: верхня найбільш гумусированню частина виділяється як гумусовий горизонт А і нижня і нижня до гумусових затекло - як перехідний горизонт В 1. Перехід в обрій У 1 поступовий і характеризується появою коричневого відтінку у забарвленні, який донизу помітно посилюється. У самостійний виділяється горизонт гумусових затекло В 2. Нижче гумусового шару, часто захоплюючи горизонт гумусових затекло, залягає горизонт максимального скупчення карбонатів - карбонатний, або карбонатно-іллювіальний, горизонт В к, поступово переходить у породу С.
У цілинних грунтах під невинною степовою рослинністю в чорноземних грунтах виділяється горизонт степового повсті А 0, що складається із залишків трав'янистої рослинності. На орних грунтах розорана частина горизонту А виділяється в самостійний орний горизонт А п.
Характерна ознака чорноземних грунтів - зерниста і Комкова структура гумусового шару, особливо чітко виражена в підорному частині горизонту А.
Чорноземи завдяки потужним гумусовим шару з водопрочной зернисто-комкової структурою характеризуються як грунту високого природного родючості, що володіють значним запасом елементів живлення, сприятливими ввідно-повітряними та фізико-хімічними властивостями.
Чорноземна зона здавна була найважливішим районом виробництва товарного зерна Росії. Величезні простори чорноземних степів завжди привертали увагу дослідників.
В.В. Докучаєв, який виділив чорнозем як грунтовий тип, розглядав його як грунт рослинно-наземного походження, що утворилася при зміні материнських гірських порід під дією клімату і степової рослинності.
Вперше гіпотеза про рослинно-наземному походження чорнозему була сформульована М.В. Ломоносовим в трактаті «Про шари земних» (1763).
Другий за часом виникнення можна вважати морську гіпотезу походження чорнозему, висловлену академіком П.С. Палласом (1773) по відношенню до чорноземам Ставропольського краю, які, на його думку, утворилися з морського мулу, гниючих мас очерету й іншої рослинності при відступі моря.
Третя теорія - це уявлення про болотному генезисі чорноземів. Тут необхідно зупинитися на двох варіантах. Геолог Ф.Ф. Вангенгейм фон Квал (1853) висловив припущення про те, що чорноземи утворилися з подрібненого матеріалу торфових боліт та рослинних залишків, принесених льодовиковим потоком з півночі на південь і змішалися з мінеральним мулом. Значно пізніше до такої точки зору повернувся академік В.Р. Вільямс, який вважав, що чорноземи утворилися при висиханні і розвівання торф'яних боліт. З позиції сучасного грунтознавства цей варіант болотної гіпотези, що зв'язувала освіта чорноземів з принесенням торфу ззовні, неспроможний.
Більш плідним виявився інший підхід. Академіки Е.І. Ейхвальд (1850) і Д.Н, Борисяк (1852) припустили, що чорноземи виникли з боліт при поступовому обсихання останніх. Ідею болотного генезису чорноземів можна розглядати як перший крок на шляху створення значно більш широкої та глибокої гіпотези палеогідроморфного минулого чорноземів, яка в найбільш повному вигляді сформульована В.А. Ковда (1933, 1966, 1974).
Чорноземи - порівняно молоді грунту, вони утворилися в післяльодовикової час протягом останніх 10-12 тис. років. Цей вік підтверджено за допомогою радіовуглецевого датування, яке дозволило встановити, що вік гумусу верхніх грунтових горизонтів складає в середньому не менше 1 тис. років, а вік глибоких горизонтів - не менше 7-8 тис. років (А. П. Виноградов, 1969) .
2.2 Класифікація чорноземних грунтів
Перша класифікація чорноземів була дана В.В. Докучаєвим, який виділив їх як самостійний тип і розділив по топографічних умов на Горові чорноземи вододілів, чорноземи схилів і долинні чорноземи річкових терас. Крім того, В.В. Докучаєв поділив всі чорноземи за вмістом гумусу на чотири групи (4-7; 7-10; 10-13; 13-16%).
Значну увагу класифікації чорноземів приділив Н.М. Сибірцев. У його класифікації (1901) чорноземний тип грунтів був розділений на підтипи - північний, огрядний, звичайний, південний.
Надалі підтип північних чорноземів почали називати, по С.І. Коржинський, деградованих, а потім він був розділений на два самостійних підтипу - опідзолені і вилужені чорноземи.
У 1905 р. Л.І. Прасолов на підставі вивчення чорноземів Приазов'я та Передкавказзя виділив підтип приазовських чорноземів, названий згодом прекавказскім. Накопичення інформації з чорноземам цих районів дозволило в подальшому розглядати їх генетичні особливості як результат провінційних і фаціальних умов грунтоутворення і не виділяти їх на рівні самостійного підтипу.
На підставі узагальнення великих матеріалів із вивчення чорноземів в різних районах країни в даний час прийнято наступне розділення чорноземного типу грунтів на підтипи і пологи.
Підтипи | Пологи | Підтипи | Пологи |
Опідзолені | Звичайні, слабодіфференцірованние | Типові | Карбонатні, солонцюваті |
Вилужені | Глубоковскіпающіе, бескарбонатние | Звичайні | Осолоділі, глибинно - глеєві |
Південні | Злиті, неполноразвітие |
Нижче дається опис основних родів чорноземів.
Звичайні - виділяються у всіх підтипів; ознаки і властивості відповідають основним характеристикам підтипу. У повному найменуванні чорнозему термін цього роду опускається.
Слабодіфференцірованние - розвинені на супіщаних породах, типові ознаки чорноземів виражені слабо (забарвлення, структура і т.п.)
Глубоковскіпающіе - скипають більш глибоко, ніж рід «звичайні чорноземи», у зв'язку з більш вираженим промивним режимом за рахунок полегшеного механічного складу або умов рельєфу. Виділяються серед типових. Звичайних і південних чорноземів.
Бескарбонатние - розвинені на породах, бідних силікатною кальцієм, закипання і виділення карбонатів відсутня; зустрічаються переважно серед типових, вилужених і опідзолених підтипів чорноземів.
Солонцюваті - в межах гумусового шару мають ущільнений солонцюваті горизонт з вмістом обмінного Na більше 5% від ємності; виділяються серед звичайних і південних чорноземів.
Осолоділі - характеризуються наявністю білястої присипки в гумусового шарі, потечностью гумусової забарвлення, лакуванням і прімазкамі по гранях структури в нижніх горизонтах, іноді наявністю обмінного натрію, розповсюджені серед типових, звичайних і південних чорноземів.
Глибинно-глейові - розвинені на двочленних і шаруватих породах, а також в умовах тривалого збереження зимової мерзлоти.
Злиті - розвинені на иловато-глинистих породах в теплих фації, характеризується високою щільністю горизонту В. Виділяються серед чорноземів лісостепу.
Неполноразвітие - мають слаборозвинений профіль у зв'язку з їх молодістю чи формуванням на сільноскелетних або хрящувато-щебністих породах.
На види все чорноземи поділяються за такими ознаками:
За потужністю гумусового шару - надпотужні (більше 120 см), потужні (120-80 см), середньоглибокі (80-40 см), малопотужні (40-25 см) і дуже малопотужні (менше 25 см);
За вмістом гумусу - огрядні (більше 9%), середньогумусні (9-6%), малогумусні (6-4%) і слабкогумусований (менше 4%).
Крім того чорноземи діляться на види за ступенем вираженості супутнього процесу (слабо-, середньо-, сільновищелоченние, слабо-, середньо-, сильносолонцюваті і т.п.).
У географічному розподілі підтипів чорноземів спостерігається чітка зональна закономірність. Тому зона чорноземних грунтів з півночі на південь підрозділяється на наступні підзони: чорноземів опідзолених і вилужених, чорноземів типових, чорноземів звичайних і чорноземів південних. Найбільш чітко зазначені підзони виражені в європейській частині країни.
Чорноземні грунти в лісостеповій зоні представлені опідзоленими, вилуженими, і типовими чорноземами.
Чорноземи опідзолені. У гумусового шарі мають залишкові ознаки впливу підзолистого процесу у вигляді білястої присипки - головного відмітного морфологічної ознаки цього підтипу. Гумусовий профіль опідзолених чорноземів сіркою, рідше темно-сірого забарвлення в горизонті А і помітно світліше у горизонті В. Белеса присипка при рясному її змісті надає профілю чорнозему шпакуватою-попелястий відтінок. Зазвичай вона у вигляді білястого нальоту як би припудрює структурні окремо в горизонті В 1, але при сильній оподзоленності білястий відтінок буває і в горизонті А.
Карбонати залягають значно нижче межі гумусового шару (зазвичай на глибині 1,3-1,5 м). Тому в опідзолених чорноземах під гумусовим шаром виділяється бурий або червонувато-бурий вилужений від карбонатів іллювіальний горизонт ореховато або призматичної структури з виразною лакуванням, гумусовими прімазкамі і білястої присипкою на гранях. Поступово ці ознаки слабшають, і горизонт переходить в породу, що містить на певній глибині карбонати у вигляді вапняних трубочок, журавчіков. Поділяються на пологи - звичайні, слабодіфференцірованние, злиті, бескарбонатние.
При класифікації опідзолених чорноземів на види, крім поділу за потужністю та гумусірованності, вони поділяються за ступенем оподзоленності на слабооподзоленние і среднеоподзоленние.
Чорноземи вилужені. На відміну від опідзолених чорноземів не мають кремнеземистого присипки в гумусового шарі.
Обрій А темно-сірою або чорного забарвлення, з чітко вираженою зернистою або зернисто-груднястій структурою, пухкого складання. Потужність його коливається від 30-35 до 40-50 см. Нижня межа горизонту В 1 залягає в середньому на глибині 70-80 см, але іноді може проходити і нижче. Характерна морфологічна особливість вилужених чорноземів - наявність під горизонтом У 1 вилуженого від карбонатів горизонти В 2. Цей горизонт має ясно виражену бурувате забарвлення, гумусові затекло і прімазкі, ореховато-призматичну або призматичну структуру. Перехід в наступний горизонт - ПС або С - зазвичай виразний, і кордон виділяється по скупченню карбонатів у вигляді вапняного плісняви, прожилок.
Основні пологи - звичайні, слабодіфференцірованние, бескарбонатние, глибинно-глейові, злиті.
Чорноземи типові. Зазвичай мають глибокий гумусовий профіль (90-120 см і навіть більше) і містять карбонати в гумусового шарі у вигляді міцелію або вапняних трубочок. Карбонати з'являються частіше з глибини 60-70 см. Для більш детальної морфологічної характеристики гумусового шару виділяється нижче горизонту А два перехідних за гумусової забарвленні горизонту - АВ 1 і В 1.
Горизонт АВ 1 темно-сірий зі слабким, буруватим відтінком донизу, а В 1 вже відрізняється виразним бурим відтінком. У нижній частині горизонту АВ 1 або частіше за все в горизонті У 1 видно вицвіти карбонатів.
Горизонт В 2 (ВС) і порода містять карбонати у формі міцелію, вапняних трубочок і журавчіков.
Поділяються на наступні пологи: Звичайні, бескарбонатние, глубоковскіпающіе, карбонатні осолоділі.
Чорноземи степової зони
Чорноземи у степовій зоні представлені звичайними і південними чорноземами.
Чорноземи звичайні. Обрій А темно-сірий або чорний, з виразною зернистої або грудкувате-зернистою структурою., Потужністю 30-40 см. Поступово переходить в горизонт В 1 - темно-сірий з ясним буруватим відтінком, з груднястій або грудкувате-призматичної структурою. Найчастіше потужність гумусового шару у звичайних чорноземів становить 65-80 см.
Нижче горизонту В 1 залягає горизонт гумусових затекло В 2, який часто збігається з карбонатним іллювіальним горизонтом або дуже швидко переходить в нього. Карбонати тут у формі білоочки. Ця ознака відрізняє звичайні чорноземи від раніше розглянутих підтипів.
Підтип звичайні чорноземи ділиться на роди: звичайні, карбонатні, солонцюваті, глубоковскіпающіе, слабодіфференцірованние і осолоділі.
Чорноземи південні займають південну частину степової зони і безпосередньо межують з темно-каштановими грунтами.
Горизонт А потужність 25-40 см має темно-сіру або темно-бурого забарвлення часто з невеликим коричневим відтінком, груднястій структури. Горизонт В 1 характеризується ясною коричнево-бурою забарвленням, грудкувате-призматичної структурою. Загальна потужність гумусового шару (А + В 1) 45-60 см.
У іллювіальним карбонатному горизонті зазвичай чітко виражена белоглазка. Лінія скипання розташована в нижній частині горизонту В 1 або на кордоні гумусового шару.
Південні чорноземи поділяються на наступні пологи: звичайні, солонцюваті, карбонатні, глубоковскіпающіе, слабодіфференцірованние і осолоділі.
3. Склад і властивості чорноземних грунтів
3.1 Механічний і мінералогічний склад
Чорноземні грунти досить різноманітні за механічним складом, що визначається складом грунтоутворюючих порід.
Загальна особливість грунтів чорноземного типу - відсутність помітних змін механічного складу в процесі грунтоутворення. Лише в опідзолених чорноземах і частково в вилужених спостерігається невелике збільшення мулистій фракції вниз по профілю. Деякий збіднення мулом верхній частині профілю відзначається також у солонцюватих і осолоділими чорноземах.
У мінералогічний склад чорноземів переважають первинні мінерали. Із вторинних мінералів у більшості чорноземних грунтів зустрічаються мінерали монтмориллонитовій і гідрослюдистої груп, в яких домінує монтморилоніт.
У мулистій фракції чорноземів містяться також окристаллизовавшийся полуторні окисли, аморфні речовини і невелика кількість високодисперсного кварцу.
Високодисперсні мінерали розподілені за профілем рівномірно. Різниця в мінералогічний склад чорноземів пов'язано з особливостями порід і умовами вивітрювання первинних мінералів.
3.2 Фізико-хімічні властивості чорноземних грунтів
Хімічний склад.
Найважливіші його особливості - багатство чорноземів гумусом, біогенна акумуляція в гумусового профілі елементів живлення рослин. Відносна однорідність валового складу мінеральної частини за профілем, іллювіальний характер розподілу карбонатів і вилуженої грунтів від легкорозчинних солей.
У розподілі гумусу спостерігається поступове зменшення його вмісту з глибиною, що підкреслює найтісніший зв'язок гумусообразованія з розподілом кореневих систем трав'янистої рослинності. Гумус чорноземів у воді розчинний мало.
Вміст гумусу сильно залежить від умов грунтоутворення і механічного складу материнських порід. Максимальні запаси гумусу мають глинисті і важкосуглинисті типові, звичайні і вилужені чорноземи центральної фації.
У відповідності до змісту гумусу коливається і кількість азоту (0,2-0,5%). Валовий зміст кремнекислоти і полутораокісей рівномірно по профілю, що свідчить про відсутність процесів руйнування грунтових мінералів. Невелике збіднення R 2 O 3 та збагачення кремнекислота верхній частині профілю відзначаються в опідзолених і в меншій мірі в вилужених чорноземах, а також у солонцюватих і осолоділими звичайних і південних чорноземів, що пов'язано з особливостями їх генезису.
Іллювіальний характер розподілу карбонатів кальцію в чорноземах обумовлений особливостями їх водного та термічного режимів, динаміки СО 2 в грунтовому повітрі і грунтовому розчині. Навесні, в період найбільшого розвитку спадних струмів, відбувається вимивання карбонатів. Однак якщо воно не досягає глибини максимального промочування, як це зазначається для легкорозчинних солей, а затримується через дуже слабкої розчинності карбонатів кальцію і низьких концентрацій вуглекислоти в грунтовому повітрі і грунтовому розчині, оскільки в цей час в грунті ще не протікають активні біологічні процеси. Подальше підвищення температури активізує дихання коренів і активізує діяльність мікроорганізмів, що призводить до збільшення концентрації СО 2 в грунтовому розчині і, як наслідок, до більшого утворення бікарбонату кальцію, який з висхідними струмами починає підніматися вгору за профілем. Внаслідок підвищення температури при русі розчинів вгору за профілем і видалення вуглекислоти бікарбонат переходить в карбонат і випадає з розчину. Випадання карбонатів по мірі їх підняття з висхідними струмами також пов'язане з витратою води на випаровування і споживання рослинами.
Так складається характерне для чорноземів сезонне коливання верхньої межі розповсюдження карбонатів: вона опускається навесні та восени і опускається влітку. Масштаби цих коливань залежать від зональних і фаціальних умов грунтоутворення, а також від механічного складу грунтів.
Багатство чорноземів гумусом, інтенсивна міграція біогенного кальцію визначають їх сприятливі фізико-хімічні властивості: чорноземи характеризуються високою ємністю поглинання, насиченістю поглинаючого комплексу підставами, близькою до нейтральної реакцією верхніх горизонтів і високої буферність. У складі обмінних катіонів головна роль належить кальцію. Магній становить 15-20% від суми. У опідзолених і вилужених чорноземах в поглинає комплексі присутній водень і гідролітична кислотність може досягати помітною величини. У звичайних і південних чорноземах в складі поглинених катіонів знаходиться невелика кількість Na + і дещо зростає частка Mg 2 + в порівнянні з іншими підтипами чорноземів. У чорноземах солонцюватих відзначається велика кількість поглиненого іона натрію. Горизонти, що містять вільні карбонати, мають слаболужну реакцію.
Фізичні властивості чорноземних грунтів в значній мірі визначається високим вмістом у них гумусу, потужністю гумусових горизонтів і хорошою структурованістю. Тому чорноземи характеризуються сприятливими фізичними властивостями: рихлим складанням в гумусового шарі, високої вологоємністю і хорошою вологопроникність.
Найкраще оструктурени вилужені, типові і звичайні чорноземи важкосуглинисті і глинисті. Опідзолені і південні чорноземи відрізняються зниженим вмістом водопрочной агрегатів. При оранці чорноземів і тривалому їх сільськогосподарському використанні кількість водопрочной агрегатів в орному горизонті знижується, однак в типових і звичайних чорноземах воно зберігається ще на досить високому рівні.
Завдяки хорошій оструктуренності щільність чорноземів в гумусових горизонтах невисока і коливається в межах 1-1,22 г / см 3 і лише в подгумусових зростає до 1,4-1,5 г / см 3. Щільність може помітно збільшуватися в вилужених іллювіальним горизонтах звичайних і південних чорноземів. Солонцюваті чорноземи відрізняються підвищеною щільністю в горизонті В 1.
Щільність твердої фази в чорноземів у верхніх горизонтах невисока (2,4-2,5 г / см 3), що обумовлено багатством верхніх частин профілю гумус. У подгумусових горизонтах і в породі її величина зростає до 2,55-2,65. Хороша структурованість чорноземів визначає їх високу пористість в гумусових горизонтах (50-60%), яка поступово зменшується з глибиною. Для чорноземних грунтів характерний сприятливе зміст капілярної і некапіллярной пористості.
Некапіллярная пористість може складати 1 / 3 загальної пористості, що забезпечує хорошу повітро-і водопроникність чорноземів.
Найбільша водопроникність у орних горизонтів А і верхньої частини горизонту В 1, де добре виражена водопрочной комковатая і зерниста структура. Орна частина горизонту А вбирає вологу в 1,5-2,5 рази повільніше, ніж підорним, що обумовлено розпиленням структури та ущільненням горизонту. Глибока обробка чорноземних грунтів та підтримання їх поверхні в пухкому стані сприяє найкращому поглинанню опадів. Потужний гумусовий шар визначає високу вологоємність чорноземів.
4. Господарське використання чорноземних грунтів
Чорноземна зона - найважливіший землеробський район країни. Тут вирощують зернові, технічні та олійні культури: озиму та яру пшениці, кукурудзу, соняшник, цукровий буряк, льон-кудряш і багато інших. Це райони широко розвиненого тваринництва і плодівництва.
Найважливіше завдання сільськогосподарського виробництва на чорноземних грунтах - правильне використання їх високого потенційної родючості, запобігання гумусового шару від руйнування. Основні шляхи вирішення цього завдання - раціональні прийоми обробки, накопичення і правильного використання вологи, внесення добрив, поліпшення структури посівних площ, введення високоврожайних культур і сортів, боротьба з ерозією.
У межах кожного підтипу чорноземних грунтів їх агрономічна оцінка визначається наступними генетичними особливостями: потужністю гумусових горизонтів і загальним запасом гумусу, механічним складом, ступенем еродованості, властивостями і потужністю грунтоутворюючих порід, а також рівнем окультурення грунтів. Чим більше потужність гумусового горизонту, тим багатшою чорноземи загальними запасами елементів живлення. На чорноземах з великою потужністю гумусових горизонтів сприятливішими складається водний режим. Тому в чорноземах спостерігається пряма кореляція між урожаєм сільськогосподарських культур і потужністю гумусового шару і запасами гумусу.
Процеси площинної ерозії, викликають змив верхнього найбільш родючого шару, різко знижують родючість чорноземів, погіршуючи їх водний, поживний і мікробіологічний режими і фізико-хімічні та фізико-механічні властивості.
Знижуються агрономічні гідності чорноземів, розвинутих на елювії сланців, вапняків та інших гірських порід, підстилаються пісковиками та іншими щільними породами.
У межах окремих підтипів на агрономічну оцінку чорноземів також впливають їх подтіповие і родові особливості. Так, для вилужених чорноземів ці відмінності пов'язані зі ступенем вилуженими їх профілю.
Поганими агрофізичними властивостями характеризуються злиті чорноземи. У підзонах звичайних і південних чорноземів погіршуються агрономічні властивості чорноземів карбонатних і солонцюватих. Карбонатні чорноземи податливі вітрової ерозії, що вносяться до них фосфорні добрива швидше переходять у важкодоступні для рослин форми.
Солонцюваті чорноземи мають несприятливі ввідно-фізичні та ввідно-механічні властивості, і тому чим вище ступінь солонцюватості, тим гірше агрономічні властивості чорноземів і нижче врожай сільськогосподарських культур. Відносне підвищення участі солонців в комплексах з чорноземами погіршує оцінку земельного масиву.
Для підвищення родючості чорноземних грунтів дуже важливо накопичення вологи і раціональне її використання, особливо в підзонах розповсюдження звичайних і південних чорноземів. Тому на перше місце серед агротехнічних прийомів повинні бути поставлені заходи, що забезпечують стислі терміни проведення весняних польових робіт і створення найкращого водного режиму.
До таких заходів належать: введення чистих парів, рання глибока зяб, прикочування і своєчасне боронування грунту, обробка упоперек схилів, осіннє борознування і щілювання полів для поглинання талих вод і запобігання ерозії.
Найскладнішою проблемою є зрошення чорноземів. Найбільш ефективно воно на середніх і легких, не схильних до слітообразованію грунтах, на ділянках з гарним природним дренажем. При цьому зрошення повинно бути додатковим до природного зволоження для підтримки вологості грунту не нижче 70-75% ППВ в період вегетації.
Поливи повинні здійснюватися водою із загальною концентрацією солей менше 1 г / л і дощуванням невисокої інтенсивності.
При непомірних поливах, використанні мінералізованих вод, а також на ділянках з поганим дренажем і важкими грунтами розвиваються негативні явища, що приводять до погіршення чорноземів - заболочування, вторинного засолення, осолнцеванію, слітообразованію та ін
Виключне значення, особливо для звичайних і південних чорноземів, має снігозатримання (посів куліс, захисні смуги та ін.)
На легких чорноземних грунтах, схильних до вітрової ерозії, добрі результати дає безотвальная і площинна осіння обробка, при якій зберігається стерня сприяє накопичення снігу і оберігає грунти від видування.
Особливу увагу в комплексі агротехнічних заходів по накопиченню вологи серед звичайних і південних чорноземів вимагають солонцюваті і карбонатні грунти, які мають несприятливі агрофізичні властивості і володіють зниженою водоотдачей.
Чорноземні грунти, незважаючи на їх високу потенційну родючість, добре відгукуються на добрива, особливо чорноземи лісостепу, тому що тут найбільш сприятливо складаються умови зволоження. На звичайних та південних чорноземах максимальний ефект від добрив досягається при проведенні зволожувальних заходів.
Позитивна дія від азотних добрив підвищується від глинистих і важкосуглинистих грунтів до легкосуглинкові і супіщаним. Це пояснюється сильніше вираженої нітріфікаціонной здатністю чорноземних грунтів важкого механічного складу з-за їх великого багатства гумусом і кращої агрегатні.
У чорноземах переважають малорухливі форми фосфатів, тому ці грунти добре відгукуються на фосфорнокислиє добрива. На опідзолених і вилужених чорноземах з високою гідролітичною кислотністю ефективна фосфоритне борошно.
Гній робить значний позитивний вплив на всіх чорноземних грунтах, але особливо на чорноземах легкого механічного складу. Перш за все, його вносять під зернові, цукровий буряк і картопля.
Ефективність гною знижується від чорноземів лісостепу до південних чорноземів через погіршення умов зволоження. Тому в районах з явно вираженим дефіцитом вологи велике значення мають застосування добре розклався гною, глибока його закладення і проведення зволожувальних заходів.
Мобілізація й раціональне використання потенційної родючості чорноземних грунтів потребує активізації мікробіологічних процесів правильними прийомами обробки в поєднанні із заходами щодо поліпшення водного режиму.
Систематичне застосування фізіологічно кислих добрив, постійне відчуження кальцію з урожаєм сільськогосподарських культур призводить до дефіциту кальцію і підкислення чорноземних грунтів. Наявні дані свідчать про позитивний вплив вапнування на врожай рослин та його якість.
Велику роль в чорноземній зоні грають захисні лісові смуги - комплексне засіб поліпшення мікроклімату, водного режиму, а для ряду районів і як засіб боротьби з ерозією.
При проведенні робіт з полезахисному лісонасадження необхідно враховувати особливості лісорослинних властивостей різних чорноземних грунтів. Чорноземи лісостепу - опідзолені, вилужені і типові, придатні до посадки дуба і інших лісових культур без спеціальних меліоративних заходів.
Чорноземи звичайні і південні вимагають агротехнічних заходів по снігонакопичення, поглинанню талих вод і правильному витраті вологи, а також допускають більш обмежений набір культур. Для солонцюватих чорноземів звичайних і південних, а також чорноземів осолоділими необхідно крім високої агротехніки і зволожувальних заходів, спеціальні типи лісових культур.