Автор: Картамышев Н.И. Муха В.Д.
Теги: почвоведение почвенные исследования почвы сельское хозяйство учебное пособие издательство колос агропочвоведение
ISBN: 5-9532-0047-1
Год: 2003
Текст
шшШж
Мда^?Ч'т$$й',83' '-’Й/кй" v«te^i^Sp;^*i
йШшкштшш
ЩШ
Itfn
УЧЕБНИКИ И УЧЕБНЫЕ ПОСОБИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ
ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
В. Д. МУХА, Н. И. КАРТАМЫШЕВ, Д. В. МУХА
АГРОПОЧВОВЕДЕНИЕ
2-е издание, исправленное и дополненное
Под редакцией доктора сельскохозяйственных
наук, профессора В. Д. МУХИ
Рекомендовано Министерством сельского хозяйства Рос¬
сийской Федерации в качестве учебника для студентов
высших учебных заведений по агрономическим специаль¬
ностям
МОСКВА «КолосС» 2003
УДК 631.4/5(075.8)
ББК 40.3я73
М92
Редактор А. С. Максимова
Рецензенты: доктор с.-х. наук, профессор И. Н. Донских (Санкт-Петербургс¬
кий ГАУ); доктор с.-х. наук, профессор В. Д. Иванов (Воронежский ГАУ)
В. Д. Муха, Н. И. Картамышев, Д. В. Муха.
М92 Агропочвоведение / Под ред. В. Д. Мухи. — М.: КолосС,
2003. — 528 с.: ил. (Учебники и учеб. пособия для студентов
высш. учеб. заведений).
ISBN 5-9532-0047-1.
Во втором издании (первое вышло в 1994 г.) представлены сведения о
почвенном плодородии, трансформации почвы в процессе антропогенного
использования. Освещены генезис, эволюция и агрономические характе¬
ристики основных типов почв. Отражены новая классификация пахотных
почв, специфика формирования почв поселений. Особое внимание уделе¬
но экологическим, экономическим и правовым вопросам землепользова¬
ния, охране почв.
Для студентов высших учебных заведений по агрономическим специ¬
альностям.
УДК 631.4/5(075.8)
ББК 40.3я73
ISBN 5-9532-0047-1
© Коллектив авторов, 1994
© Коллектив авторов, 2003,
с изменениями
ПРЕДИСЛОВИЕ
Экологически правильное и экономически целесообраз¬
ное ведение сельскохозяйственного производства возможно
на основе глубоких конкретных знаний о почве как о при¬
родном теле и основном средстве производства.
Почвоведение — это научная основа земледелия и эколо¬
гизации сельского хозяйства. Исследования, проведенные
классиками почвоведения и современными учеными, позво¬
лили установить основные закономерности генезиса и эво¬
люции почв, выделить почву как особую биокосную много¬
компонентную систему, обладающую плодородием и изме¬
няющуюся под влиянием внешних условий, особенно хо¬
зяйственной деятельности человека.
В предлагаемом учебнике учение о почве изложено с
агрономических позиций, особое внимание обращено на
закономерности развития в пахотных почвах культурного
(естественно-антропогенного) процесса почвообразования,
на расширенное воспроизводство почвенного плодородия
и охрану почв в условиях интенсивного антропогенного
иоздействия. Рассказано о почвах России, их плодородии,
трансформации под воздействием сельскохозяйственного
использования, приемах окультуривания. На основе клас¬
сических положений в области почвоведения и земледе¬
лия изложены генезис, эволюция и агрономическая ха¬
рактеристика основных типов пахотных и целинных почв,
показаны особенности возделывания на них сельскохо¬
зяйственных культур.
Со времени публикации первого издания учебника «Аг¬
ропочвоведение» произошли значительные изменения, зат¬
ронувшие сельскохозяйственную науку и практику, особен¬
но в нашей стране. Мировое сообщество приняло концеп¬
цию устойчивого развития, согласно которой замена при¬
родного капитала производственным должна проводиться с
целью повышения благополучия человека, а не просто роста
сю благосостояния. В развитии производства, особенно
сельскохозяйственного, ведущее значение наряду с эконо-
3
мичсскими факторами приобрели и экологические; антро¬
погенное воздействие на окружающую среду резко усили¬
лось; и городах (поселениях) сформировались антропоген¬
ные почвы, которые человек разнообразно и интенсивно ис¬
пользует.
В настоящем издании учебника авторы стремились отра¬
зить новые социально-экономические и экологические ус¬
ловия и проблемы, влияющие на эволюцию почв и их пло¬
дородие.
Учебник написан авторским коллективом в составе: зас¬
луженный деятель науки РФ, доктор сельскохозяйственных
наук, профессор В. Д. Муха — общая редакция, предисловие,
главы 1, 2, 3, 5, 9, 10, 15, 25; заслуженный деятель науки РФ,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор Н. И. Карта-
мышев — главы 8, 11, 12,13, 14, 27, 28, 30; доктор сельскохо¬
зяйственных наук, профессор Д. В. Муха — главы 4, 6, 7, 16,
17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 29, 31.
Все замечания, направленные на улучшение учебника, ав¬
торы с благодарностью примут.
Глава 1
РАЗВИТИЕ УЧЕНИЯ О ПОЧВЕ
И АГРОПОЧВОВЕДЕНИЕ
Многие тысячелетия человек активно использует почву. Одна¬
ко наука о почве как самостоятельная отрасль естествознания воз¬
никла и утвердилась лишь в конце XIX — начале XX в. Для этого
потребовался комплекс разнообразных знаний — геологии, хи¬
мии, биологии, земледелия, географии и др. Основоположником
новой научной дисциплины — почвоведения был русский есте¬
ствоиспытатель В. В. Докучаев (1846—1903).
1.1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ПОЧВОВЕДЕНИЯ
Истоки знаний о почве как природном теле и средстве произ¬
водства исходят из глубокой древности. В связи с переходом к воз¬
делыванию растений, т. е. к земледелию, человек вынужден был
накапливать сведения о почвах, чтобы различать и оценивать их.
В истории почвоведения можно выделить несколько основных
тгапов формирования науки о почве (Крупенников, Ковда, Роза¬
нов).
1. Этап накопления разрозненных фактов о свойствах и плодоро¬
дии почв, становления земледелия. Относится к временам неолита и
бронзы (10—11 тыс. лет до н. э.) и связан с возникновением и раз¬
витием приемов земледелия.
2. Этап обособления знаний о почвах и системе их использования,
введения первичного земельного кадастра. Приходится на период
развития рабовладельческого строя и земледельческой цивилиза¬
ции (2500—800лет до н.э.). Характеризуется познанием почвен¬
ного разнообразия, дифференцированным подходом к использо¬
ванию почв и оценке качества земельных участков, созданием оро¬
шаемого земледелия и разработкой способов борьбы с засолени¬
ем, введением земельно-водного законодательства и земельного
кадастра (в Египте, Месопотамии, Индостане, Китае).
3. Этап первичной систематизации сведений о почвах. Охватывает
период греко-римской цивилизации (VIIIв. до н.э.—IIIв. н.э.).
'•)тому этапу свойственны обобщение накопленных знаний, выра¬
ботка как общенаучных (философских), так и научно-практичес-
ких концепций, в которых представлены первые почвенные клас¬
сификации, рекомендации по земледельческому использованию и
5
удобрению, описания различных почв и др. (труды Аристотеля,
Теофраста (Феофраста), Катона, Варрона, Колумеллы и других
древнегреческих и римских философов и ученых). Особо следует
отметить трактаты Катона «О земледелии» (И в. до н. э.) и Колу¬
меллы «О сельском хозяйстве» (I в. н. э.), последний состоит из
12 книг и представляет собой первую подлинную сельскохозяй¬
ственную энциклопедию, содержащую наиболее полные для свое¬
го времени сведения о почвах и обобщенный опыт античной агро¬
номии в Средиземноморье.
4. Этап изучения почв и проведения земельно-кадастровых работ.
В этот период (VI—XVII вв.) в связи с установлением феодальных
отношений в Германии, Франции, Англии были разработаны зем¬
леоценочные акты, в России (XV—XVII вв.) созданы Писцовые
книги, появились почвенно-оценочные документы для других
территорий. Начиная с эпохи Возрождения восстанавливались на¬
копленные древними римлянами знания о почвах и рекоменда¬
ции по земледелию (агрономические трактаты Альберта Великого,
Петра Кресценция), высказывались новые идеи о почвах (Авицен¬
на), круговороте веществ в природе и формировании почв под
воздействием растений (Леонардо да Винчи), водном и солевом
питании растений (Ф. Бэкон, Б. Палисси).
5. Этап зарождения современных воззрений на почву, углубленно¬
го экспериментального изучения почв и их плодородия. Обусловлен
развитием экстенсивного земледелия в XVIII в. Наиболее извест¬
ными, оказавшими значительное влияние на развитие агропоч-
венных знаний, были труды А. Кюльбеля (Германия, 1740), изу¬
чавшего плодородие почвы и экспериментально доказавшего зна¬
чение воды в питании растений, Н. Валериуса (Швеция, 1761), за¬
ложившего химические основы земледелия и давшего первое
определение понятия «гумус», А. Тюрго (Франция, 1766), выдви¬
нувшего «закон убывающего плодородия почв». В России новые
идеи о формировании почв, их использовании и плодородии были
высказаны М. В. Ломоносовым (1763), А. Т. Болотовым (1766),
П. С. Палласом (1773), И. М. Комовым (1788) и другими учеными.
6. Этап становления и развития агрикультурхимии, агрогеологии и
почвенной картографии. Этот период (XIX в.) предшествовал воз¬
никновению современного генетического почвоведения как само¬
стоятельной науки; он совпадает с бурным развитием капитализ¬
ма. Господствовавшие в XVIII в. теории питания растений соля¬
ми, водой, «питательным соком» (Ван Гельмонт, А. Кюльбель)
сменились в начале XIX в. так называемой гумусовой теорией пи¬
тания растений, предложенной А. Тэером, согласно которой рас¬
тения непосредственно усваивают органические вещества из по¬
чвы. Теория Тэера просуществовала, активизируя исследования
органической части почвы (работы И. Я. Берцелиуса, К. Шпрен-
геля, Т. Мульдера и др.), почти до середины XIX в. Она была оп¬
ровергнута Ю. Либихом (1840), доказавшим, что растения питают¬
6
ся содержащимися в почве минеральными солями. Научные разра¬
ботки Ю. Либиха положили начало формированию агрономичес¬
кой химии и обусловили развитие промышленности и производ¬
ства минеральных удобрений. В целом осуществленные в этот пе¬
риод агропочвенные исследования и научные публикации Г. Дэви
(«Элементы агрикультурной химии», 1813), М. Г. Павлова («Зем¬
ледельческая химия», 1825), Й. Я. Берцелиуса («Учебник химии»,
1839), Ю. Либиха («Химия в приложении к земледелию и физио¬
логии растений», 1840). Т. Мульдера («Химия пахотного слоя»,
1861—1862), Ж. Б. Буссенго («Агрономия, агрономическая химия
и физиология») и других ученых привели к созданию нового науч¬
ного направления — агрикультурхимии.
Агрикультурхимики значительно продвинули изучение химии
почв, заложили основы современной агрохимии, но не смогли по¬
нять истинного значения и всей сложности почвы, процессов вза¬
имодействия в системе почва — растение. Фактически они рассмат¬
ривали почву как простое вместилище необходимых растениям
питательных веществ и место укрепления корневой системы. По¬
казательно в этом отношении мнение профессора Московского
университета Я. А. Линовского о работах Тэера, Шпренгеля, Бус¬
сенго, Либиха и других, писавшего в книге «Критический разбор
мнений ученых об условиях плодородия земли» (1846), что они
«не обнимают и не могут обнять надлежащим образом всех тех яв¬
лений, от которых зависит плодородие почв».
Параллельно с указанным направлением, активно использо¬
вавшим химические методы, в XIX в. возникло и развилось другое
научное направление, объектом исследований которого также
была почва, — агрогеология. Первым из геологов, занимавшихся
изучением почв, был академик В. М. Севергин, опубликовавший в
1809 г. труд «Опыт минералогического землеописания Российско¬
го государства», в котором привел подробные описания отдельных
почв («пахотных земель») с геолого-минералогических позиций.
Он же собрал первую коллекцию почв из 54 образцов, положил
начало научной русской почвенной терминологии. В дальнейшем
исследованием почв занимались многие, преимущественно не¬
мецкие, геологи: Г. Берендт, Ф. Фаллу, А. Майер и др. Они сфор¬
мулировали основные положения агрогеологии, считая почвове¬
дение разделом геологии.
Следует отметить, что в научную литературу в середине XIX в.
были введены термины, обозначающие названия будущей на¬
уки, — «почвоведение» и «педология» (от греч. pedo — почва). Так,
К. Шпренгель впервые (1837) использовал этот термин в названии
монографии: «Почвоведение, или учение о почве», а Ф. Фаллу в
1862 г. опубликовал книгу «Педология, или общее и частное поч¬
воведение».
Агрогеологи считали почву новой рыхлой геологической по¬
родой, лежащей на поверхности и используемой в земледелии;
7
они изучали в основном ее минералогические и физические ха¬
рактеристики. Незначительная мощность и рыхлость почвенно¬
го слоя дали основание Ф. Фаллу образно назвать почву «благо¬
роднейшей ржавчиной». Но при этом агрогеологи категоричес¬
ки отделяли почву от биоса (животных и растительных организ¬
мов).
Третьим сформировавшимся на данном этапе направлением
в изучении почв стала почвенная картография, которая, обоб¬
щая знания о них, отразила закономерности их пространствен¬
ного распространения. Первые попытки отразить на картах от¬
дельные качества почв предпринимались еще в XVIII в.: карты
поместий с выделением «полей» для пшеницы, виноградников,
конопляников во Франции, планы Генерального межевания в
России. Однако первая геолого-геоморфолого-почвенная кар¬
та, на которой выделяли отдельные почвы (растительная зем¬
ля — черноземы, степи пустынные, болотные, мергелистые по¬
чвы и пр.), была составлена польским ученым С. Сташицем в
1806 г. и охватывала территории от Балтийского моря до Дуная
и Днепра. Собственно почвенной можно назвать карту террито¬
рии от Прута до Ингула, составленную в 1856 г. А. И. Гроссул-
Толстым, на которой имелись четыре широтные полосы: 1 —
«настоящая черноземная полоса», 2 — «супесчано-черноземная
полоса», 3 — «суглинистая полоса с более значительной приме¬
сью чернозема», 4 — «глинисто-известковая полоса с незначи¬
тельной примесью чернозема».
Наиболее активно почвенная картография стала развиваться во
Франции, Германии, Австрии, Бельгии и Нидерландах в 50—60-х гг.,
причем методическая основа (терминология, классификация почв)
была агрогеологической.
Таким образом, были проведены оригинальные исследования и
получены новые данные о химии почв, особенно гумуса, минера¬
логическом и гранулометрическом составе почвы, значении ее в
жизни растений, заложены основы почвенной картографии, кро¬
ме того, особо выделены сведения о черноземе, обращено внима¬
ние на социально-экономическое значение почвы. Однако науч¬
ный взгляд на почву как на самостоятельное природное тело и ее
происхождение не был сформулирован. Для агрогеологов почва
представлялась рыхлой поверхностной породой, для агрикультур-
химиков — вместилищем питательных веществ, для агрономов —
пахотным слоем, где растения находят питание и опору для кор¬
ней.
Очень четко ситуацию в почвоведении этого периода охаракте¬
ризовал В. В. Докучаев, писавший, что почвоведы Западной Евро¬
пы резко разделились на достаточно искусственные школы, из ко¬
торых одна признавала преимущественно химизм почвы, другая —
физику, третья — геологию с гранулометрическим составом и др.,
четвертая, хотя и подвергала почвы механическому, физическому
и химическому анализу, но оставляла в стороне их генезис, т. е.
происхождение почв, их мощность, строение, отношение к под¬
почве и др. Словом, почти никто не хотел изучать почву как есте¬
ственно-историческое тело и исследовать все важнейшие свойства
этих тел в их взаимосвязи.
7. Этап создания генетического почвоведения. Рождение совре¬
менной науки о почве официально связывают с публикацией в
1883 г. фундаментального труда В. В. Докучаева «Русский черно¬
зем», который стал результатом исследований черноземов евро¬
пейской части России, проведенных по поручению Вольного эко¬
номического общества, и был представлен в качестве итогового
отчета, а затем защищен его автором как докторская диссертация.
В книге «Русский чернозем» и в последующих работах В. В. Доку¬
чаева («К учению о зонах природы», 1899; «Материалы к оценке
земель Нижегородской губернии», 1884—1886; «Материалы к
оценке земель Полтавской губернии», 1889—1894; «Труды экспе¬
диции, снаряженной Лесным департаментом», 1884—1898; «Мате¬
риалы по изучению русских почв», 1885—1886; «Наши степи
прежде и теперь», 1892, и др.) были изложены новые методичес¬
кие подходы и основные теоретические концепции современного
генетического почвоведения.
В. В. Докучаев впервые доказал, что почва — самостоятельное
естественно-историческое тело природы, качественно отличаю¬
щееся от других природных тел (горных пород). Он дал научное
определение почвы, установил закономерности и факторы почво¬
образования, создал учение о зональности почвенного покрова,
показал, что каждая почва имеет свой профиль, состоящий из ге¬
нетических горизонтов и отражающий историю ее развития и эво¬
люцию, заложил основы современной классификации и картогра¬
фии почв, разработал конкретные приемы повышения почвенно¬
го плодородия.
Идеи Докучаева нашли широкий отклик среди ученых России
и Европы, оказав большое влияние на развитие почвоведения.
Следует отметить, что Докучаев был не только крупнейшим
исследователем, но и выдающимся педагогом, талантливым орга¬
низатором. Он руководил земскими экспедициями по обследова¬
нию почв в Нижегородской и Полтавской губерниях, возглавлял
старейшее в России высшее учебное заведение — Новоалександ¬
рийский институт сельского хозяйства и лесоводства (ныне Харь¬
ковский национальный аграрный университет им. В. В. Докучае¬
ва), в котором основал первую в России кафедру почвоведения
(1895), широко выступал с лекциями по курсу созданной им на¬
уки, руководил особой экспедицией лесного департамента, осно¬
вав в процессе ее работы три опытных опорных пункта в Воро¬
нежской, Екатеринославской и Харьковской губерниях, где разра¬
ботал и внедрил эффективную систему защиты почв от эрозии и
борьбы с засухой.
9
У В. В. Докучаева было много учеников и последователей, раз¬
вивших его идеи. Непосредственно с ним работали Н. М. Сибир¬
цев (впоследствии профессор, заведующий первой в России ка¬
федрой почвоведения и автор первого учебника генетического
почвоведения), Ф. Ю. Левинсон-Лессинг (впоследствии академик,
основатель петрографии), В. И. Вернадский (впоследствии акаде¬
мик, основатель биогеохимии и современного учения о биосфере
и ноосфере), К. Д. Глинка (впоследствии академик, первый рус¬
ский президент Международного общества почвоведов, автор
фундаментального учебника почвоведения, способствовавшего ши¬
рокому распространению учения В. В. Докучаева в мире), Г. И. Тан-
фильев, Г. Н. Высоцкий (впоследствии профессора, основатели аг¬
ролесомелиорации), Л. И. Прасолов, Б. Б. Полынов (впоследствии
академики) и другие сподвижники, также ставшие выдающимися
учеными.
За рубежом в этот период, прямо или косвенно разделяя идеи
B. В. Докучаева, создавали школы почвоведов М. Э. Вольни,
Э. Раманн (Германия), Ю. Шлезинг (Франция), Н. П. Пушкаров
(Болгария), П. Трейц и А. Зигмонт (Венгрия), С. Миклашевский
(Польша), Г. Мургочи (Румыния), Е. В. Гильгард и М. Уитней
(США) и др.
Параллельно со школой В. В. Докучаева в это время исследова¬
ниями почв занимался П. А. Костычев — один из основоположни¬
ков научного почвоведения и агропочвоведения; начал свои рабо¬
ты основоположник отечественной почвенной микробиологии
C. Н. Виноградский.
8. Этап интенсивного развития и становления докучаевского уче¬
ния о почвах как новой науки, ее дифференциации и оформления спе¬
циализированных направлений. Относится к периоду между Первой
и Второй мировыми войнами (примерно 1914—1941 гг.). Много¬
численные разносторонние исследования почв в разных странах, и
прежде всего в России, подтвердили основные положения учения
В. В. Докучаева, углубили и расширили его, утвердив как всемир¬
но признанную современную науку о почве.
Классические работы отечественных (К. Д. Глинка, П. С. Кос-
сович, К. К. Гедройц, Г. Н. Высоцкий, В. Р. Вильямс, А. Н. Со¬
коловский, С. А. Захаров, С. П. Кравков, Н. А. Димо, Л. И. Пра¬
солов, С. С. Неуструев, А. А. Красюк, Д. Г. Виленский, В. А. Ков-
да и др.) и зарубежных (К. Ф. Марбут, Д. Камбелл, С. Маттсон,
Г. Гаррасовитц, Д. Рассел, А. Демолон, С. Ваксман, А. Джоел,
Дж. Прескотт, Т. Сэки и др.) ученых позволили не только ук¬
репить позиции генетического почвоведения, но и развить но¬
вые направления в почвоведении, дифференцировать науку о
почве на ряд дисциплин. В этот период активно развива¬
лись химия, физика, биология, география и картографирова¬
ние почв, утверждалось агрономическое (сельскохозяйственное)
почвоведение.
10
Укреплялись международные связи, произошло объединение
почвоведов. В 1924 г. в Риме на Международной педологической
конференции было учреждено Международное общество почво¬
ведов, а в 1927, 1930 и 1935 гг. проведены Международные конг¬
рессы почвоведов, на которых с большим успехом выступали
отечественные ученые. В 1927 г. в Ленинграде был организован
Почвенный институт имени В. В. Докучаева, а с 1934 г. он функ¬
ционирует в Москве. В 1939 г. создано Всесоюзное общество
почвоведов. Русская школа почвоведов стала ведущей в мировой
науке.
9. Современный этап. Это период с окончания Второй миро¬
вой войны до наших дней. В нем можно выделить несколько от¬
дельных этапов по направлениям исследований и формирова¬
нию школ. В целом он характеризуется интенсификацией изу¬
чения почвенного покрова (особенно субтропических и тропи¬
ческих стран), охраны почв, их окультуривания и рациональ¬
ного использования, расширенного воспроизводства почвенно¬
го плодородия с применением новейших методов математики,
физики, химии, моделирования почвенных процессов. Разраба¬
тываются энергетика почв и рекультивация, усиливается эко¬
логический подход к изучению почв и их использованию. Про¬
должает развиваться международное сотрудничество. Создается
почвенная карта мира (ФАО-ЮНЕСКО). Получают дальней¬
шее развитие и формируются в системе почвоведения специ¬
альные (дочерние) дисциплины и научные направления: сель¬
скохозяйственное (агрономическое) почвоведение, мелиоратив¬
ное почвоведение, педогностика (морфология, химия, физика,
минералогия, биология, энергетика почв), педография (геогра¬
фия, картография, систематика, экология почв, оценка почв,
информатика), санитарное, инженерное, историческое почво¬
ведение и др.
10. Новейший этап развития. Начался в 90-х годах XX в и со¬
пряжен с переходом общества к рыночной экономике. В совре¬
менных условиях почвоведение (агропочвоведение) развивает¬
ся в тесной взаимосвязи с экономикой сельскохозяйственного
производства, земельным и экологическим правом, экологи¬
ей. Поэтому важнейшими направлениями являются глобаль¬
ная антропогенизация ландшафтов, создание культурных почв
и новой антропогенной структуры почвенного покрова, про¬
гноз эволюции почв и управление почвообразовательным про¬
цессом.
Важнейшей проблемой в почвоведении остается рациональное,
экологически правильное и экономически целесообразное ис¬
пользование почвы как природного тела и средства производства,
с тем чтобы передать ее улучшенной грядущим поколениям как
основу стабильного развития сельского хозяйства. И это проблема
прежде всего агропочвоведения.
11
1.2. НАУКА О ПОЧВЕ И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ
ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
Почвоведение, или наука о почве, изучает происхождение, разви¬
тие, эволюцию и функционирование почв, их состав, строение и
свойства, взаимосвязь с живыми организмами и окружающей сре¬
дой, закономерности географического распространения и пути
рационального антропогенного использования.
Почва тесно связана с жизнью и хозяйственной деятельностью
человека: размещением жилья, хозяйственных и промышленных
построек, прокладкой дорог и, наконец, выращиванием культур¬
ных растений, т. е. производством биологической продукции, все
это осуществляется на почве или при посредстве ее. Человек ис¬
пользует почву универсально, однако главное ее свойство — пло¬
дородие — обусловливает первостепенность земледельческого на¬
правления.
Почва — природная основа, естественная база сельскохозяй¬
ственного производства, и почвоведение дают возможность раци¬
онально осваивать территорию, разрабатывать эффективные ме¬
тоды и технологии возделывания культурных растений, увеличи¬
вать выход биологической продукции с единицы земельной пло¬
щади, производить экологически чистый продукт. Решая
подобные проблемы, т. е. вопросы сельскохозяйственного произ¬
водства, наука о почве выступает в качестве отраслевого (специ¬
ального) сельскохозяйственного, или агрономического, почвове¬
дения.
Агрономическое почвоведение — наука о почвах и их взаимосвязи
с растениями, о закономерностях функционирования и эволюции
вовлеченных в сельскохозяйственное производство (пахотных)
почв и выявлении путей их рационального использования, о по¬
чвенном плодородии, приемах его расширенного воспроизводства
и окультуривания почв.
Основы агрономического почвоведения были заложены
П. А. Костычевым (1845—1895). Он логически увязал важнейшие
теоретические положения земледелия и почвоведения, конкрет¬
ные приемы агротехники со свойствами почв, выявил взаимосвя¬
зи между почвой и растением, показал воздействие человека на
эти взаимосвязи, особо выделил роль растений, микроорганизмов
и органического вещества в процессе почвообразования и в пло¬
дородии почв.
Большой вклад в становление и развитие агрономического
почвоведения внес В. Р. Вильямс (1863—1939). Он сумел объеди¬
нить в почвоведении агрономические концепции П. А. Костычева
и генетические идеи В. В. Докучаева, создав биологическое направ¬
ление. Исследования В. Р. Вильямса позволили по-новому предста¬
вить роль живых организмов в почвообразовательном процессе и
открыть малый биологический круговорот веществ, показать зна¬
12
чение злаково-бобовых трав и почвенной структуры в воспроиз¬
водстве плодородия почв.
Окончательно агрономическое почвоведение как самостоя¬
тельная дисциплина оформилось в работах С. П. Кравкова
(1873—1938) и А. Н. Соколовского (1884—1959). С. П. Кравков
выступил на 1-м Международном конгрессе почвоведов (США,
1927) с докладом «Успехи русской науки1 в области агрономичес¬
кого почвоведения», в котором представил результаты научных
исследований Д. Н. Прянишникова, К. К. Гедройца, В. И. Вер¬
надского, А. Н. Соколовского, А. Г. Дояренко, Н. М. Тулайкова и
других ученых.
С. П. Кравковым в 1925 г. был издан первый учебник по агро¬
номическому почвоведению как часть курса общего земледелия —
«Агрономическое почвоведение. Почва и культурное растение в
их взаимных отношениях». Учебник отвечал запросам производства
и высшей школы и переиздавался в 1928, 1930, 1931 гг., а в 1932 г.
был переведен на украинский язык. А. Н. Соколовский в разные
годы (1954, 1956) опубликовал курс сельскохозяйственного почво¬
ведения.
Современный учебник «Агропочвоведение» под редакцией
В. Д. Мухи был издан в 1994 г.
Агрономическое почвоведение продолжает развиваться коллек¬
тивами ряда сельскохозяйственных вузов и научно-исследователь-
ских учреждений России, Белоруссии, Украины и других стран как
наиболее эффективно и тесно связанное с потребностями сельско¬
хозяйственного производства направление науки о почве.
Контрольные вопросы и задания
1. Укажите основные этапы развития почвоведения. 2. Назовите ученых —ос¬
новоположников современной науки о почве. 3. Что такое почвоведение и агро¬
номическое почвоведение? 4. Какие научные и практические задачи решает агро-
почвоведение?
Глава 2
СУЩНОСТЬ ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНОГО
ПРОЦЕССА
•
Почвообразовательный процесс — один из важнейших для
жизни на нашей планете, поскольку на поверхности континентов
из практически бесплодных горных пород в результате почвообра¬
зования формируется качественно новое, обладающее плодороди¬
ем природное тело — почва.
13
2.1. ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
Основоположник современного почвоведения В. В. Докучаев
писал, что почва есть непосредственный результат совокупного,
весьма тесного векового взаимодействия между водой, воздухом,
землей (первичные, <еще не измененные процессами почвообразо¬
вания материнские горные породы, иначе подпочвы), с одной
стороны, растительными и животными организмами и возрастом
страны — с другой. Таким образом, почвообразование — это транс¬
формация выходящих на дневную поверхность горных пород под
совокупным воздействием растительных и животных организмов
(биоса) в определенных условиях климата и рельефа со временем.
Факторы почвообразования не взаимозаменяемы и в этом по¬
нимании равнозначны.
Кроме перечисленных (горные породы, биос, климат, рельеф,
время) важнейшим фактором современного почвообразовательно¬
го процесса является хозяйственная деятельность человека.
Почвообразующие породы. Почвообразующими, или материнс¬
кими, называются горные породы, на основе минерального мате¬
риала которых сформировались почвы. Роль материнских пород в
почвообразовании и их влияние на свойства почв разносторонни,
но главное заключается в следующем: почвообразующие породы
определяют минералогический и химический состав почвы, влия¬
ют на ряд ее агрофизических и физико-химических характеристик
(гранулометрический состав, плотность, водопроницаемость, ем¬
кость поглощения и др.), формирование почвенного профиля
(мощность генетических горизонтов и всей почвенной толщи, на¬
личие солей, щебнистость и т.п.).
Так, почвы, сформировавшиеся на песке, рыхлые, имеют бед¬
ный минералогический и химический состав, малую емкость по¬
глощения, хорошие водопроницаемость и аэрацию, растянутые
генетические горизонты; почвы на глинах, наоборот, плотные, от¬
личаются разнообразным химическим составом, высокой емкос¬
тью поглощения и плохой водопроницаемостью, укороченным
профилем; почвы на засоленных почвообразующих породах обыч¬
но засолены и солонцеваты и т. д. От почвообразующей породы во
многом зависят интенсивность и направленность почвообразова¬
ния.
Почвообразующими могут быть только рыхлые осадочные по¬
роды. К наиболее распространенным почвообразующим породам
относятся континентальные четвертичные отложения: леднико¬
вые, водно-ледниковые, лёссы и лёссовидные суглинки, аллюви¬
альные, элювиальные, делювиальные, пролювиальные, эоловые.
Ледниковые отложения — это различные морены (основная,
донная, боковая, конечная). Они представляют собой рыхлый об¬
ломочный материал, перенесенный и отложенный движущимся
ледником. Морены характерны для северных областей, они разно¬
14
образны по минералогическому и гранулометрическому составу.
Выделяют морены глинистые (обычно основная морена), супесча¬
ные и песчаные (боковая морена), суглинистые, хрящево-камени¬
стые и др. Всем моренам присуще наличие валунов (грубоокатан-
ных с характерной штриховкой обломков различных формы и ве¬
личины), несортированность материала, интенсивная выщелочен-
ность, бескарбонатность. Последняя благоприятствует развитию
на моренах подзолистого процесса почвообразования и формиро¬
ванию кислых подзолистых и дерново-подзолистых почв.
Кроме силикатных встречаются и карбонатные морены (на¬
пример, Владимирское ополье). Они состоят из обломков карбо¬
натных пород (мела, известняков, доломитов), которые ледник
встретил на своем пути. На карбонатных моренах формируются
достаточно плодородные дерново-карбонатные почвы с близкой к
нейтральной реакцией почвенного раствора.
Для морен характерны определенные формы рельефа — друм-
лины (холмы высотой от 5 до 45 м), валы конечных морен и др.
Водно-ледниковые, или флювиогляциальные, отложения — это
слоистые, в разной степени отсортированные отложения талых
вод ледника. Они представлены галечниковыми, песчано-галеч-
никовыми, песчаными и даже глинистыми наносами, которые
формируют различные аккумулятивные формы рельефа: леднико¬
вые дельты, озовые гряды, обширные песчаные и песчано-галеч-
никовые равнины — зандры (Мещерское, Белорусское и Украинс¬
кое полесье). Флювиогляциальные пески обычно по долинам рек
переходят в древнеаллювиальные отложения боровых террас. В
области водно-ледниковых отложений широко распространены
покровные суглинки и озерно-ледниковые ленточные глины.
Покровные суглинки «покрывают» морены и некоторые другие
породы (отсюда их название). Они сформировались как отложе¬
ния временных спокойных разливов талых вод ледника и приуро¬
чены к водоразделам. Толща покровных суглинков (от десятков
сантиметров до нескольких метров) неслоистая, без валунов и
камней, обычно средне- и тяжелосуглинистая по гранулометри¬
ческому составу, плотная, бескарбонатная. Для условий лесной
зоны это агрономически ценная материнская порода, на которой
часто формируются серые лесные почвы.
Озерно-ледниковые отложения представлены в основном лен¬
точными глинами, хотя среди них встречаются слабослоистые
пески и супеси. Эти породы сформировались как осадки прилед-
никовых озер, характерных для равнинных районов.
Глины представляют собой механические осадки стоячих или
медленно текущих вод озер, морей и рек. Общее для них — высо¬
кое (более 50 %) содержание частиц диаметром меньше 0,01 мм и
вследствие этого — большие влагоемкость, плотность, слитость,
слабая водопроницаемость.
Глинистые отложения в основном содержат каолинит, реже
15
монтмориллонит, а также оксиды алюминия, железа, марганца,
аморфную кремниевую кислоту и тонкораздробленный кварц. В
зависимости от состава имеют различную окраску: красно-бурые,
белые, пестроцветные, зеленые глины и др. Глины как почвообра¬
зующая порода встречаются повсеместно, но занимают небольшие
участки, наиболее цельные массивы приурочены к берегам морей
и сыртовым равнинам.
Лёсс и лёссовидные суглинки занимают обширные территории в
лесостепи и степи, а также в зоне полупустынь, глинистых и лёс¬
совых пустынь. Это наиболее ценные в агрономическом понима¬
нии почвообразующие породы.
Лёсс характеризуется рыхлостью, мелкопористостью и карбо-
натностью, пылевато-суглинистым гранулометрическим составом
с преобладанием крупнопылеватой (0,05—0,01 мм) фракции, хо¬
рошими микроагрегированностью и водопроницаемостью. Глин¬
ные минералы представлены в основном каолинитом и монт¬
мориллонитом, более крупные частицы состоят из обломков квар¬
ца, полевых шпатов, слюд. Карбонаты кальция, содержание кото¬
рых может достигать 30 %, не только равномерно распределены по
толще породы, но и скапливаются в виде прожилок, плесени, кон¬
креций, журавчиков, лёссовых куколок.
Лёссовидные суглинки отличаются от лёсса какой-либо из ти¬
пичных характеристик, например бескарбонатностью, слоистос¬
тью или отсутствием пористости.
Описанные свойства благоприятствуют развитию на лёссе и
лёссовидных суглинках гумусово-аккумулятивного, черноземного
процесса почвообразования.
Аллювий — отложения постоянных водных потоков (рек, про¬
точных озер). Различают пойменный, прирусловый, русловый,
старичный аллювий, а также древние и современные аллювиаль¬
ные отложения.
Аллювий может иметь различный минералогический и грану¬
лометрический составы, но общее для этих отложений — слоис¬
тость и хорошая окатанность материала. На пойменном аллювии
формируются различные пойменные почвы (луговые, лугово-бо¬
лотные, болотные), на прирусловом — луговые слоистые. Древние
аллювиальные отложения приурочены к первой надпойменной,
или боровой, террасе и выполнены обычно древнеаллювиальным
песком, на котором формируются различные дерновые и дерново-
подзолистые песчаные и связнопесчаные почвы.
Элювий — продукты выветривания горных пород, оставшиеся
на месте своего образования. Элювиальные породы весьма разно¬
образны, их минералогический и химический составы, характер
залегания тесно связаны с исходной горной породой. Поэтому
при определении конкретных элювиальных образований всегда
называют исходную породу, например элювий гранита, элювий
мела, элювий глинистого сланца и т.д.
16
Для всех элювиальных пород характерны несортированность и
нео^атанность материала, крупнозернистость и щебенчатость —
это обломки исходной породы различной формы и величины, бо¬
лее мелкие в верхнем слое и увеличивающиеся с глубиной, пере¬
ходя в невыветренную породу.
Делювий — продукты выветривания горных пород, переотло-
женные временными небурными водными потоками дождевых и
талых вод. Делювиальные породы обычно отличаются определен¬
ной сортированностью материала и слоистостью, они покрывают
нижнюю треть склонов, днища балок, образуя в устьях так назы¬
ваемые конусы выноса.
Пролювий — продукты выветривания горных пород, переотло-
женные бурными временными потоками. Это несортированные
или плохо сортированные наносы, включающие грубый обломоч¬
ный (хрящево-щебенчатый) материал, которые формируются
обычно у подножия гор, образуя подгорные равнины и пролюви-
альные конусы выноса в устьях ущелий.
Процессы формирования элювиальных, делювиальных, про-
лювиальных и аллювиальных отложений часто сочетаются, что
обусловливает широкое распространение смешанных почвообра¬
зующих пород: элювиально-делювиальных, делювиально-аллюви¬
альных и т. д.
Эоловые отложения формируются в процессе переноса и акку¬
муляции минерального материала воздушными потоками. Типич¬
ные эоловые отложения — песчаные наносы пустынных и полупу¬
стынных областей, для которых характерны эолово-аккумулятив¬
ные формы рельефа (барханы, бугристые пески, дюны).
Живые организмы (биос). Превращение материнской горной
породы в почву происходит цод непосредственным воздействием
различных организмов: растений, микроорганизмов, животных. В
конкретных климатических условиях эти группы организмов со
временем образуют устойчивые ассоциации — биоценозы, которые
определяют в основном направленность почвообразования при
четком различии функций каждой из групп.
Жизнедеятельностью организмов, прежде всего зеленых расте¬
ний, обусловлены круговорот и аккумуляция биогенных элемен¬
тов и энергии в верхнем корнеобитаемом слое. Это малый био¬
логический круговорот веществ, развивающийся на фоне боль¬
шого геологического круговорота и составляющий основу почво¬
образовательного процесса. Учение о биологическом круговороте
веществ и его роли в формировании почв было разработано
В. Р. Вильямсом.
Выветривание подготавливает горную породу к почвообразова¬
нию и дает начало большому геологическому круговороту ве¬
ществ, а почвообразовательный процесс начинается, лишь когда
па продуктах выветривания горных пород поселяются живые
организмы.
17
К первичным организмам-почвообразователям относятся авто-
трофные бактерии и водоросли, с жизнедеятельностью которых
связаны первичный синтез почвенного органического вещества и
биологические циклы углерода, азота, серы, фосфора, железа, мар¬
ганца, кислорода и водорода. Этот процесс изменения материнских
горных пород под воздействием низших организмов В. Р. Вильямс
назвал первичным почвообразовательным процессом.
Высшие растения благодаря хорошо развитой корневой систе¬
ме активно извлекают из материнской породы питательные веще¬
ства (зольные элементы, азот) и в процессе фотосинтеза создают
органическое вещество. После их отмирания растительные остат¬
ки, в которых содержатся углерод, азот, фосфор и другие необхо¬
димые растениям макро- и микроэлементы, концентрируются на
поверхности и в верхнем слое почвообразующей породы, подвер¬
гаясь в дальнейшем биохимической трансформации. Под воздей¬
ствием микробов и ферментов растительные остатки разлагаются,
частично расходуясь на формирование специфических почвенных
органических соединений гумусовых веществ, частично минера¬
лизуясь и высвобождая питательные элементы. Последние, пере¬
ходя в раствор, используются растениями, образуют новые мало¬
подвижные соединения, закрепляются в почве, вымываются, уле¬
тучиваются в атмосферу. Вместе с растительными организмами на
породы начинают воздействовать и животные, тела которых при
отмирании вовлекаются в общую трансформацию органического
вещества. В результате между растениями, биоценозом в целом и
почвообразующей породой возникает круговорот биогенных эле¬
ментов, основанный на двух непрерывно протекающих противо¬
положных процессах — синтеза и разложения органических ве¬
ществ.
Однако этот круговорот в естественных условиях не может
быть замкнутым или полностью сбалансированным циклом: часть
питательных веществ вымывается из почвы и, поступая в геологи¬
ческий круговорот, теряется безвозвратно. Поэтому одна из важ¬
нейших задач земледелия — увеличение емкости биологического
круговорота, вовлечение в него новых питательных элементов. Та¬
кой результат получается при внесении органических и минераль¬
ных удобрений, при окультуривании почвы, когда прогрессивно
улучшаются ее агрономические свойства, возрастает плодородие,
увеличивается урожайность сельскохозяйственных культур.
Зеленые растения — ведущий биологический фактор почвооб¬
разования, поскольку они не только обеспечивают почву органи¬
ческим веществом и биогенными элементами, но и оказывают
большое влияние на водный, воздушный и тепловой режимы, оп¬
ределяют развитие процессов, влияющих на интенсивность и на¬
правленность почвообразования.
Характер почвообразования непосредственно связан с расти¬
тельными формациями, которые подразделяют на пять групп:
18
древесные формации (таежные, широколиственные, влажные
субтропические и влажные тропические леса);
переходные деревянисто-травянистые формации (ксерофит-
ные леса, включая кустарниковые ценозы и саванны);
травянистые формации (суходольные и заболоченные луга,
травянистые прерии, степи умеренного пояса, субтропические ку¬
старниковые степи);
пустынные формации (суббореальная с летним циклом вегета¬
ции, субтропическая с зимним циклом вегетации и тропическая);
лишайниково-моховые формации (тундра, верховые болота).
Каждая группа растительных формаций и каждая формация
имеют свои циклы развития, накопления и отмирания фитомассы,
состав органического вещества и др. (табл. 1).
С помощью микроорганизмов осуществляются процессы раз¬
ложения, трансформации и синтеза минеральных и органических
соединений в горных породах и почвах. С жизнедеятельностью
микробов также связаны ассимиляция атмосферного азота, изме¬
нение окислительно-восстановительных условий, выработка рос-
тактивирующих соединений, витаминов, биологических веществ,
необходимых для синтеза белков и ферментов.
К микроорганизмам относятся бактерии, актиномицеты, гри¬
бы, водоросли, простейшие, различные фито- и зоофаги.
Наиболее многочисленный и распространенный вид — бак¬
терии. По типу питания они делятся на автотрофные и гетеро¬
трофные. В 1 г почвы их насчитывается от сотен тысяч до не¬
скольких миллиардов.
Климат. Воздействие климата! на почвообразовательный про¬
цесс может быть прямым и косвенным. К непосредственным,
прямо воздействующим на почву, агентам климата относятся сол¬
нечная радиация, осадки, атмосферные газы (02, N2, С02, пары
Н20 и др.). Косвенное воздействие осуществляется через биос
(почвенные макро- и микроорганизмы, растительные ассоциа¬
ции). Под климатом (атмосферным) понимают среднее состояние
атмосферы в определенной точке земного шара, характеризующе¬
еся средними и крайними величинами метеорологических эле¬
ментов (температура, осадки, влажность воздуха и т. д.). Выделяют
пять групп климата по сумме активных температур и шесть групп
по условиям увлажнения.
Группировка климата по термическим условиям
Климат
Сумма температур
выше 10 °С, °С
Холодный (полярный)
Холодноумеренный (бореальный)
Теплоумеренный (суббореальный)
Теплый (субтропический)
Жаркий (тропический)
<600
600-2000
2000-3800
3800-8000
>8000
19
1. Биологический круговорот веществ (по Родину, Базилевич)
{- S
« о
Is
|§
п о
о
О
со
а
О
—1 г^
о
оо
оо
CD Г-
—Г rfr
CD
4о"
>3
О
X
*
2
S
Т 3 14
50.5
о Ю
ON ОО о О О
О «О ОО 40
<N (N 40 *—i
^ OS О О tN -I д. го
^ >Л О OOTj-00 40 :£ OS
00 —( —( со со 40 — ^ ON
О
О
-£-£22
(N >Л
u-i
оо"
Tf °„о ^сч сч
со OS ^2 ^
<з
тГ
о
со
со
°§£2
<N Tf
X
о
<D
«=:
$ я
Ю
(N
О
■^г —«
TJ*
(D ев
з у
р-, ijQ >*• е?>
g3u?issS*
* « s £ S " S £° 5
S*t_Cy^c^pQDiJa!T,o.m
Ьлйайкн^нЕ
о
ж
& |5|3|«gas-e|ggsg
20
Группировка климата по условиям увлажнения
Климат
Коэффициент увлажнения
по Иванову*
Очень влажный (экстрагумидный)
Влажный (гумидный)
Полувлажный (семигумидный)
Полусухой (семиаридный)
Сухой (аридный)
Очень сухой (экстрааридный)
>3
1-3
1-0,5
0,5-0,3
0,3-0,1
<0,1
* Рассчитывают как отношение количества осадков за год к испаряемости за
тот же период.
Сочетание метеоэлементов (температуры и осадков) определя¬
ет характер биоценоза, скорость и тип выветривания (аллитный,
сиаллитный) и в целом направленность почвообразования. Осад¬
ки во многом обусловливают водный режим почвы, мощность и
дифференциацию почвенного профиля, до некоторой степени
влияют на гранулометрический состав. Температурные условия
сказываются прежде всего на продолжительности и интенсивно¬
сти сезонного почвообразования/так как определяют длитель¬
ность вегетационного периода. Почвообразование может проте¬
кать и при отрицательных температурах, но крайне медленно. От
климатических условий также во многом зависит развитие про¬
цессов эрозии и дефляции.
Основное воздействие климата на почвообразование связано с
водным и тепловым режимами. Поэтому приведенное ранее раз¬
деление климата на группы по показателям этих режимов имеет
большое практическое значение. Термические группы климата,
охватывая земной шар в виде широтных поясов, определяют ос¬
новные зональные типы растительности и почв.
Взаимосвязь климата и почвообразования четко проявляется
при сопоставлении почвенных и климатических карт, выделении
границ почвенных и климатических зон.
Следует отметить, что большое значение для развития почвооб¬
разовательного процесса имеют интенсивность осадков и распре¬
деление их по сезонам года, сила и направленность ветра, сезон¬
ный ход и суточные колебания температур, континентальность,
высота снежного покрова, глубина промерзания почвы и т.д. —
все местные климатические характеристики.
Рельеф. Рельеф — форма поверхности земной суши — оказыва¬
ет большое и разнообразное влияние на формирование почв и ха¬
рактер почвенного покрова, обусловливает перераспределение на
поверхности суши солнечной радиации (экспозиция, форма и
крутизна склонов), осадков и растворенных в воде веществ (воз¬
действие силы тяжести).
Рельеф классифицируют по разным признакам: внешнему
21
виду, амплитуде вертикального и густоте горизонтального расчле¬
нения, относительной и абсолютной высоте поверхностей и зани¬
маемым ими площадям, происхождению и т. д.
Формирование почв и почвенного покрова связано с особенно¬
стями макро-, мезо- и микрорельефа.
Макрорельеф — совокупность наиболее крупных форм поверх¬
ности суши на конкретной территории: горы, равнины, плато.
Формы макрорельефа влияют на движение воздушных масс и
формирование климата, обусловливая явление вертикальной, или
высотной, зональности (поясности) климата, растительности и
почв, а также макросочетаний в почвенном покрове. Формирова¬
ние макрорельефа вызвано тектоническими процессами в земной
коре.
Мезорельеф — это средние формы поверхности земли, образо¬
вавшиеся на элементах макрорельефа; к ним относятся долины
всех звеньев гидрографической сети и их водоразделы в пределах
равнинных территорий (террасы, увалы, холмы, лощины, овраги,
склоны террас, балок и т.д.). Эти формы рельефа оказывают реша¬
ющее воздействие на перераспределение и поглощение солнечной
энергии. Поэтому тепловой и водный режимы, развитие эрозион¬
ных процессов внутри почвенно-климатических зон определяют¬
ся прежде всего элементами мезорельефа. Под воздействием ме¬
зорельефа формируются местные климат и микроклимат (склоны
разной экспозиции, долины, водораздельные плато и др.), созда¬
ются закономерные сочетания почвообразующих пород и почв.
Формирование мезорельефа обусловлено главным образом эк¬
зогенными геологическими процессами (образование континен¬
тальных отложений, денудации) при постоянном воздействии
медленных поднятия и опускания отдельных территорий суши.
Микрорельеф — наименьшие формы поверхности земли, обра¬
зующиеся на элементах макро- и мезорельефа; к ним относятся
бугорки, блюдца, западинки, кочки и т.д. Микроповышения и
микропонижения по площади могут занимать от одного до не¬
скольких сотен квадратных метров при амплитуде колебаний по
высоте не более 1 м.
Формирование микрорельефа вызвано различными фактора¬
ми: 1) геологическим (карстовые и суффозионные оседания, гря¬
зевые вулканчики, неровности, вызванные действием воды и вет¬
ра, и т. д.); 2) климатическим (мерзлотные деформации и морозо-
бойные трещины, набухание и т. д.); 3) биологическим (кочки,
бугорки вследствие деятельности землероев, провальные лунки на
месте сгнивших пней и т.д.); 4) антропогенным (борозды, канавы,
валы, бугры и т.д.).
Микрорельеф непосредственно связан с процессом почвообра¬
зования, поскольку определяет значительное скопление воды в
понижениях (западины, блюдца), резко изменяя гидротермичес¬
кие и солевые условия в зависимости от его элементов. В итоге
22
создается микроклиматическая и гидрологическая неоднород¬
ность, определяющая комплексность растительного и почвенного
покрова.
Почвенный покров равнинных территорий формируется глав¬
ным образом под воздействием мезо- и микрорельефа. Все формы
земной поверхности развиваются в тесной взаимосвязи с почвен¬
ным покровом, участвуя в перераспределении элементов плодоро¬
дия почвы. Распределение почв также обусловлено элементами
рельефа.
На равнинных пространствах водораздельных плато, где воды
осадков полностью поглощаются, формируются типичные для
данной климатической зоны почвы; на склонах в зависимости от
их экспозиции образуются в разной степени эродированные по¬
чвы с укороченным профилем (южные склоны более сухие и теп¬
лые, размыты гораздо сильнее северных); по днищам балок и до¬
лин, где аккумулируется смытый со склонов мелкозем и куда по¬
ступают воды атмосферных осадков, создаются намытые, нередко
полу- и гидроморфные почвы.
В зависимости от расположения почв на элементах рельефа,
связанных с этим перераспределения атмосферной влаги и залега¬
ния грунтовых вод выделяют три группы почв по характеру увлаж¬
нения (ряды увлажнения):
автоморфные почвы, сформировавшиеся на ровных поверхнос¬
тях и склонах при глубоком залегании грунтовых вод (глубже 6 м),
не оказывающих воздействие на процессы почвообразования;
полугидроморфные почвы, образовавшиеся на элементах релье¬
фа, обусловливающих либо кратковременное затопление террито¬
рии поверхностными водами, либо сравнительно неглубокое (3—
6м — капиллярная кайма может достигать корней растений) зале¬
гание грунтовых вод;
гидроморфные почвы, формирующиеся на пониженных (отрица¬
тельных) элементах рельефа, определяющих длительный застой
вод атмосферных осадков на поверхности или близкое (менее
3 м — капиллярная кайма может достигать поверхности почвы) за¬
легание грунтовых вод.
Возраст почв. Формирование и эволюция почв происходят во
времени. В. В. Докучаев среди факторов почвообразования выде¬
лял время как возраст страны. Почвообразование как природный
процесс имеет характер бесконечного развития, а слагающие его
частные процессы ограничены во времени.
Обычно различают абсолютный и относительный возраст по¬
чвы. Под абсолютным возрастом понимают время от начала фор¬
мирования почв до настоящего момента, под относительным воз¬
растом — степень развития данной почвы. При одном и том же
абсолютном возрасте почвы могут резко различаться по своему
развитию из-за разной скорости почвообразования и степени его
проявления в данной почве, т. е. по своему относительному возра¬
23
сту. Например, почвы на рыхлых осадочных породах развиваются
и достигают зрелого равновесного состояния быстрее, чем на
плотных породах. В связи с этим выделяют почвы молодые (сла¬
боразвитые) и зрелые. Последние отличаются хорошим развитием
почвенного профиля, четкой выраженностью всех генетических
горизонтов, определяющих конкретный почвенный тип.
Хозяйственная деятельность человека. Воздействие человека на
естественный почвообразовательный процесс — главная особен¬
ность современного этапа развития почв и один из наиболее ин¬
тенсивно действующих факторов почвообразования. Человек воз¬
действует на почву и непосредственно (обработка, внесение удоб¬
рений, проведение различных мелиораций и т.д.), и косвенно
(изменение фитоценозов, элементов климата и др.). Главная цель
антропогенного воздействия — улучшение почвы, расширенное
воспроизводство ее плодородия и увеличение продуктивности зе¬
мельных угодий. Детально влияние хозяйственной деятельности
человека на процесс почвообразования и свойств почв будет рас¬
смотрено в главе 24.
2.2. ТИПЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
В природе все факторы почвообразования тесно взаимосвяза¬
ны, действуют совместно, обусловливая направленность и интен¬
сивность этого процесса.
Почвообразование — сложный комплекс взаимосвязанных и вза¬
имообусловленных химических, физических, биологических явле¬
ний и процессов превращения и перемещения веществ и энергии.
Синтез и распад органических и минеральных соединений, их
вымывание и аккумуляция, поступление и расход влаги и тепла и
т. д. — первичные слагающие почвообразования; их называют эле¬
ментарными почвообразовательными процессами, почвообразо¬
вательными микропроцессами, частными почвообразовательными
процессами.
Распад и синтез органического вещества с накоплением энерге¬
тического материала — первая особенность почвообразования, во
многом определяющая основное отличительное свойство почвы —
ее плодородие.
Процессы разложения и выветривания приводят к образова¬
нию растворимых соединений и нерастворимого остатка. Раство¬
римые соединения вымываются вниз тем глубже, чем больше их
растворимость и чем глубже проникают воды атмосферных осад¬
ков. Нерастворимые вещества накапливаются в местах их образо¬
вания. Такое перемещение продуктов разложения и выветривания в
почвенной толще — вторая особенность образования почвенного
тела. Из почвы могут вымываться не только растворимые соедине¬
ния, но и коллоидное вещество, причем либо при недостатке коа¬
24
гуляторов в верхних слоях почвы, либо под влиянием защитных
коллоидов.
Дополняя и сменяя друг друга, неоднородные, противополож¬
ные по направленности, различные по интенсивности и длитель¬
ности воздействия частные (элементарные) почвообразовательные
процессы слагаются в общий, основной, почвообразовательный
процесс, продуктом которого является каждая почва с определен¬
ными профилем, составом, свойствами.
Частные (элементарные) почвообразовательные процессы оп¬
ределяются составом и жизнедеятельностью растительных и жи¬
вотных организмов (биосом), характером почвообразующих по¬
род, климатом и рельефом, продолжительностью действия самих
процессов (фактор времени), т. е. установленными В. В. Докучае¬
вым пятью факторами и условиями почвообразования, и форми¬
руют в различных природно-климатических зонах типы почвооб¬
разования (основные направления почвообразовательного про¬
цесса).
Понятие о типе почвообразования было введено П. С. Коссови-
чем, представление о типах (направлениях) почвообразования раз¬
вито В. Р. Вильямсом, К. Д. Глинкой, В. Р. Гедройцем. В. Р. Виль¬
ямсом было высказано положение о едином почвообразовательном
процессе. Изучению типов почвообразования большое значение
придавали С. С. Неуструев и Г. Н. Высоцкий. Новые представления
о почвообразовательном процессе и направлениях почвообразова¬
ния изложены в работах В. А. Ковды, А. А. Роде, И. П. Герасимова
и М. Г. Глазовской, И. С. Кауричева, С. В. Зона, В. Д. Мухи.
Каждый тип почвообразования обусловливает формирование
определенной гаммы однотипных почв, а частные почвообразова¬
тельные процессы участвуют в образовании всех типов почв. В
этом и заключается единство почвообразовательного процесса.
Следует отметить, что у почвоведов нет единого мнения о ти¬
пах почвообразования и общепринятого определения этого по¬
нятия. Одни ученые считают, что каждому типу почвы дол¬
жен соответствовать и тип почвообразования, другие — что ти¬
пов почвообразования значительно меньше, чем типов почв.
Так, К. Д. Глинка, С. С. Неуструев выделяли пять типов почвооб¬
разования, В. Р. Гедройц — четыре, В. Кубиена — девять.
Все многообразие почв в природе — результат длительного ес¬
тественного развития основных почвообразовательных процес¬
сов — типов почвообразования, и прежде всего подзолистого, чер¬
ноземного, или дернового (гумусово-аккумулятивного), болотно¬
го (гидроморфного), солонцового (галогенного), латеритного
(ферраллитного) и естественно-антропогенного (культурного).
Подзолистый процесс почвообразования. Развивается под воз¬
действием лесной (прежде всего хвойной) растительности в усло¬
виях влажного климата, особенно энергично на бескарбонатных
материнских породах. Суть этого процесса заключается в интен¬
25
сивном разрушении (гидролизе) минеральной части породы или
почвенной массы, главным образом под влиянием органических
кислот (типа фульвокислот), и в не менее интенсивном выносе
образовавшихся подвижных продуктов из верхних горизонтов в
нижние или за пределы почвенного профиля (при господстве про¬
мывного типа водного режима). Подвижные продукты почвообра¬
зования, выветривания и компоненты биологического круговоро¬
та (золи гумуса, кремнекислоты, гидроксиды железа и алюминия)
частично закрепляются в почве, накапливаясь на разных глубинах
и образуя новые коллоидно-дисперсные минералы, и формируют
почвенный профиль.
Подзолистый процесс способствует образованию почв подзо¬
листого ряда, характеризующихся обедненностью верхних гори¬
зонтов коллоидами и накоплением в них аморфного кремнезема
(элювиированные горизонты), ненасыщенностью коллоидного
комплекса основаниями, в частности Са2+, кислой реакцией по¬
чвенного раствора, плохими физико-механическими свойствами,
уплотнением иллювиальных горизонтов, обогащенных илистыми
частицами, гидроксидами железа и алюминия.
Периодическое переувлажнение почвенной толщи и оглеение
способствуют усилению подзолистого процесса.
Типичные представители почв данного типа почвообразова¬
ния — подзол и дерново-подзолистые, которые составляют основ¬
ной фон в почвенном покрове лесной зоны.
Черноземный, или дерновый (гумусово-аккумулятивный), процесс
почвообразования. Протекает под влиянием многолетней травяни¬
стой растительности в условиях умеренного влажного климата,
особенно энергично на рыхлых карбонатных горных породах (лёс-
сах). Сущность этого процесса состоит в обогащении материнской
геологической породы или почвенной толщи (особенно верхней
части) специфическим органическим веществом — гумусом.
Умеренное увлажнение при непромывном типе водного режи¬
ма, характеризующееся чередованием нисходящих и восходящих
токов почвенной влаги, приводит к равномерному пропитыванию
толщи гумусом и выщелачиванию легкорастворимых соединений
и карбонатов кальция. Последний вымывается из верхней части
профиля, переходные к материнской породе горизонты обычно
обогащены карбонатами кальция (СаС03), насыщенность колло¬
идного комплекса Са2+ и закрепление почвенных коллоидов (гли¬
ны и гумуса) благоприятствуют созданию агрономически ценной
водопрочной зернисто-комковатой структуры. Разрушения мине¬
ральной части не наблюдается.
Таким образом, гумусово-аккумулятивный (дерновый) процесс
приводит к формированию различных черноземных почв, харак¬
теризующихся высокой гумусированностью, насыщенностью кол¬
лоидного комплекса кальцием, нейтральной или близкой к ней
реакцией почвенного раствора, благоприятными физико-механи¬
26
ческими свойствами. Профиль этих почв представляет собой по¬
степенный переход от собственно гумусового горизонта к негуму-
сированной материнской породе. Перераспределения коллоидов
по профилю нет.
Представители почв данного типа почвообразования — черно¬
зем типичный мощный, широко распространенный в лесостепи, и
чернозем обыкновенный, формирующийся в степной зоне.
Солонцовый (галогенный) процесс почвообразования. Развивает¬
ся под влиянием легкорастворимых солей, главным образом хло¬
ридов, сульфатов и карбонатов натрия, проявляется в различных
природных зонах страны.
Классическая схема формирования почв солонцового комплек¬
са была предложена Гедройцем. Она предусматривает закономер¬
но сменяющие друг друга стадии: сначала возникает солончако-
вость, затем, при вымывании солей, — солонцеватость, при даль¬
нейшем промывании — осолодение (солончак -> солонец -> со-
лодь). Однако такое чередование не является непременным
условием развития почв галогенного (солонцового) ряда.
Засоление (солончаковость) — это накопление в почве легкора¬
створимых, особенно натриевых, солей (больше 0,1 % массы сухой
почвы), источником которых служат минерализованные грунто¬
вые воды и засоленные материнские породы. От незаселенных со¬
лончаковые почвы отличаются повышенной концентрацией солей
почвенного раствора и даже выделением их в виде прожилок, кри¬
сталлов, солевых выцветов, корок и пр. Различное по интенсивно¬
сти и качеству засоление угнетает рост и развитие растений, чем и
объясняется низкое плодородие солончаков и солончаковых почв.
Физико-механические свойства солончаковых почв обычно
нельзя назвать неблагоприятными, так как почвенные коллоиды
скоагулированы (несмотря на наличие в коллоидном комплексе
обменно-поглощенного натрия) под влиянием высокой концент¬
рации солей в почвенном растворе, реакция которого зависит от
состава солей. Профиль солончаковой почвы сохраняет в основ¬
ном строении профиль первичной (образовавшейся до засоления)
почвы.
Солонцеватость (осолонцевание) заключается в коренном изме¬
нении структурного состояния всей почвенной толщи в связи с
диспергацией почвенных коллоидов (гумуса и глины) под воз¬
действием обменно-поглощенного натрия и при понижении кон¬
центрации легкорастворимых солей в почвенном растворе (рассо¬
ление). Диспергация гумуса и глины приводит к разрушению
структурных агрегатов. Осолонцованная почвенная масса может
стать полностью бесструктурной: поглощая много воды и сильно
набухая, она становится вязкой, при высыхании сильно растрес¬
кивается, образуя большие, очень плотные глыбы. Солонцы и со¬
лонцеватые почвы характеризуются плохими физико-механичес¬
кими свойствами, наличием катионов Na+ в коллоидном комп¬
27
лексе (больше 5 % емкости поглощения), щелочной реакцией по¬
чвенного раствора. Профиль солонцовых почв четко разделен на
горизонты коллоидного элювия и иллювия, причем иллювиаль¬
ные горизонты развиты особенно хорошо. В нижней части профи¬
ля часто содержатся соли.
Осолодение — процесс интенсивного разрушения (гидролиза)
почвенной массы при замене обменно-поглощенного натрия
(Na+) в коллоидном комплексе ионом водорода (Н+) и выщелачи¬
вания продуктов разрушения. Развивается при застаивании воды
на поверхности почвы, особенно интенсивно в различных замкну¬
тых понижениях (западинах, подах), где анаэробные условия и ог-
леение усиливают процессы разрушения. Источником иона водо¬
рода служит вода, диссоциирующая, хотя и слабо, на ионы НзО+ и
ОН". Образовавшиеся солоди и осолоделые почвы имеют оглеен-
ный профиль с хорошо развитыми гумусово-элювиальным и элю¬
виальным горизонтами. Наряду с катионами Са2+ и Mg2+ в колло¬
идном комплексе почв содержатся ионы Na+ и Н+. Реакция по¬
чвенного раствора в верхней части профиля кислая, с глубиной
она может переходить в нейтральную и даже щелочную.
Почвы галогенного (солонцового) ряда встречаются в разных
зонах, но наиболее широко они распространены в южной степи, в
зонах полупустынь и пустынь.
Болотный (гидроморфный) процесс почвообразования. Развивает¬
ся под влиянием болотной (главным образом моховой и осоковой)
растительности в условиях постоянного избыточного увлажнения,
вызывающего оглеение и накопление слаборазложившихся орга¬
нических остатков в виде торфа. Переувлажнение почвенной тол¬
щи препятствует проникновению в почву свободного кислорода
воздуха, что обусловливает развитие анаэробных бактерий, ис¬
пользующих органическое вещество как энергетический материал
и усваивающих кислород из различных окисных соединений, ко¬
торые переходят в закисные формы. Этот процесс раскисления
(восстановления) почв называется оглеением, а образовавшаяся
обогащенная закисными соединениями масса —глеем, который
имеет оливковую, сизую или синеватую окраску благодаря нали¬
чию закисного железа. Анаэробные условия способствуют также
накоплению и консервированию органического вещества, что
обусловливает наличие в почве больших запасов главнейших пи¬
тательных веществ — азота и фосфора. К типичным представите¬
лям почв, сформировавшихся в результате болотного процесса
почвообразования, относятся торфяники, болотные и торфяно¬
болотные, характерные для таежно-лесной зоны, пойм рек, пере¬
увлажненных территорий.
Латеритный процесс почвообразования. Развивается в условиях
теплого и достаточно влажного климата (тропики, субтропики),
где интенсивные процессы выветривания материнских геологи¬
ческих пород и почвообразования приводят, с одной стороны, к
28
выщелачиванию кремнезема, а с другой — к высвобождению и на¬
коплению полутораоксидов железа и алюминия, а также форми¬
рованию глинных минералов типа каолинита.
Под воздействием латеритного процесса почвообразования фор¬
мируются разнообразные почвы, главным образом аллитного, фер-
раллитного, ферритного и ферросиаллитного состава, — от крас¬
ноземов и желтоземов до типичных ферраллитных почв влажных
тропиков.
Естественно-антропогенный процесс почвообразования. Выделен
в качестве самостоятельного В. Д. Мухой; имеет четко выражен¬
ные общие закономерности своего развития и зональные особен¬
ности проявления, изложенные в главе 25.
Описанные почвообразовательные процессы, их различные со¬
четания определяют многообразие почв в природе.
Контрольные вопросы и задания
1.Что такое почвообразовательный процесс? 2. Перечислите факторы почво¬
образования. 3. В чем заключается и как проявляется влияние хозяйственной дея¬
тельности человека на процессы почвообразования и почвы? 4. Назовите основ¬
ные типы почвообразования. Чем они различаются и что у них общего? 5. В чем
сущность подзолистого процесса почвообразования? 6. Чем благоприятен черно¬
земный процесс почвообразования?
Глава 3
ПОЧВА КАК МНОГОФАЗНАЯ
ПОЛИДИСПЕРСНАЯ СИСТЕМА
•
Почва — важнейший компонент биосферы, уникальное, био-
косное (по Вернадскому) тело природы, органически сочетающее
в себе живое и неживое начало и характеризующееся исключи¬
тельно сложным вещественным составом.
3.1. ПОНЯТИЕ О ПОЧВЕ
Почва — это естественно-историческое, природное образова¬
ние, рыхлое и динамичное, сформировавшееся на земной поверх¬
ности при взаимодействии геологических пород и биоса (живот¬
ные и растительные организмы) в определенных условиях клима¬
та и рельефа со временем и обладающее плодородием.
Для растений почва служит средой обитания. В ней растения
находят опору для корней, питательные вещества, воду и другие
земные факторы жизни. Для человека почва — средство производ¬
29
ства, предмет и орудие труда. Возделываемая, пахотная, почва также
в определенной степени продукт труда. В сельском хозяйстве почва
выступает в качестве основного (главного) средства производства.
В биосфере Земли почва выполняет ряд важнейших функций:
обеспечивает условия существования жизни на земной поверх¬
ности (включая мелководье) прежде всего за счет аккумуляции
биофильных элементов, самовосстановления и самоочищения
среды обитания;
регулирует развитие и взаимосвязь геологического и биологи¬
ческого круговоротов веществ и потоков энергии;
обеспечивает накопление органического вещества, главным об¬
разом в виде почвенного гумуса, являющегося хранителем энер¬
гии биоса.
Геологический (большой) круговорот веществ представляет со¬
бой совокупность постоянно протекающих процессов формирова-
ПРОНИКНОВЕНИЕ ПРОНИКНОВЕНИЕ МИГРИРУЮЩИХ РАСТВОРОВ
ГЛУБИННЫХ МАГМ ИЗ НЕДР ЗЕМЛИ
Рис. 1. Круговорот веществ в природе
30
ния земной коры, высвобождения, трансформации, переноса и
аккумуляции веществ и энергии, образования геологических по¬
род и минералов, выветривание которых вновь приводит к высво¬
бождению и перемещению элементов и энергии (рис. 1).
Биологический (малый) круговорот осуществляется живыми орга¬
низмами, в первую очередь ассимилирующими солнечную энергию
растениями, усваивающими различные элементы для построения
своего тела, изымая их из геологического круговорота и отлагая в
почвенной толще при отмирании. Высвобождаясь в дальнейшем,
эти элементы вновь используются живыми организмами.
Антропогенный круговорот обусловлен производственной дея¬
тельностью. Добыча, переработка, потребление, утилизация отхо¬
дов и вторичное использование произведенной продукции из не-
возобновляемых природных ресурсов обусловливают данный кру¬
говорот веществ. Неизбежное техногенное загрязнение природ¬
ной среды — источник поступления антропогенно преобразован¬
ных соединений в большой геологический и малый биологичес¬
кий круговороты.
3.2. ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ПОЧВЫ
Почва представляет собой сложную саморегулирующуюся по-
ликомпонентную многофазную систему. Выделяют четыре физи¬
ческие фазы почвы — твердую, жидкую, газовую и живую.
Твердая фаза — скелет почвы, прочная основа, состоящая из
минеральной (95—99 %) и органической частей. Минеральная
часть сформировалась из материнских геологических пород и со¬
держит остаточные (обломки и частицы исходных пород и мине¬
ралов) и вторичные (вновь образованные) минералы, а также ок¬
сиды, соли, элементы и соединения, образовавшиеся в процессе
выветривания и почвообразования.
Твердая фаза почвы полидисперсна, состоит из частиц и агре¬
гатов различных формы и величины: от крупных глыб, обломков
породы, комков и песчинок до коллоидных частиц. Основные ха¬
рактеристики твердой фазы почвы: минералогический, химичес¬
кий, гранулометрический (механический) и агрегатный составы,
структура, плотность, пористость (скважность), связность.
Жидкая фаза почвы представляет собой почвенный раствор,
который формируется из воды, поступающей в почву с атмосфер¬
ными осадками, из грунтовых вод, при конденсации водяных па¬
ров. Объем и химический состав почвенного раствора динамичны
и зависят от количества поступающей воды, водно-физических
свойств и химического состава почвы.
Почвенный раствор, или почвенная вода, занимает имеющиеся
в твердой фазе почвы пустоты (поры, капилляры), адсорбируется
коллоидными частицами, образуя различные по доступности рас¬
31
тениям и связности в почве формы влаги (гравитационная, капил¬
лярная, пленочная, гигроскопическая вода и т. д.). Замерзая или
испаряясь, почвенная вода переходит соответственно в твердую
или газовую фазу.
Жидкая фаза почвы играет важную роль в почвенном плодоро¬
дии (питание растений) и в процессах почвообразования и фор¬
мирования почвенного профиля, осуществляя перенос различных
частиц и соединений в виде суспензий, взвесей, коллоидных и ис¬
тинных растворов.
Основные характеристики жидкой фазы: концентрация, состав
и реакция почвенного раствора, буферность, осмотическое давле¬
ние.
Газовая фаза почвы представлена почвенным воздухом, который
заполняет свободные от воды пустоты (поры) в почве. Источни¬
ком почвенного воздуха являются воздух атмосферы и образую¬
щиеся в почве газы. Состав почвенного воздуха отличается от ат¬
мосферного и весьма динамичен. Вода и воздух в почве находятся
в динамическом равновесии на основе антагонизма: чем больше
воды, тем меньше воздуха, и наоборот. Основные характеристики
газовой фазы: объем, состав и газообмен с атмосферой.
Живая фаза почвы представлена живыми организмами, населя¬
ющими почву и участвующими в почвообразовательном процессе.
Это в первую очередь различные микроорганизмы (бактерии, ак-
тиномицеты, микроскопические грибы, водоросли), а также про¬
стейшие, насекомые, черви и др. Основные характеристики живой
фазы: общая биологическая активность почвы, микробиологичес¬
кая и ферментативная активность, общая численность микроорга¬
низмов, дождевых червей и других живых организмов в почве.
Органическая часть — это неразложившиеся и полуразложив-
шиеся остатки живых, главным образом растительных и животных
организмов, продукты их разложения и синтеза, гумус.
Твердая, жидкая, газовая и живая фазы находятся в тесном вза¬
имодействии, составляя единую биокосную систему — почву.
3.3. ПОЧВЕННЫЙ ПРОФИЛЬ И МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ
ПРИЗНАКИ ПОЧВЫ
Каждая почва имеет свой, строго индивидуальный почвенный
профиль, который состоит из закономерно сочетающихся, сменя¬
ющих друг друга по вертикали генетических горизонтов (слоев) и
характеризуется рядом морфологических признаков.
К морфологическим признакам относятся: строение почвенно¬
го профиля, окраска, структура, гранулометрический состав, сло¬
жение, новообразования, включения и др.
Морфологические признаки как результат почвообразования
несут основную диагностическую нагрузку, а почвенный профиль
32
в целом содержит полную информацию о генезисе и свойствах
почвы, о сформировавших ее и протекающих в настоящее время
процессах, о почвенном плодородии. Морфологическое описание
почвенного профиля — это начало и основа исследования почвы.
По морфологическим признакам проводят первое генетическое
определение почвы, отбирают почвенные образцы для лаборатор¬
ного анализа и последующего уточнения диагноза и уровня пло¬
дородия, разработки мероприятий по улучшению сельскохозяй¬
ственного использования почвы.
Строение почвенного профиля. В зависимости от наличия и ха¬
рактера соотношения генетических горизонтов почвенный про¬
филь может быть простым и сложным. Почвенные профили, име¬
ющие наиболее распространенное простое строение, представле¬
ны пятью типами: 1 — примитивный профиль, имеет небольшой
по мощности гумусовый горизонт, расположенный непосред¬
ственно на почвообразующей породе; 2 — неполноразвитый про¬
филь, имеет все генетические горизонты, но они маломощны, сам
профиль укорочен; 3 — нормальный профиль, имеет все генети¬
ческие горизонты, характерные для данного типа почв, с нормаль¬
ной для неэродированных (плакорных) территорий мощностью;
4 — слабо дифференцированный профиль, имеет достаточно мощ¬
ные, но однотипные, слабо различимые генетические горизонты;
5 — эродированный (нарушенный) профиль, имеет не все (или
маломощный верхний) генетические горизонты из-за смыва верх¬
ней части профиля.
Почвенный профиль и генетические горизонты могут иметь
различную толщину — мощность (обычно от 30—40 до 150—
200 см).
Генетические горизонты впервые выделил и описал В. В. Доку¬
чаев. Им установлены следующие основные, составляющие по¬
чвенный профиль, горизонты:
А —горизонт аккумуляции почвенного органического веще¬
ства (гумуса) — гумусовый горизонт;
В — переход от верхнего горизонта (А) к материнской горной
породе — переходный горизонт;
С — материнская порода — горизонт горной породы, из кото¬
рой сформировалась почва (подпочва);
D — подстилающая горная порода.
Предложенная В. В. Докучаевым индексация горизонтов по¬
чвенного профиля в дальнейшем получила генетическое развитие
и в настоящее время отражает характер процессов, сформировав¬
ших эти горизонты. Наиболее часто выделяют:
Ао — органогенный горизонт — лежащие на поверхности расти¬
тельные остатки; формируется в лесу (лесная подстилка), а также
в условиях степи под естественной травянистой растительностью
(степной войлок);
Т — торфяной горизонт; формируется в условиях постоянного
2 Зак. 277
33
избыточного увлажнения и состоит из полуразложившихся и не-
разложившихся остатков гидроморфной растительности;
А — гумусово-аккумулятивный (или собственно гумусовый) го¬
ризонт; формируется в верхней части профиля в процессе разло¬
жения и гумификации растительных остатков, состоит в основном
из минеральной части почвы, тесно связанной с гумифицирован¬
ным органическим веществом, равномерно пропитывающим весь
горизонт; обычно темно-серого, коричнево-серого цветов, рых¬
лый, с агрономически ценной зернисто-комковатой структурой,
морфологических признаков разрушения и вымывания минераль¬
ных веществ нет, обогащен гумусом, характерен для черноземов;
Ai — гумусово-элювиальный горизонт; формируется в верхней
части профиля под действием разрушения и выщелачивания ми¬
неральных и части органических веществ с одновременной акку¬
муляцией гумуса; характерен для дерново-подзолистых почв;
Апах — пахотный горизонт; формируется в верхней части про¬
филя при распашке и сельскохозяйственном использовании почв;
А2 — элювиальный горизонт; формируется обычно под верх¬
ним горизонтом в процессе интенсивного разрушения минераль¬
ной части почвы (например, кислый гидролиз) и выноса продук¬
тов разрушения в нижележащие горизонты; крайне обеднен орга¬
ническими и глинистыми минеральными веществами, окрашен в
белесые, светло-серые, светло-палевые цвета, обогащен кремнезе¬
мом (Si02); характерен для подзолов и дерново-подзолистых почв
(подзолистый горизонт), для солодей (осолоделый горизонт) и не¬
которых солонцов;
В — переходный, а также иллювиальный горизонт; формирует¬
ся под гумусовым или элювиальным горизонтом и служит перехо¬
дом от верхней части профиля почвы к материнской породе. Если
это иллювиальный горизонт, то он образуется в процессе вымыва¬
ния (аккумуляции) илистых частиц и продуктов разрушения из
верхних элювиированных горизонтов. Различают Вре — аккумуля¬
ция железистых соединений, Bh — гумусовых веществ, В; — илис¬
тых (коллоидных) частиц, Bs — солей и т.д. Если горизонт В неил-
лювиирован, т. е. в нем не идет аккумуляция вымытых из верхних
горизонтов органических и минеральных соединений, то он пред¬
ставляет постепенный переход от гумусового горизонта к почво¬
образующей породе. Он может подразделяться по окраске и
структуре на подгоризонты Bi и В2;
С — материнская горная порода, обычно в некоторой степени
затронутая почвообразованием;
D — подстилающая горная порода, как правило, выделяется,
когда почвенный профиль охватывает почти всю толщу почвооб¬
разующей (материнской) породы и под ним скрывается другая,
коренная, горная порода.
Кроме представленной индексации генетических горизонтов при¬
меняют элементы индексации, предложенной А. Н. Соколовским
34
на основе схемы В. Г. Виленского (1927). В ней также используют
буквы латинского алфавита, но в строгом соответствии с названи¬
ем горизонта или сформировавшего горизонт процесса. Так, гуму¬
сово-аккумулятивный горизонт обозначают индексом Н (от лат.
humus—гумус), элювиальный горизонт — Е (от лат. eluo — вымы¬
вать), иллювиальный — I (от лат. illuo — вмывать), гумусово-элю-
виальный — НЕ, гумусово-иллювиальный — HI, органогенный го¬
ризонт (лесная подстилка, степной войлок) — Н0, задернованный
гумусовый горизонт, состоящий наполовину и более из живых и
отмерших корней травянистых растений, — Hd, горизонт мате¬
ринской породы обозначают индексом Р (от греч. petra — камень,
порода).
Прописные буквы латинского (реже русского) алфавита ис¬
пользуют для обозначения основных генетических горизонтов и
четко выраженного процесса, строчные буквы — для обозначения
дополнительных признаков и слабо выраженного процесса. На¬
пример, переходные горизонты чернозема, отражающие уменьше¬
ние гумусированности с глубиной, имеют индексы Нр (при отно¬
сительно хорошей гумусированности) и Ph (при слабой гумусиро¬
ванности). Дополнительные индексы, наиболее часто употребляе¬
мые,—это Gl (gl) — глей (оглеение), s —наличие солей,
к — карбонатов кальция, а1 — аллювиальный нанос на поверхнос¬
ти почвы и т.д.
В настоящее время Почвенным институтом им. В.В. Докучаева
предложена новая унифицированная система горизонтов, которая
содержит ряд существенных дополнений и изменений по сравне¬
нию с Классификацией и диагностикой почв СССР (1977 г.). Это
связано с включением в классификацию новых объектов — антро-
погенно-преобразованных почв.
Антропогенно-преобразованные горизонты — это горизонты, сфор¬
мированные в результате регулярного распахивания и иных меха¬
нических перемешиваний одного или нескольких естественных
горизонтов, внесения органических и минеральных удобрений,
мелиорантов и др.
РТ — агроторфяной, темный, преимущественно темно-корич¬
невый, слабосвязный, гомогенизированный. Имеет в основном
высокую (но не более 45 %) степень разложения органического
материала. Содержание органического вещества > 35 % от массы
горизонта. Имеет низкую влагоемкость; подвержен сработке, ско¬
рость которой зависит от характера использования. Образован из
материала естественных торфяных горизонтов в результате искус¬
ственного осушения и освоения соответствующих почв.
РАТ — агроторфяно-минеральный, темный, гомогенный с при¬
месью минерального материала, связный, с элементами комкова¬
той структуры. Содержание органического вещества < 35 % от
массы горизонта. Образован из материала естественных торфяных
или агроторфяного горизонта в результате земледельческого ос-
35
воения соответствующих почв с использованием глинования, пес-
кования, внесения минеральных удобрений, известкования. Фор¬
мирование горизонта возможно также за счет постепенного при-
пахивания нижележащих минеральных горизонтов.
PY — агросветлогумусовый, от светло-серого до серого, гомо¬
генный. Оструктурен, содержит элементы комковатой, пылева¬
той, глыбистой структур в разных соотношениях. Обычной со¬
ставляющей частью горизонта является «плужная подошва», плот¬
ная, слабоводопроницаемая, с горизонтальной делимостью, часто
с Mn-Fe стяжениями. Горизонт содержит до 3,5 % гумуса фульват-
ного или гуматно-фульватного состава. Реакция может быть как
кислой, так и щелочной.
PU — агротемногумусовый, темно-серый, гомогенный. Струк¬
тура грубая, жесткая, пылевато-комковато-глыбистая. Характерна
«плужная подошва», переуплотненная и разбитая трещинами на
угловатые отдельности. Горизонт содержит > 3 % гумуса, преиму¬
щественно гуматного. Реакция от слабокислой до щелочной. Фор¬
мируется преимущественно при распахивании темногумусового
горизонта.
PC — постабразионный, в окраске преобладают бурые, корич-
невато-красновато-бурые и палевые тона, гомогенный. Бесструк¬
турный или глыбистый. При увлажнении легко заплывает с после¬
дующим образованием плотной поверхностной корки. Содержит
< 1,5 % гумуса. Сформирован за счет преобразования почвообра¬
зующей породы в эродированных, дефлированных почвах.
X — химически загрязненный, любой горизонт в пределах верх¬
него 30-сантиметрового слоя, содержащий любые химические за¬
грязнители в количестве, соответствующем по принятым норма¬
тивам чрезвычайно опасному уровню.
Окраска. Важный морфологический признак почвы. Специфи¬
ка окраски в известной мере отражает те или иные особенности
почвообразования, в той или иной степени свидетельствует об оп¬
ределенных свойствах почвогрунта. Так, гумус придает почвам
темную окраску в зависимости от его содержания — черную, тем-
но-серую или темновато-серую. Оподзоленные, солонцеватые и
особенно осолоделые почвы в верхних горизонтах имеют белесо¬
ватость за счет накопления БЮг- Красные, желтые и бурые тона
проявляются при наличии водных оксидов железа.
Соединения закиси железа, формирующиеся в условиях вос¬
становления (в анаэробных условиях), придают почвогрунтам си¬
зоватый или зеленовато-сизый цвет.
Белые налеты, участки, пятна в почвах и породах возникают в
результате выделения разных солей.
Структура. Это почвенные агрегаты различных формы и вели¬
чины; имеет большое значение при определении характера про¬
цессов, протекающих в почвах.
Тип структуры зависит от содержания коллоидов и проявления
36
их свойств, от состава обменно-поглощенных катионов, направле¬
ния почвообразовательного процесса, а также от хозяйственного
использования почвы. Горизонты, в которых накапливаются зна¬
чительные количества гумуса с преобладанием среди обменных
катионов кальция, имеют зернистую структуру. Структурные от¬
дельности зернистого типа округлые, их поверхность покрыта
множеством небольших граней. При размерах комочков от 0,25 до
I мм почвенную структуру называют пороховидной, < 0,25 — пыле¬
видной.
Зернистая структура наиболее типична для черноземов и луго¬
вых почв тяжелого гранулометрического состава. Чем тяжелее гра¬
нулометрический состав и больше содержание гумуса при высо¬
кой насыщенности кальцием, тем лучше выражена зернистость.
Пластинчатая структура характеризуется разделением массы
почвогрунта по горизонтальному направлению. При этом в массе
преобладают пылеватые частицы, слабо связанные между собой.
Структурные отдельности этого типа плоские.
Структура данного типа может формироваться на искусственно
уплотненных участках, а также на участках с аллювиальными или
делювиальными наносами, особенно при неравномерном по про¬
филю гранулометрическом составе. Наиболее часто горизонталь¬
ная делимость с образованием структурных отдельностей плас¬
тинчатого типа проявляется при элювиировании почвенных гори¬
зонтов. Такая структура наиболее четко выражена в элювиальных
горизонтах дерново-подзолистых почв, солодей, солонцов.
Для ореховато-призматической структуры характерно наличие
немногих, сравнительно крупных граней. Соседние грани образу¬
ют резко выраженные гранные углы. У ореховатых отдельностей
высота и ширина структурного агрегата примерно равны в отли¬
чие от призматической структуры, где при сходности облика
структурных отдельностей высота призм превышает их ширину.
Если в одном и том же генетическом горизонте обнаруживают¬
ся ореховатая и призматическая структуры, говорят об ореховато¬
призматической структуре.
Ореховато-призматическая структура характерна для горизон¬
тов, обогащенных коллоидами, в частности для иллювиальных го¬
ризонтов, испытавших вмыв коллоидов, например в оподзолен-
ных и солонцеватых почвах. Здесь она важный показатель ил-
лювиирования. Ореховато-призматической структурой обладают
глины при небольшой влажности, а также некоторые оглеенные
горизонты, испытывающие переменное увлажнение.
К призматической структуре близка столбчатая, к орехова-
той — глыбистая структура. Это обычно части почвогрунта, раз¬
деленные трещинами на отдельности, которые превышают раз¬
меры орехов и призм. У столбчатых отдельностей часто нет резко
выраженных граней и ребер. Столбы иногда имеют округленные
головки.
37
Глыбистая структура характерна для почв, утративших агроно¬
мически ценную структуру в результате осолонцевания, эрозии,
неправильной обработки. Столбчатая структура наиболее часто
встречается в иллювиальных горизонтах, а также в некоторых тя¬
желых глинах.
Структура генетических горизонтов неодинакова и отражает ту
или иную выраженность почвообразовательных процессов. В свя¬
зи с тем, что процессы эти могут сочетаться или сменять друг дру¬
га, структуры почвенных горизонтов могут иметь разную степень
выраженности.
Гранулометрический состав. Это важный показатель агрономи¬
ческих свойств почв. Его особенности зависят от соотношения ча¬
стиц различных размеров. Эти частицы группируют в зависимости
от крупности, выделяя механические фракции камней и хряща с
диаметром обломков > 3 мм, гравия 3—1 мм, песка 1—0,05 мм,
пыли 0,05—0,001 мм, ила < 0,001 мм.
Наиболее ценной считают фракцию ила, которая в сочетании с
насыщенностью коллоидов обменным кальцием обусловливает
целый ряд положительных агрономических свойств почв: водо¬
прочную структуру, невысокую плотность, оптимальный для рас¬
тений водно-воздушный режим. По мере увеличения содержания
фракции пыли и особенно песка агрономические свойства ухуд¬
шаются. В поле гранулометрический состав определяют органо¬
лептически (растирание, проба на скатывание и т. д.). Этим мето¬
дом можно достаточно точно установить разновидности почв (раз¬
личия почвы по гранулометрическому составу).
Сложение почвы и породы. Обусловлено наличием структурных
агрегатов, пустот между ними и, следовательно, особенностями
гранулометрического состава, составом обменно-поглощенных
катионов, характером хозяйственного использования.
Слитное сложение обычно характерно для осолонцованных го¬
ризонтов или оглеенных масс, почти свободно от видимых пор.
Такое сложение сильно снижает агрономическую ценность почв.
Плотное сложение характеризуется малым количеством заметных
невооруженным глазом тонких пор. Таким сложением обладают
многие глины, иллювиальные горизонты. Плотное сложение, как и
слитное, неблагоприятно с точки зрения агрономической практики.
Рыхлое сложение обусловливается сильной пористостью. Оно
характерно для почв глинистого и суглинистого гранулометричес¬
кого состава. В почвах с таким сложением складываются благо¬
приятные водный, воздушный и биологический режимы.
Рассыпчатое сложение свойственно бесструктурным песчаным
почвам с плохо выраженной капиллярностью, с низкой влагоемкое-
тью и связностью. Такие почвогрунты легко развеиваются ветрами.
Новообразования. Это скопления в почве различных по хими¬
ческому составу и форме выделения веществ, происхождение ко¬
торых связано с почвообразовательным процессом. К ним отно-
38
еятсягвыделения солей, оксидов и гидроксидов железа, марганца и
других соединений, кротовины, капролиты и др.
Новообразования позволяют не только более точно (правиль¬
но) определить почву, но и судить о ее генезисе и агрономических
свойствах. Так, выделения легкорастворимых солей свидетель¬
ствуют о засоленности изучаемой почвы, а наличие сизоватых и
ржаво-охристых пятен — об оглеении.
При описании почвенного профиля отмечают цвет и форму
новообразований, их состав и глубину залегания.
Включения. К ним относятся находящиеся в почве и материнс¬
кой породе тела минерального и органического происхождения,
образование которых не связано с почвообразовательным процес¬
сом: камни, валуны, щебень; строительно-бытовой мусор; корни
и другие части растений различной степени разложения.
Характер перехода одного генетического горизонта в другой. Это
один из существенных морфологических признаков, так как до¬
вольно четко отражает интенсивность почвенных процессов. Пе¬
реход фиксируют по окраске и структуре. По четкости границ
между генетическими горизонтами различают переходы: резкий —
смена горизонтов происходит на протяжении < 3 см; ясный —
смена происходит на протяжении 3—5 см; постепенный — > 5 см.
Граница перехода по форме может быть ровной, волнистой, кар¬
манной, языковатой, затечной, размытой, пильчатой.
3.4. ОСНОВЫ МИКРОМОРФОЛОГИИ почв
Наряду с морфологическим изучением почвы по внешним при¬
знакам используют и микроморфологический метод.
Микроморфология позволяет определить микросложение и
микроструктуру почвы, т. е. соотношение и взаимное расположе¬
ние почвенных частиц и слагающего почву материала, характер
пористости, состав отдельных микрокомпонентов. Исследования
проводят с помощью микроскопа в почвенных шлифах — тончай¬
ших срезах, изготовленных из ненарушенных образцов почвы.
Микроморфологический метод был разработан австрийским поч¬
воведом Вальтером Кубиеной. В России творческое развитие мик¬
роморфология почв получила в работах Е. И. Парфеновой, Г. В. Доб¬
ровольского, С. А. Шобы и др.
По В. Кубиене, материал твердой фазы почвы, или матрица,
подразделяется на скелет и плазму.
Матрица почвы представляет собой основу, состоящую из по¬
чвенных частиц и микроагрегатов, включая поры между ними,
каркас.
Скелет почвы состоит из частиц крупнее коллоидных. Это ин¬
дивидуальные зерна, обломки, в основном первичных минералов,
кремневые и органические частицы почвы.
39
Плазма почвы состоит из минеральных и органических кол¬
лоидных частиц и более дисперсной массы, способной переме¬
щаться в почве. Это глинистые минералы, вторичные оксиды же¬
леза и алюминия, гумус и т. д. В зависимости от состава раз¬
личают глинистую, гумусно-глинистую, карбонатно-глинистую
плазму. Состав и свойства плазмы отражают направленность поч¬
венных процессов, определяющих формирование генетического
типа почвы. В целом характер почвообразования отображает
«рисунок» почвенного шлифа, микросложение почвы. В. Кубиена
выделил типы микросложения. Впоследствии Е. И. Парфенова,
Е. А. Ярилова (1977) по наличию, качеству и соотношению ске¬
лета и плазмы установили семь типов элементарного микро¬
сложения: песчаный, плазменно-песчаный, песчано-пылеватый,
песчано-плазменный, плазменно-пылеватый, пылевато-плазмен¬
ный, плазменный.
Одной из особенностей почвенного микросложения является
его микрозональность. Выделены пять основных проявлений мик¬
розональности: 1) по распределению оксидов и гидроксидов желе¬
за, 2) по распределению глинистого вещества, 3) по распределе¬
нию гумуса, 4) по распределению солей, 5) обусловленная реорга¬
низацией почвенной массы под воздействием условий почвообра¬
зования, особенно хозяйственной деятельности человека.
Исследования микрозональности сложения важны при изуче¬
нии уровня почвенного плодородия и разработки приемов его ре¬
гулирования для каждого конкретного участка, так как связаны с
процессами корневого питания растений.
Контрольные вопросы и задания
1. Что такое почва? 2. Каково значение почвы для биосферы Земли и хозяй¬
ственной деятельности человека? 3. Что такое почвенный профиль? 4. Назовите
важнейшие генетические горизонты почвы и их индексацию (буквенные обо¬
значения). 5. Назовите антропогенно-преобразованные горизонты, охарактери¬
зуйте их.
Глава 4
МИНЕРАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ ПОЧВЫ
•
Источником минеральной части твердой фазы почвы являются
горные породы и минералы различных происхождения и состава.
Выходящие на земную поверхность плотные горные породы прак¬
тически бесплодны.
Почвообразование возможно только на рыхлом субстрате,
обеспечивающем проникновение и закрепление в его толще кор¬
40
ней растений, накопление влаги, аэрацию и необходимую доступ¬
ность питательных веществ. Перечисленные свойства появляются
у горных пород и минералов в процессе выветривания. Выветри¬
ванием, или гипергенезом (от греч. hyper — сверх + genes — рожде¬
ние), называются процессы преобразования горных пород и ми¬
нералов при выходе их на земную поверхность под влиянием кли¬
мата (колебания температуры, вода, С02 и другие агенты выветри¬
вания) и живых организмов.
4.1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Минеральная часть почвы происходит от горных пород и мине¬
ралов, трансформирующихся в процессе выветривания, и насле¬
дует химический, гранулометрический и минералогический со¬
став последних.
В зависимости от происхождения горные породы различаются
по химическому и минералогическому составу, устойчивости к
выветриванию. В формировании земной коры принимают участие
три основных типа горных пород: магматические, метаморфичес¬
кие и осадочные.
Магматические горные породы. Образовались путем охлаждения
и затвердения магмы в толще земной коры (интрузивные породы)
или путем охлаждения и затвердения лавы, излившейся на повер¬
хность Земли при вулканических извержениях (эффузивные поро¬
ды). Магма — первоначальный силикатный расплав, поступаю¬
щий из глубин Земли и дающий при его отвердении горные поро¬
ды и минералы. У каждой глубинной магматической породы име¬
ются излившиеся аналоги, тождественные по химическому и
минералогическому составам и отличающиеся строением. Интру¬
зивные магматические породы (гранит, сиенит, габбро, дунит и
др.) характеризуются зернистым строением, а эффузивные —
плотным, стекловидным.
Магматические породы подразделяют также по содержанию в
них кремнекислоты (Si02) на кислые, средние, основные и ульт-
раосновные. Магматические породы только в процессе выветри¬
вания становятся пригодными для заселения растениями и почво¬
образования.
Метаморфические породы. Образовались в глубинных зонах
Земли из осадочных и магматических пород путем перекристалли¬
зации под воздействием высокого давления, температуры, хими¬
ческого влияния магмы, горячих вод, газов. Большинство мета¬
морфических пород имеет сланцеватое, зернисто-сланцеватое
строение (гнейс, различные сланцы, филлит и др); а некоторые —
зернистое строение (мрамор, кварцит). Эти породы только в про¬
цессе выветривания приобретают необходимые свойства для посе¬
ления на них растений и почвообразования.
41
Осадочные породы. Представляют собой продукты механичес¬
кого и химического выветривания магматических и метаморфи¬
ческих пород. Поверхность (за исключением почвы) земной коры
на 75 % состоит из осадочных пород. Некоторые осадочные поро¬
ды образуются при участии живых организмов. Формируются они
на дне океанов, морей, озер, болот и на поверхности суши. По ус¬
ловиям образования и составу осадочные породы подразделяются
на обломочные, глинистые, химические (хемогенные), органичес¬
кие (органогенные) и смешанные (органо-хемогенные, обДомоч-
но-хемогенные и др.). Самые распространенные из осадочных по¬
род глинистые (40 %), обломочные (30 %), химические (25 %), ос¬
тальные осадочные породы составляют около 5%.
Магматические, метаморфические и осадочные породы, нахо¬
дящиеся на поверхности Земли, подвергаются воздействию кли¬
мата, живых организмов, что приводит к их трансформации. По¬
добная трансформация сопряжена с усложнением строения ми¬
нералов, образованием вторичных минералов, перераспределе¬
нием химических элементов. Данный процесс называют
выветриванием.
Толща горных пород, охваченная процессом трансформации
минералов, химических соединений под воздействием выветрива¬
ния, называется корой выветривания. Современная кора выветри¬
вания мощностью 10—15 м расположена на древней глубинной
коре выветривания, простирающейся на расстояние до 1,5 км.
Выветривание горных пород. Его можно представить в виде об¬
щей схемы: порода (100 % первичных минералов) + температура
воздуха + Н2О + 02 + С02 + органическое вещество -» первичные
минералы (30—90 %) + вторичные минералы (глинистые) + раст -
воримые соли + оксиды. Процесс выветривания проходит (по По-
лынову) в несколько этапов.
Первый этап (фаза) выветривания характеризуется тем, что
происходит механическое дробление горных пород, минералов без
изменения их химического состава. В этой фазе преобладает фи¬
зическое выветривание.
Физическое выветривание — это механическое разрушение гор¬
ных пород и минералов под воздействием температуры и влаги без
изменения химического состава минеральной массы. Этот про¬
цесс сопряжен с континентальностью климата, прежде всего кон¬
трастностью суточных температур. Разрушение горной массы на¬
чинается с поверхности породы и распространяется в глубь горно¬
го массива до уровня с постоянными температурами. Вода ускоря¬
ет процесс разрушения благодаря капиллярному давлению и
расширению объема при замерзании.
Во второй и последующих фазах выветривания доминируют
химический и биологический типы выветривания.
Химическое выветривание — это трансформация горных пород и
минералов под воздействием температуры, влаги, диоксида угле¬
42
рода, кислорода с образованием новых минералов и химических
соединений.
Химическое выветривание связано с реакцией окисления пер¬
вичных минералов. Важнейший окислитель — кислород (О2). К
окислителям также относятся S (в форме S02_4) и С (С02).
В изверженных породах железо, марганец и сера находятся в
основном в двухвалентной форме: Fe2+, Mn2+, S2-, а в коре вывет¬
ривания они окисляются, переходя в соединения Fe203, Мп02,
Na2S04, CaS04 и т.д. Обязательным условием развития химичес¬
кого выветривания является присутствие воды — универсального
растворителя. Наличие в воде диоксида углерода обусловливает
изменение реакции раствора, подкисляя его, что углубляет про¬
цесс разложения минералов.
Химическое выветривание сопряжено с гидратацией минера¬
лов. Гидратация (от греч. hydor — вода) — присоединение молекул
воды к молекулам или ионам. Это явление не сопровождается
образованием водородных или гидроксильных ионов, а приводит
к формированию соединений воды с оксидами. Например, при
присоединении молекул воды к оксиду железа или алюминия воз¬
никают новые индивидуальные минералы:
Fe303 ——2-9, >Fe203 • Н2 О +nH2°-> Fe^ 03• п Н2 О.
Гематит Гётит Гидрогётит
(оксид железа)
А1203 ■ +н2° >А120з -Нг О +-2Н*° > Al2 Q • ЗЦ О.
Корунд . Бемит Гиббсид
(оксид алюминия)
Почти все вторичные минералы содержат воду, в то время как в
большинстве первичных минералов ее нет. Углубление химичес¬
кого выветривания связано с гидролизом минералов.
Гидролиз (от греч. hydor — вода + lysis — разложение) — взаимо¬
действие веществ с водой с образованием различных соединений.
В процессе выветривания гидролиз приводит к замещению ще¬
лочных и щелочноземельных катионов на ионы водорода в крис¬
таллических решетках минералов, например гидролиз полевых
шпатов, слюды:
K[AlSi3Og] +яН2° )Al4(OH)8[Si4Oio] + Si02• яН20+К0Н.
Ортоклаз Каолинит Опал
(полевой шпат)
* (Mg, Fe)3[AlSi3O10](OH, Fe)2 +яН?° -)(K,H30)(Mg,Fe2+)3 х
Биотит Гвдробиотит
x[(Al,Si)4O10](OH)2>jH2O + Mg(OH)2 + Fe2 03 • Н2 О + КОН.
Брусит Гётит
43
Химическое выветривание приводит к изменению физического
состояния минералов, их кристаллической структуры, к формиро¬
ванию вторичных глинистых минералов (каолинит, монтморилло¬
нит и др.), обладающих высокими емкостью поглощения и влаго-
емкостью.
С появлением на Земле живых организмов процесс химическо¬
го выветривания невозможно отделить от биологического, кото¬
рый доминирует (за исключением в горных абиотических стра¬
нах).
Биологическое выветривание — это преобразование минералов и
горных пород под воздействием живых организмов и продуктов их
жизнедеятельности. Как отмечал Вернадский, процессы выветри¬
вания, в частности, резко выраженные в биосфере, всегда биоген-
ны и биокосны. Микроскопическая жизнь в них играет ведущую
роль. При биологическом выветривании живые организмы извле¬
кают из горных пород элементы, необходимые для их жизнедея¬
тельности.
Микроорганизмы в большинстве случаев косвенно влияют на
преобразование почвообразующей породы с помощью выделяе¬
мых ими в среду кислот, микробных слизей, ферментов. Значи¬
тельная роль в биологическом выветривании принадлежит лишай¬
никам, гифы которых механически разрушают породу, способ¬
ствуют гидролизу минералов.
Кроме основного биологического агента — микроорганизмов в
коре выветривания имеются и другие жизненные формы: сурки,
кроты и др. Следы их нор в виде кротовин часто обнаруживают
глубоко под почвой.
Кора выветривания отличается от почвы тем, что в ней не про¬
исходит биогенная аккумуляция элементов под влиянием расти¬
тельности.
4.2. МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ
Свойства почв во многом определяются химическим составом
первичных минералов, кристаллической структурой и количе¬
ством образовавшихся из горных пород в процессе выветривания
вторичных минералов.
К первичным минералам относят частицы > 0,001 мм, сформиро¬
вавшиеся при высокой температуре и давлении в глубинных слоях
Земли. Разделение минералов на первичные (>0,001 мм) и вто¬
ричные (< 0,001 мм) довольно условное, но всегда подразумевает¬
ся, что первичные минералы в процессе выветривания трансфор¬
мируются во вторичные (глинистые) минералы.
Из первичных минералов наиболее распространены силикаты
и алюмосиликаты, составляющие около 95 % массы земной коры.
В процессе выветривания и последующего почвообразования
44
отдельные магматические и метаморфические минералы по-раз¬
ному реагируют на внешние (физическое, химическое, биохими¬
ческое) воздействия.
Устойчивость минералов к выветриванию определяется их хи¬
мическим составом и кристаллической структурой. Минералы об¬
ладают структурами ионного типа, образованными противопо¬
ложно заряженными ионами; последние располагаются в виде
геометрически правильной пространственной кристаллической ре¬
шетки. Устойчивость минералов к выветриванию согласуется с
последовательностью убывания энергии кристаллической решет¬
ки и упрощением их структуры.
Энергией кристаллической решетки называется энергия, затра¬
чиваемая на разъединение решетки на составляющие ее ионы (мо¬
лекулы, атомы) и удаление их друг от друга.
Устойчивые первичные минералы остаются в почве, формируя
ее скелет, гранулометрический состав, а менее устойчивые —
трансформируются во вторичные минералы. Из устойчивых пер¬
вичных минералов наибольший агрономический интерес пред¬
ставляют полевые шпаты, слюда, кварц. Распространенность
кварца определяет на 80—90 % валовой химический и грануло¬
метрический состав почв.
Степень выветренности горных пород первичных минералов
отражена в классификации почв. Так, по степени развития почво¬
образования на выветренных породах выделяют полноразвитые и
неполноразвитые, скелетные и нескелетные почвы. К скелетным
почвам относятся почвы, содержащие в профиле первичные ми¬
нералы или породу размером не менее 5 см.
Неполноразвитые почвы имеют один в разной степени задерно¬
ванный гумусовый горизонт или неполный набор горизонтов по¬
чвенного профиля. Это обусловлено недостаточной выветреннос¬
тью породы или молодостью почвы, развивающейся на рыхлой
породе. Породы и минералы в зависимости от состава и выветрен¬
ности оказывают различное влияние на химический состав и ми¬
неральную часть почвы, что в итоге определяет ее агрономичес¬
кую ценность.
Вторичные минералы — частицы < 0,001 мм, образовавшиеся на
поверхности Земли и в почве в результате трансформации первич¬
ных минералов.
Пути образования вторичных минералов в процессе выветрива¬
ния весьма разнообразны.
Кристаллизация твердых минералов (минералы простых солей) из
раствора. Это самый распространенный путь. Он заключается в
том, что соли, находящиеся в растворенном состоянии, при испа¬
рении воды или понижении температуры кристаллизуются. В ус¬
ловиях сухого климата в почве и материнской породе накаплива¬
ются галит (NaCl), мирабилит (Na2S04 • 10 Н20), гипс
(CaS04 ■ 2Н20), сода (Na2C03 ■ 10 Н20), кальцит (СаСОз), магне-
45
/
зит (MgC03) и другие минералы. Количество перечисленный ми¬
нералов в почве, их состав определяют степень и характер засоле¬
ния, формирование горизонтов, насыщенных карбонатом/ каль¬
ция, гипсом и т.д. ‘
Кристаллизация твердых аморфных веществ (минералы класса
гидроксидов и оксидов). Образование минералов таким способом
широко распространено. Примером является переход аморфных
гидроксидов железа и алюминия в кристаллические:
Fe203 nH203 ~>Ре20з'Н203—>Ре20з~^Fe203‘rH203.
Гидрогётит—гидроксид Гётит Гематит Гидрогётит
железа (аморфный) (кристаллический)
А1203 лН20 ->А1203-Н20—>А120з’ЗН3О3.
Боксит—гидроксид Бемит Гиббсид
алюминия (аморфный) (кристаллический)
В дерново-подзолистых почвах и в почвах различной степени
оглеенности (болотных, лугово-болотных и др.) часто встречаются
новообразования в форме конкреций, ортштейнов, ортзандов. В
этих новообразованиях создаются условия для кристаллизации
полутораоксидов (гидроксидов железа). Кристаллизация осуще¬
ствляется при высушивании железистых новообразований, про¬
мораживании, окислительных условиях среды, высокой темпера¬
туре. Гидроксид кремния —опал (Si02 • пН20), по мере старения
кристаллизуясь, переходит в халцедон и кварц.
Si02 лН203 —^ Si02 яН203 —^ Si02 —^ Si02.
Гидроксид кремния Опал Халцедон Кварц
(аморфный) (некристаллический) (скрытокристаллический) (кристаллический)
Степень кристаллизации минералов определяет их раствори¬
мость. Чем больше окристаллизованность соединений Fe, Al, Si,
тем меньше их растворимость. Реакция среды также оказывает су¬
щественное влияние на растворимость гидратов полутораоксидов.
При pH < 5 в ионную форму переходит алюминий, при pH < 3 —
трехвалентное железо, при pH >9 повышается растворимость
Si02.
Гидролиз, гидратация и дегидратация, окислительно-восстанови-
тельные реакции, диспергирование, изоморфные замещения первич¬
ных и вторичных минералов. Однообразие состава первичных ми¬
нералов приводит к сходству ассоциаций вторичных минералов
(глинистые минералы монтмориллонитовой и каолинитовой групп,
гидрослюды, аллофаны смешанослойные минералы). Ведущая роль
в образовании вторичных минералов принадлежит водному и теп¬
ловому режимам, реакции среды, окислительно-восстановитель¬
ным условиям, биохимическим реакциям.
Глинистые минералы могут быть кристаллически¬
ми или аморфными. Кристаллические глинистые минералы пред¬
46
ставлены листовыми силикатами со слоистыми или цепочечными
решетками, состоящими из слоев кремнекислородных тетраэдров,
образующих гексагоны, соединенные с октаэдрическими слоями.
Каждый слой состоит из расположенных в одной плоскости кати¬
онов (Si4+, Al3+,Mg2+, Fe2+). В свою очередь, каждый из катионов
окружен четырьмя (тетраэдрическая сетка) или шестью (октаэдри¬
ческая сетка) ионами О2- и ОН- (рис. 2).
Минералы каолинитовой группы — каолинит,
диккит, накрит, галлуазит. Наиболее распространенными из ми¬
нералов этой группы являются каолинит — Al^OH^SUOio] и гал~
луазит — Al4(OH)g[Si4Oio] • 4НгО. Каолинит может образовываться
в коре выветривания до почвообразования в процессе гидролиза
по схеме: полевой шпат —> серицит —> гидрослюда -»монтморил¬
лонит —> каолинит (переходит в процессе диспергирования в гал¬
луазит). Необходимым условием формирования каолинита в поч¬
вах является вымывание кремнезема из профиля почвы. Каоли¬
нит содержит мало щелочных и щелочноземельных катионов.
Дисперсность его невысока. Емкость поглощения не превышает
25 мг • экв/100 г (фракция < 0,001 мм). Преобладание каолинита в
почве обусловливает ряд благоприятных физических свойств: хо¬
рошую водопроницаемость, небольшую липкость. Однако это оп¬
ределяет и бедность почвы основаниями.
Минералы монтмориллонитовой группы—
монтмориллонит, нонтронит, бейделлит, сапонит, волконскоит,
соконит. Минералы этой группы широко распространены в поч¬
вах, глинах, морских осадках, речных отложениях, где также при¬
сутствуют слюды и гидрослюды. Только в латеритных и красно¬
земных почвах монтмориллонита мало или нет совсем. В чернозе¬
мах минералы этой группы доминируют. Монтмориллонит обра¬
зуется из слюд, гидрослюд, вермикулитов, хлоритов. Этот процесс
обратим: отмечают гидрослютизацию (иллитизацию) монтморил¬
лонита и вермикулита. Большое межплоскостное пространство
позволяет проникать в них обменным основаниям (K+, Na+, Са2+
и др.). При дегидратации минералов катионы переходят в необмен¬
ное состояние.
Монтмориллонит — Mg3(OH)4[Si4Og(OH)2] • «Н2О обладает вы¬
сокой дисперсностью: 40—50 % коллоидных частиц (< 0,0001 мм)
и 60—50 % частиц < 0,001 мм. Благодаря высокой дисперсности и
подвижной кристаллической решетке емкость поглощения этого
минерала достигает 120 мг • экв/100 г.
Водно-физические свойства минералов монтмориллонитовой
группы неблагоприятны. При увлажнении они сильно набухают,
становятся слабоводопроницаемыми, липкими, при высыхании
сильно уплотняются, растрескиваются. Однако при сочетании с
органическими веществами типа гуминовых кислот и насыщении
ионами кальция монтмориллонитовые породы образуют водопроч¬
ные агрегаты, формируют агрономически ценную структуру почв.
47
48
Ли дрослюды (гидромусковит, гидробиотит и др.) состав¬
ляют обширную группу вторичных минералов переменного хи¬
мического состава. Они образуются путем гидратации слюд. Эти
минералы широко распространены в осадочных породах в илис¬
той, коллоидной фракциях. Гидромусковит (иллит) — (К, Н30) х
х А12(ОН)2[(А1, Si)4O10] • пН20 и гидробиотит — (К, H30)(Mg, Fe2+)3 х
х (ОН)2[(А1, Si)4O10] • иН20 присутствуют практически во всех по¬
чвах. Многие из гидрослюд содержат значительное (5—7 %) коли¬
чество калия.
Вермикулит — (Mg,Fe2+, Fe3+)3(OH)2[(Si,Al)4O!0] • 4Н20 в по¬
чвах, глинистых породах встречается редко. Он образует смеша-
нослойные ассоциации со слюдами и гидрослюдами и относится к
группе гидрослюд. Содержит большое количество магния (до
14 %), однако калия в нем нет.
Хлориты относительно широко распространены в почвах
и породах; они могут быть первичными, но преимущественно это
вторичные минералы. Структура хлоритов напоминает структуру
слюд, это листовые силикаты, содержащие магний, железо, хром.
Аллофан — шА1203 • nSi02 ■ пН20. Особое место в почвах и
породах занимают минералы группы аллофана. Это коллоидные
продукты выветривания, представляющие собой опаловидные, ка¬
олиноподобные неопределенного состава образования.
Смешанослойные минералы — смесь индивиду¬
альных минералов (например, гидрослюда — монтмориллонит,
хлорид — вермикулит) — формируются в результате переслаива¬
ния пакетов различных минералов. Они широко распространены
в почвах.
В различных по генезису почвах могут присутствовать одинако¬
вые группы глинистых минералов, что объясняется генетической
связью глинистых минералов, их взаимными превращениями, со¬
ставом и возрастом материнских пород. Минералогический состав
фракций < 0,0001 мм главнейших типов почв и пород (по Горбу¬
нову) приведен ниже.
Почва и порода
Дерново-подзолис¬
тая на морене
Морена
Дерново-подзолис¬
тая на покровном
суглинке
Покровный суглинок
Дерново-подзолистая
на элювии гранита
Элювий гранита
Чернозем на лёссе
Лёсс
Чернозем на элювии мела
Элювий мела
Минералы
Гидрослюда, каолинит, вермикулит, хлорит, кварц
Монтмориллонит, гидрослюда, хлорит
Хлорит, кварц, монтмориллонит, гидрослюда
Монтмориллонит, гидрослюда
Гидрослюда, каолинит, монтмориллонит, хлорит,
кварц
Гидрослюда, монтмориллонит, каолинит
Монтмориллонит, гидрослюда, каолинит, кварц
Монтмориллонит, гидрослюда, карбонаты
Карбонаты, гидрослюда
Карбонаты, гидрослюда
49
Гидрослюда, каолинит, монтмориллонит, кварц
Гидрослюда, монтмориллонит, каолинит
Гидрослюда, монтмориллонит, хлорит, ка
кварц, карбонаты
Каолинит, гетит, хлорит, гибсит, гидрослюда
Чернозем на красно-
бурой глине
Красно-бурая глина
Серозем на лёссе, такыры Гидрослюда, монтмориллонит, хлорит, каолийит,
кварц, карбонаты '
Краснозем на элювии
андезитобазальта и базальта
Трансформация минеральной части в процессе выветривания и
почвообразования во многом определяет характер химического и
гранулометрического состава почв.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что почвы, фор¬
мирующиеся на выветренных, рыхлых и минеральных породах,
имеют близкий к ним химический состав. Различия в химичес¬
ком составе почв вызваны в первую очередь климатическими ус¬
ловиями и характером почвообразовательного процесса. Наи¬
большие изменения в химическом составе отмечены в верхних
горизонтах почв, где сосредоточена основная масса раститель¬
ных остатков, наиболее интенсивно проходят биохимические
окислительно-восстановительные реакции. Содержание хими¬
ческих элементов в земной коре, почвах и организмах приведено
в таблице 2.
2. Средний химический элементный состав земной коры, почв и организмов суши
(по Виноградову), % массы
Элемент
Содержание
в земной коре
в почвах*
в организмах
О
47,2
55,0
70,0
Si
27,6
20,0
0,15
А1
8,8
7,0
2 • 10~2
Fe
5,0
2,0
2 • 10-2
Са
3,5
2,0
0,5
Na
2,64
1,0
2 • 10-2
К
2,5
1,0
7 • 10-2
Н
0,15
5,0
10,5
С
0,10
5,0
18,0
р
7,8 • 10-2
8 • 10~2
7 • 10-2
S
см
1
О
1П
4 • 10-2
5 • 10-2
С1
4,8 • 10-2
0,1
4 • 10-2
N
2,3 • 10-2
0,1
0,3
Си
1 • 10“2
5 • 10-4
1 • ю-4
Zn
5 • 10"3
1 • ю-3
з- ю-4
* При естественной влажности.
Химические элементы находятся в почвах в раз¬
личных соединениях, что определяет их роль в почвообразовании
и сельскохозяйственном использовании почв.
50
Макроэлементы — химические элементы, необходимые расте¬
ния^ для питания в больших количествах.
Кремний входит в состав минералов, определяет гранулометри¬
ческий состав почв. Поглощается растениями из раствора.
Углерод — основа специфических органических соединений в
почве (гумуса).
Кислород входит в состав минералов, гумуса почвы.
Водород содержится преимущественно в почвенной влаге,
органических соединениях. Определяет реакцию почвенного ра¬
створа.
Азот входит в состав гумуса, органоминеральных соединений,
является обязательным элементом питания растений. Накаплива¬
ется в почве с органическим веществом.
Фосфор — составная часть органического вещества почвы, так¬
же накапливается в форме кислых, средних, основных солей фос¬
форной кислоты, преимущественно с кальцием, железом или
алюминием.
Сера накапливается в почве в виде сульфатов кальция, магния,
входит в состав гумуса.
Железо и алюминий входят в состав первичных и вторичных
минералов, накапливаются в форме гидроксидов и оксидов. Опре¬
деляют реакцию почвенного раствора, участвуют в процессе
структурообразования.
Кальций, входя в состав обменно-поглощенных катионов, на¬
капливается в почве в форме солей — карбонатов и сульфатов.
Стабилизирует реакцию почвенного раствора, закрепляет гумусо¬
вые вещества, участвует в структурообразовании.
Магний — большое количество обменно-поглощенного магния
способствует осолонцеванию почв.
Калий находится в составе первичных и вторичных минералов.
Необходимый элемент питания растений.
Натрий накапливается в почве в виде солей. Вызывает осолон-
цевание и засоление почв.
Микроэлементы — химические элементы, содержащиеся в по¬
чвах в микроколичествах (< п • 10~3, %) и необходимые для пол¬
ноценного развития растений. Количество микроэлементов в по¬
чве определяется их содержанием в породе. Микроэлементы вхо¬
дят в состав первичных и вторичных минералов, а также гумуса.
К ним относятся марганец, медь, цинк, кобальт, бор, молибден,
йод и др.
Радиоактивные элементы (уран, радий, стронций, торий, цезий
и др.) обусловливают естественную радиоактивность почв. Содер¬
жание радиоактивных элементов в почвах незначительно:
Th - 4 • 10-б-16 • 10~4 %, U - 3 • 10~6—5,1 • 10-4,
Ra - 1 • 10-12—1,7 • 10-10, 4°К - 3,9 ■ Ю"6—3,7 • 10~5 %.
51
Естественная радиоактивность почв не приводит к каким-^ибо
отклонениям в процессах развития растительных и животных
организмов. ;
Искусственная радиоактивность почв вызывается радиоактив¬
ными изотопами, образующимися в результате атомных и термо¬
ядерных взрывов. Рассеиваясь в воздушном пространстве, они пе¬
реносятся на большие расстояния и осаждаются на поверхности
почвы. Включаясь в биологический круговорот, радиоактивные
изотопы нарушают ход физиологических процессов в организмах.
Наибольшую опасность представляют стронций (90Sr) и цезий
(137Cs), поскольку период их полураспада составляет соответ¬
ственно 28 и 33 года. По своим свойствам 90Sr близок к кальцию, а
I37Cs — к калию. Поэтому значительная часть стронция и цезия
обменно закрепляется в почвах.
Токсичные химические элементы (фтор, хлор, сера, мышь¬
як) — это элементы, содержание которых в значительных количе¬
ствах в почве отрицательно воздействует на развитие растений.
Тяжелые металлы (свинец, ртуть, хром и др.), накапливаясь в
почве, поглощаются растениями, что приводит к ухудшению каче¬
ства продуктов питания, когда их содержание превышает санитар¬
ные нормы. Обычно тяжелые металлы прочно удерживаются кол¬
лоидным комплексом почв, поэтому их концентрация в растворе
невелика.
4.3. ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ
Минеральная часть почв и почвообразующих пород представ¬
ляет собой совокупность твердых частиц определенных размеров
и формы. Обломки пород, минералов, песчаные, илистые и другие
частицы почвы, элементы которых не поддаются общепринятым
методам пептизации, применяемым при подготовке к грануломет¬
рическому анализу, называются механическими элементами.
Разделение механических элементов по размерам и группиров¬
ку их во фракции называют классификацией (механических эле¬
ментов).
Наиболее широко используют две классификации механичес¬
ких элементов по крупности (см. схему) Классификацию Охотина
применяют в грунтоведении, Качинского — в почвоведении.
Частицы крупнее 1 мм называют скелетной частью почвы,
мельче 1 мм — мелкоземом, более 0,01 мм — физическим песком,
а менее 0,01 мм — физической глиной.
Понятия «песок», «пыль», «ил» используют для обозначения
различных механических фракций.
Фракции механических элементов в почвах и грунтах находят¬
ся в различных количественных соотношениях.
Относительное процентное содержание в почве фракций меха¬
52
нических элементов называется гранулометрическим (или механи¬
ческим) составом почвы.
Подразделение почв и грунтов на группы по относительному
содержанию (%) в них различных механических фракций называ¬
ется классификацией почв по гранулометрическому составу. В на¬
стоящее время наиболее широко распространена классификация
Качинского, в которой основное подразделение проводится по со¬
держанию физического песка и физической глины.
Диаметр
частицы, мм
>1Г
20-10
10—7
7-5
5-3
3-2
Хрящ и
гравий
По Охотину
Крупный
Средний
Мелкий
Очень
мелкий
По Качинскому
Камни
2-1
1-0,5
0,5-0,25
0,25-0,05
0,05-0,01
0,01-0,005
0,005-0,002
0,002-0,001
0,001-0,0005
0,0005-0,0001
< 0,0001
Песок
Пыль
Ил
Глина
Крупный
Средний
Мелкий
Песчано¬
пылевой
Грубая
Тонкая
Песок
Пыль
Гравий
Крупный
Средний
Мелкий
Крупная
Средняя
Мелкая
Ил
Коллоиды
Грубый
Тонкий
Диаметр
частицы, мм
~> 20
20-10
10-7
7-5
_5-3
3-2
_2—1
1-0,5
0,5-0,25
0,25-0,05
0,05-0,01
0,01-0,005
1)Д)05-0,002
0,002-0,001
"ОД) 1—0,0005
0,0005—0,0001
< 0,0001
Данная классификация позволяет все многообразие почв
(грунтов) по гранулометрическому составу объединить в группы с
последовательным изменением характерных для них физических
и физико-химических свойств (табл. 3).
Название класса почвы по гранулометрическому составу дают
по фракции физической глины, а уточнение — по двум преоблада¬
ющим фракциям (главной является та, которая стоит в определе¬
нии на последнем месте).
В пахотном горизонте серой лесной почвы в результате ана¬
лиза установлено следующее содержание фракций: песок средний
(0,5—0,25 мм) — 8,45 %, песок мелкий (0,25—0,05 мм) — 12,26 %,
пыль крупная (0,05—0,01 мм) — 46,44 %, пыль средняя (0,01 —
0,005 мм) — 10,75 %, пыль мелкая (0,005—0,001 мм) — 5,17 %, ил
53
3. Классификация почв и пород по гранулометрическому составу (по Качинскому)
Содержание физической глины
(частицы < 0,01 мм) в почвах, %
Содержание физического песка
(частицы > 0,01 мм) в почвах, %
Краткое наз¬
вание почвы по
гранулометри¬
ческому составу
подзолис¬
того типа
почвообра¬
зования
степного типа
почвообразо¬
вания,
красноземы
и желтоземы
солонцы
и сильно-
солонце¬
ватые
подзолис¬
того типа
почвообра¬
зования
степного типа
почвообразо¬
вания,
красноземы
и желтоземы
солонцы
и сильно-
солонце¬
ватые
0-5
0-5
0-5
100-95
100-95
100—95 Рыхлопесчаная
5-10
5-10
5-10
95-90
95-90
95-90
Связно¬
песчаная
10-20
10—20
10-15
90-80
90-80
90-85
Супесчаная
20-30
20-30
15-20
80-70
80-70
85-80
Легко¬
суглинистая
30-40
30-45
20-30
70-60
70-55
80-70
Средне¬
суглинистая
40-50
45-60
30-40
60-50
55-40
70-60
Тяжело¬
суглинистая
50-65
60-75
40-50
50-35
40-25
60-50
Легко-
глинистая
65-80
75-85
50-65
35-20
25-15
50-35
Средне¬
глинистая
>80
>85
>65
<20
<15
<35
Тяжело-
глинистая
(< 0,001 мм) — 16,93 %. Следовательно, физической глины (сумма
частиц < 0,01 мм) содержится 32,85 %. Почва получает первое, ос¬
новное название по содержанию физической глины в пахотном
горизонте — среднесуглинистая. Уточненное название следующее:
среднесуглинистая иловато-крупнопылеватая.
Классификация почв по гранулометрическому составу дана с
учетом их генезиса. Чем выше способность почвы к агрегирова¬
нию, тем в меньшей степени проявляются свойства, присущие
глинистой фракции (высокая емкость поглощения, водоудержи¬
вающая способность, липкость, незначительная водопроницае¬
мость и т. д.). Поэтому почвы степного типа почвообразования
(черноземы, каштановые), красноземы и желтоземы переходят в
категорию почв более тяжелого гранулометрического состава при
большем содержании частиц, относящихся к физической глине,
по сравнению с солонцами и почвами подзолистого типа почвооб¬
разования. При характеристике почв в ее названии отражают на¬
личие камней (табл. 4).
4. Классификация почв по каменистости (по Качинскому)
Частицы > 3 мм (камни),
Степень каменистости
почвы
Тип каменистости
0,5
Некаменистая
0,5—5 Слабокаменистая Устанавливается по скелетной части
5—10 Среднекаменистая почвы (валунные, галечниковые,
10 Сильнокаменистая щебенчатые)
54
Почвы различного гранулометрического состава существенно
различаются по своим свойствам, так как каждая фракция имеет
свои характерные особенности.
Камни (> 3 мм) представлены обломками горных пород. Каме¬
нистость отрицательно сказывается на плодородии почвы (умень¬
шаются корнеобитаемые объемы почвы, ухудшаются ее водно-фи¬
зические свойства), увеличивает затраты на ее обработку (износ
орудий и механизмов, дополнительные мелиоративные затраты).
Гравий (1—3 мм) состоит из обломков первичных минералов.
Высокое содержание гравия в почве ухудшает водно-физичес¬
кие свойства (низкая влагоемкость, провальная водопроницае¬
мость и т. д.).
Песок (0,05—1 мм) представлен первичными минералами. Эта
фракция непластична, не уплотняется под механическим воздей¬
ствием, характеризуется высокой водопроницаемостью, не набу¬
хает. Песчаные почвы обладают малой емкостью поглощения,
низким содержанием гумуса и питательных веществ, быстрой
прогреваемостью.
Пыль (0,001—0,05 мм) состоит преимущественно из вторичных
минералов. С повышением дисперсности пылеватые частицы уве¬
личивают пластичность, набухаемость, водоудерживающую спо¬
собность, емкость поглощения. Почвы, обогащенные крупной и
средней фракциями пыли, легко заплывают, распыляются, уплот¬
няются. Преобладание фракции мелкой пыли (0,001—0,005 мм)
приводит к низкой водопроницаемости, повышенной липкости,
трещиноватости, плотному сложению почв.
Ил (< 0,001 мм) представлен высокодисперсными вторичны¬
ми минералами. Эта фракция играет ведущую роль в формирова¬
нии почвенного плодородия. Физико-химические, водно-физи-
ческие, химические процессы, протекающие в почве, зависят от
минералогического и химического состава илистой фракции.
Чем больше в почве илистых частиц, тем богаче она по химичес¬
кому и минералогическому составу (табл. 5), тем потенциально
более плодородна.
5. Химический состав механических элементов светло-серой лесной почвы
(по Качинскому), % на прокаленную навеску
Размер механических
элементов, мм
Si02
А1203
Ре203
MgO
кр
РА
0,05-0,01
85,91
5,92
2,45
0,57
1,44
Следы
0,01—0,005
84,14
5,88
4,17
0,67
1,59
»
0,005—0,001
73,44
14,73
4,89
2,72
1,70
0,33
<0,001
59,86
12,05
8,32
4,03
2,36
0,44
Почва не расчленена
81,67
7,18
4,90
1,22
1,85
0,16
Количество илистой фракции определяет степень выражения
того или иного процесса. Крайняя степень проявления оподзоли-
вания, засоления, оглеения присуща только почвам с большим
55
количеством илистой фракции. В песчаных почвах очень сильное
проявление какого-либо процесса не наблюдается.
С изменением гранулометрического состава почвы значитель¬
но меняются ее минералогические и химические характеристики.
4.4. АГРОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Минеральная часть твердой фазы почвы, определяя ряд важ¬
нейших почвенных показателей и свойств, непосредственно влия¬
ет на потенциальное и эффективное плодородие. Минералогичес¬
кий и химический состав, а отсюда запасы необходимых для рас¬
тений питательных элементов связаны прежде всего с минераль¬
ной частью. От минеральной части зависят такие характеристики
почвы, как аэрация, фильтрационная и водоудерживающая спо¬
собность, структурность, пластичность, липкость, плотность, спо¬
собность к коркообразованию, набухаемость и усадка, теплоем¬
кость и теплопроводность. Все эти показатели и свойства имеют
большое значение в земледельческой практике — при обработке
почвы, проведении химических мелиораций, внесении удобре¬
ний, орошении и осушении и т.д.
Большое влияние минеральная часть твердой фазы почвы ока¬
зывает на агрономически значимые почвенные показатели через
гранулометрический состав. Знание гранулометрического состава
почв и почвообразующих пород позволяет земледельцу решать
вопросы обработки почв, подбора возделываемых культур, уста¬
навливать сроки проведения сельскохозяйственных работ. Для
большинства культурных растений лучшими являются суглинис¬
тые почвы. Однако это зависит от культуры и климатических ус¬
ловий местообитания, так как разные растения в силу своих био¬
логических особенностей предъявляют неодинаковые требования
к почвенной влаге, плотности сложения почвы, аэрации. В раз¬
личных климатических условиях почвы одинакового грануломет¬
рического состава по величине эффективного плодородия значи¬
тельно отличаются друг от друга. Например, по обеспеченности
растений влагой супесчаная почва, расположенная в лесной
(влажной) зоне, — близкий аналог тяжелосуглинистой почвы
степной (засушливой) зоны (табл. 6).
Одним из важнейших свойств почв, связанных с гранулометри¬
ческим составом, является поглотительная способность.
У песчаных почв поглотительная способность незначительная,
водопроницаемость высокая, что обусловливает необходимость
дробного и частого внесения минеральных и органических удоб¬
рений. Хорошая аэрация почв, быстрая прогреваемость определя¬
ют более ранние сроки обработки почв легкого гранулометричес¬
кого состава (песчаные, суглинистые) по сравнению с почвами,
содержащими больше физической глины. Суглинистые и глинис-
56
6. Влияние гранулометрического состава почвы на продуктивность растений,
в долях единицы от нормативной урожайности
Почвы
Культура
песчаные
и супес¬
чаные
легко-и
средне-
тяжелосуглинистые и
глинистые
Зона атмосферного
увлажнения
сугли¬
нистые
структурные
мало¬
структурные
Озимая пшеница
0,75
1,0
0,85
0,65
Влажная
0,30
0,80
1,0
0,90
Полувлажная
0,40
1,0
1,0
0,80
Засушливая
Озимая рожь
0,20
1,0
0,89
0,75
Влажная
0,30
0,65
1,0
0,75
Полувлажная
Ячмень
0,90
1,0
1,0
0,85
Влажная
0,25
0,60
1,0
0,95
Полувлажная
0,20
0,65
1,0
0,95
Засушливая
Овес
0,85
1,0
0,75
0,55
Влажная
0,40
0,85
1,0
0,95
Полувлажная
Кукуруза на зерно
0,50
1,0
0,75
0,60
Влажная
0,30
0,70
1,0
0,65
Полувлажная
0,25
0,75
1,0
0,50
Засушливая
Сахарная свекла
0,30
0,70
1/>
0,65
Влажная
Картофель
0,70
1,0
0,85
0,55
»
0,50
1,0
0,70
0,40
Полувлажная
0,30
0,75
1,0
0,65
Засушливая
Сеяные травы
0,50
1,0
1,0
0,80
Влажная
0,30
0,85
1,0
0,70
Полувлажная
0,30
0,80
1,0
0,65
Засушливая
Виноград
0,85
0,85
1,0
0,65
Полувлажная
0,75
1,0
0,80
0,45
Засушливая
Подсолнечник
0,25
0,60
1,0
0,65
Лен
0,40
1,0
0,85
0,40
Влажная
Примечание. Нормативный урожай принят за единицу.
тые почвы обладают значительной поглотительной способностью,
высокой влагоемкостью, воздушные и тепловые их свойства могут
быть неблагоприятны (плохая аэрация, медленное прогревание).
Бесструктурные глинистые и тяжелосуглинистые почвы оказыва¬
ют большое сопротивление при обработке. Чтобы вспахать эти
почвы, требуются значительно большие усилия, чем при вспашке
легкосуглинистых и тем более песчаных почв. Поэтому песчаные
и супесчаные почвы называют легкими и теплыми из-за быстрого
прогревания, а глинистые и тяжелосуглинистые — тяжелыми и хо¬
лодными.
Для коренного улучшения плотных водонепроницаемых гли¬
нистых почв проводят пескование. Внесение песка нужно соче¬
тать с применением органических удобрений. Для улучшения
рыхлых бесструктурных песчаных почв вносят глину. Глинование
также должно сопровождаться внесением навоза и других органи¬
ческих удобрений. Особое значение необходимо уделять составу
обменно-поглощенных катионов, среди которых кальций должен
57
доминировать. При значительном содержании обменных катио¬
нов натрия и водорода следует проводить гипсование и известко¬
вание почв.
Контрольные вопросы и задания
1. Из чего состоит минеральная часть твердой фазы почвы? 2. Что такое вывет¬
ривание? 3. Назовите типы выветривания. Что такое кора выветривания? 3. Как
классифицируются горные породы? 4. Что такое первичные и вторичные минера¬
лы? 5. Какова классификация почв по гранулометрическому составу? 6 В чем зак¬
лючается агрономическое значение гранулометрического состава почв?
Глава 5
ОРГАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ТВЕРДОЙ ФАЗЫ ПОЧВЫ
•
Органическая часть твердой фазы почвы представляет собой
остатки растительных и животных организмов и продуктов их
превращения, среди которых гумус занимает ведущее положение
(рис. 3). Эта часть определяет качество почвы, ее плодородие. С
количеством и составом органической части теснейшим образом
связаны физические и химические свойства почвы, уровень уро¬
жайности сельскохозяйственных культур. Поэтому предмет особой
заботы агрономов — баланс органического вещества в почве, рас¬
ширенное его воспроизводство.
5.1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Источник формирования органической части почвы. Таким ис¬
точником является растительный и животный мир, населяю¬
щий ее. Остатки зеленых растений поступают в почву в виде
наземного опада и отмирающей корневой системы. В лесных поч¬
вах основным источником пополнения органической части слу¬
жит наземный опад, так как корни древесной растительности
многолетние и доля их ежегодного отмирания невелика. Коли¬
чество наземного опада (лесной подстилки) в лесах зависит от
природной зоны, а также от состава, возраста и густоты насаж¬
дения, степени развития травяного и мохового покрова. Так,
растительные сообщества арктической тундры ежегодно оставля-
58
Рис. 3. Система органических веществ почвы (по Орлову)
ют опад в 1 т/га, а растительные сообщества березняков и дуб¬
рав — соответственно 7 и 6 т/га.
Источник пополнения органической части почвы. В безлесных ре¬
гионах основным источником пополнения органической части
почвы является травянистая растительность. Ввиду того что на¬
земная часть травянистых растений почти полностью отчуждает¬
ся, пополнение органической части происходит за счет корневой
системы и растительных остатков. Масса их зависит от условий
зоны, состава и возраста травянистой растительности. В степной
зоне в метровом слое почвы масса корней составляет 8—28 т/га, в
зоне пустынь — 3—12 т/га. Травянистая растительность в зоне хвой¬
ных и смешанных лесов на суходольных лугах накапливает от 6 до
13 т/га корней в метровом слое почвы. Распределение корней по
профилю различных почв неодинаково.
В подзолистых почвах таежно-лесной зоны главная масса кор¬
ней сосредоточена в верхней части профиля, в почвах лесостеп¬
ной, степной и пустынно-степной зон корни распределены более
равномерно. Наряду с корневой массой источником формирова¬
59
ния органической части почвы являются наземные остатки травя¬
нистой растительности. Однако на территории сельскохозяйст¬
венных угодий масса их невелика, причем большая часть отчужда¬
ется человеком.
Важнейший источник пополнения органической части по¬
чвы — почвенные беспозвоночные животные. Средняя биомасса
их под ненарушенной естественной растительностью возрастает
от зоны тундры к широколиственным лесам и уменьшается в пус¬
тыне (табл. 7).
7. Содержание гумуса в различных почвах
Почвы
Содержание гумуса
в слое 0—20 см, %
Запасы гумуса, т/га
Подзолистые
3-4
80-120
Дерново-карбонатные лесные
4-8
150-200
Серые лесные
4-6
150-300
Черноземы:
выщелоченные
8-7
500-600
типичные
10-14
800
обыкновенные
7-8
400-500
Темно-каштановые и черноземы южные
3-4
200-250
Светло-каштановые и бурые полупустынные
1,5-2
100
Красноземы влажные субтропиков
4-6
150-300
Горно-луговые
20-25
300
Сероземы
1-2
50
Различия источников поступления органического вещества по¬
чвы определили не только качественные, но и количественные
особенности органической части почв. Химический состав орга¬
нических остатков весьма разнообразен. Большую часть их массы
(75—90 %) составляет вода.
В состав сухого вещества входят углеводы, бел¬
ки, лигнин, липиды, воска, смолы, дубильные вещества и многие
другие соединения, а также зольные вещества.
Углеводы. К группе углеводов относятся соединения, широко
распространенные в растительном мире. Их подразделяют на три
группы: моносахариды, дисахариды и полисахариды. Из них в ра¬
стительных остатках в большом количестве содержатся лишь по¬
лисахариды, из которых наиболее распространена клетчатка, или
целлюлоза (СбНюС>5)л. Клетчатка входит в состав клеточных сте¬
нок и содержится в растительных остатках в большом количестве.
К подгруппе полисахаридов относятся гемицеллюлозы — веще¬
ства, сопутствующие клетчатке.
К группе полисахаридов относится также хитин (C32H54O21N4),
который представляет собой аналог клетчатки, но содержит азот.
Он входит в состав клеточных оболочек грибов, а также насеко¬
мых.
Лигнин. Входит в группу высокомолекулярных соединений сво¬
еобразного химического строения, мало отличающихся друг от
60
друга. По элементарному составу лигнин по сравнению с клетчат¬
кой имеет более высокое содержание углерода и более низкое —
кислорода. Лигнин входит в состав клеточных стенок в виде про¬
питывающего вещества. Содержание его в растительных остатках
может достигать 40%.
Азотистые вещества. Большая часть их в растениях представле¬
на белками, или протеинами. Белки составляют главную часть
протоплазмы клеток и их ядер. Их содержание в растениях колеб¬
лется от 0,6 до 14,8 %, в грибах и бактериях соответственно 10—50
и 40—80 %. К числу азотистых соединений (небелковой природы)
относятся хлорофилл и алкалоиды.
Жиры и близкие к ним вещества. Содержание жиров в раститель¬
ных остатках невелико. Они образуют запасные вещества главным
образом в семенах и плодах. Более высокое содержание жиров в
низших организмах: водорослях, грибах, бактериях. Близки к жи¬
рам различные воска, выполняющие функции защитных веществ.
Они представляют собой сложные эфиры жирных кислот и одно¬
атомных высокомолекулярных спиртов. Содержание их в расти¬
тельных остатках незначительно.
Смолистые вещества. Могут иметь различное химическое стро¬
ение и являются полимеризованными кислородными производ¬
ными терпенов типа кислот, спиртов и т.д.
Дубильные вещества. Представляют собой довольно многочис¬
ленную группу соединений, которые являются в основном про¬
изводными многоатомных фенолов. Дубильные вещества содер¬
жатся почти во всех растениях. Однако в низших и однодольных
травянистых растениях их мало. Значительное количество ду¬
бильных веществ находится в древесине и коре некоторых де¬
ревьев, а также в полукустарниках семейства вересковых. При
отмирании клеток дубильные вещества окисляются и приобрета¬
ют бурую окраску.
Вещества покровных тканей. В состав покровных тканей входят
суберин, кутин, спорополленины. Необходимо отметить их боль¬
шую устойчивость к химическим реагентам и воздействию микро¬
организмов, благодаря чему эти соединения и состоящие из них
растительные остатки хорошо сохраняются.
Зольные вещества. Это вещества, остающиеся после сжигания
растений и растительных остатков. Содержание золы в расти¬
тельных остатках сильно меняется. В среднем оно равно 5 % мас¬
сы сухого вещества растительных остатков. Основную массу золы
составляют кальций, магний, калий, натрий, кремний, фосфор,
сера, железо, алюминий, марганец, хлор. В малых количествах в
ней встречаются микроэлементы: йод, цинк, бор, фтор и др. В зо¬
ле древесных растений больше кальция, а в золе травянистых —
калия.
61
5.2. ГУМУС КАК СПЕЦИФИЧЕСКОЕ ОРГАНИЧЕСКОЕ
ВЕЩЕСТВО ПОЧВЫ, ЕГО КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКАЯ
ПРИРОДА
Отмершие органические остатки поступают на поверхность по¬
чвы или в почву и там подвергаются различным процессам пре¬
вращения. Эти процессы направлены на минерализацию органи¬
ческих остатков до образования углекислоты и воды. Однако часть
их (10—30 %) минерализуется не сразу, превращаясь в относитель¬
но устойчивые гумусовые вещества. Процессы превращения орга¬
нических остатков можно объединить в 3 группы.
1. Химические процессы, совершающиеся вне клеток живых
организмов, преимущественно под влиянием ферментов, или эн¬
зимов, оставшихся в органических остатках, и при участии мине¬
ральных катализаторов.
2. Процессы, протекающие при участии живущих в почве жи¬
вотных.
3. Процессы, происходящие под влиянием микроорганизмов.
Все эти процессы протекают паралельно, тесно переплетаясь и
взаимно влияя друг на друга. Поэтому определить степень участия
каждого из них в превращении органических остатков довольно
трудно.
Химические превращения, совершающиеся вне клеток живых
организмов. В живых организмах имеются различные энзимы.
После смерти организма энзимы не сразу теряют активность и яв¬
ляются причиной различных изменений, происходящих в разлага¬
ющихся растительных остатках. К числу таких изменений можно
отнести окисление некоторых ароматических соединений. Оно
происходит при участии окислительных ферментов — оксидаз и
вызывает побурение и почернение растительных остатков. Окис¬
ляются дубильные вещества, переходя в флобафены, имеющие
красный цвет, которые могут быть источником образования гуми-
новой кислоты, относящейся к группе гумусовых веществ. При¬
мерно такие же процессы наблюдаются при окислении лигнина и
ароматических аминокислот с образованием гуминовой кислоты и
гумусоподобных веществ и т. д.
С энзимами связаны и реакции соединения сахаров с амино¬
кислотами, дубильных веществ с белками, белков с лигнином.
Так, реакция соединения между моносахаридами и аминокисло¬
тами приводит к образованию черных, нерастворимых в воде со¬
единений коллоидной природы, весьма похожих на естественные
гумусовые вещества. Существенной частью этой реакции является
взаимодействие между сахаром и амидной группой. Реакция меж¬
ду белками и дубильными веществами приводит к образованию
нерастворимых продуктов, устойчивых к разложению микроорга¬
низмами.
Реакция белков с лигнином заключается во взаимном осажде-
62
нии белков и лигнина. Образующийся при этом лигнопротеино-
вый комплекс имеет сходство с гуминовой кислотой. Однако счи¬
тать эту реакцию единственным источником гумуса в почве оши¬
бочно. X,
Все перечисленные реакции способствуют образованию темно-
окрашенных продуктов полимеризации, возникающих в результа¬
те ферментативного окисления различных соединений.
Процессы превращения органических остатков при участии по¬
чвенных животных. Почва служит средой обитания для большого
числа различных животных — от простейших до млекопитающих.
В ней наиболее распространены дождевые черви, многоножки,
личинки двукрылых и жуков, взрослые жуки, моллюски, муравьи.
Число их на 1 м2 лесной почвы может достигать нескольких ты¬
сяч.
Воздействие живущих в почве животных на растительные ос¬
татки заключается в измельчении, способствующем более быстро¬
му разложению, и в перемешивании растительных остатков с ми¬
неральной частью почвы, а также в биохимической переработке
остатков, которые являются для почвенных животных пищей. Не
усвоенная животными часть остатков выбрасывается ими в виде
экскрементов, обогащенных кишечной бактериальной флорой. В
экскрементах органические вещества тесно перемешаны с мине¬
ральными частицами пищи. Экскременты почвенных животных
обогащены также доступными формами азотной и зольной пищи,
биогенным кальцитом, что улучшает ее структурность и уменьша¬
ет кислотность.
Особенно велико значение дождевых червей в превращении
органических остатков. По наблюдениям Ч. Дарвина, общее коли¬
чество почвенной массы, ежегодно пропускаемое дождевыми чер¬
вями через пищеварительный канал, может достигать 25 т/га. Об¬
щее количество органического вещества, ежегодно поедаемого и
перерабатываемого дождевыми червями, доходит до 1 т/га. В лес¬
ных почвах дождевые черви перерабатывают до 30 % и более об¬
щей массы ежегодного растительного опада. В таких случаях лес¬
ная подстилка не накапливается и к концу лета нередко почти вся
исчезает. При этом в почве образуется хорошо выраженный гуму¬
совый горизонт, в котором органическое вещество — гумус тесно
связан с минеральной частью почвы.
Важную роль в гумусообразовании играют почвенные беспоз¬
воночные животные. Возрастание численности беспозвоночных
сопровождается повышением содержания гумуса (табл. 8).
В дубовом лесу при исключении беспозвоночных процесс раз¬
ложения лесного опада проходил очень медленно. За 140 сут
при благоприятной погоде под влиянием только грибов и бакте¬
рий разложилось всего 9 % весеннего опада дуба, а при совмест¬
ном действии с почвенными животными — 55 %. В целом за год
разложение весеннего опада дуба при участии почвенных живот-
63
8. Численность беспозвоночных животных и запасы гумуса в различных почвах
Почвы
Беспозвоночные, экз/м
почвенного профиля
Гумус, т/га, в слое
0—20 см
0—100 см
Тундрово-глеевые
65
50
70
Подзолистые
116
63
101
Чернозем обыкновенный
161
137
426
Каштановые
145
99
229
Бурые и сероземы
75
—
82
ных проходило примерно в 3, а за теплый период до 6 раз быстрее.
Аналогичным было и влияние беспозвоночных на разложение
осеннего опада в сухие и влажные годы.
Процессы превращения органических остатков при участии микроор¬
ганизмов. Деятельность микроорганизмов — один из важнейших фак¬
торов разложения и превращения органических остатков в почве.
Количество микроорганизмов в почве велико. Масса живых
бактерий в слое 0—25 см доходит до 5—7 т/га. Наибольшее коли¬
чество их концентрируется в ризосфере, т. е. в прикорневой части
почвы.
В почве встречаются следующие группы микроорганизмов:
бактерии, грибы, водоросли, простейшие и ультрамикробы. Боль¬
шая часть бактерий принадлежит к гетеротрофным, т. е. требую¬
щим для своего существования готовое органическое вещество.
По отношению к кислороду бактерии разделяют на две группы:
аэробные, требующие для своего существования свободный кисло¬
род, и анаэробные, не требующие его.
Из почвенных грибов наиболее распространены плесневые
грибы и актиномицеты. Масса грибов в почве меньше, чем масса
бактерий. Грибы и актиномицеты — гетеротрофы. Будучи в боль¬
шинстве случаев аэробными организмами, они развиваются пре¬
имущественно в верхних горизонтах почвы. Наиболее благоприят¬
ная реакция среды для грибов кислая (pH 4), для актиномице-
тов — нейтральная и слабощелочная (pH 7,0—7,5).
Водоросли, встречающиеся в почве, относятся к зеленым,
синезеленым и диатомовым. По численности они могут не усту¬
пать грибам. Водорослей больше под травянистой и меньше под
хвойной растительностью. Это автотрофные организмы, создаю¬
щие органическое вещество. Но они могут жить и в глубоких сло¬
ях почвы, куда свет не доходит. В этом случае они ведут себя как
гетеротрофы.
Простейшие также в значительном количестве имеются
в почве. Пищей для них служат бактерии и частично грибы, но
они могут питаться и растительными остатками.
Для разложения и превращения растительных остатков необхо¬
димы грибы и бактерии. У этих организмов нет органов пищеваре¬
64
ния. Питательные вещества поступают в них осмотически через всю
поверхность тела, поэтому источником пищи для бактерий и грибов
могут быть только водорастворимые органические соединения, та¬
кие, как сахара и аминокислоты. Однако основная масса поступаю¬
щих в почву органических остатков состоит из нерастворимых в воде
веществ: клетчатки, лигнина, гемицеллюлоз, белков и др.
Микробы могут использовать для своего питания нера¬
створимые в воде соединения, переводя их в растворимое состоя¬
ние. Микроорганизмы осуществляют этот процесс с помощью эк¬
зоэнзимов, выделяемых ими в окружающую среду, происходит
гидролиз нерастворимых органических соединений. Например,
клетчатка в процессе гидролиза распадается на молекулы глюко¬
зы, белки — на аминокислоты, гемицеллюлозы — на пяти-шести-
атомные сахара и т. д. Продукты гидролиза растворимы в воде и
могут использоваться микробами.
Часть (до 25 %) продуктов распада расходуется микроорганиз¬
мами на построение их тел. Этот процесс называют микробным
синтезом. Другая часть продуктов гидролиза (75—80 %) расходует¬
ся микроорганизмами как энергетический материал, при окисле¬
нии которого выделяется необходимая для их жизни энергия. Не¬
большую часть этой энергии микробы используют в процессе
микробного синтеза, остальная — рассеивается в пространстве.
Процесс разложения отдельных органических соединений состоит
в следующем: клетчатка легко разлагается под влиянием микробов
в аэробных условиях до полной минерализации с образованием
углекислоты и воды. В анаэробных условиях клетчатка разлагается
также довольно быстро, причем продуктами распада являются, с
одной стороны, масляная и уксусная кислоты, с другой — водород
и метан.
Гемицеллюлозы разлагаются микроорганизмами легче и быст¬
рее, чем клетчатка. В аэробных условиях они подвергаются полно¬
му окислению до углекислоты и воды. При этом наряду с разложе¬
нием гемицеллюлоз, находящихся в отмерших растительных ос¬
татках, происходит их синтез в теле микробов. При анаэробных
условиях гемицеллюлозы разлагаются не до конца. При их разло¬
жении в большом количестве образуются органические кислоты —
муравьиная, уксусная, масляная.
Лигнин более устойчив к разложению микроорганизмами.
Часть лигнина претерпевает ряд изменений, в результате которых
образуются гуминовые вещества. Эти изменения заключаются
главным образом в окислении и дегидратации (потере воды). При
этом уменьшается число метоксильных групп и, наоборот, увели¬
чивается число фенольных, появляются карбоксильные группы.
Совокупность этих изменений — гумификация приводит к пре¬
вращению лигнина в гуминовую кислоту. Однако это не един¬
ственный путь образования гуминовой кислоты в почве, так как
не весь лигнин превращается в гуминовую кислоту.
3 Зак. 277
65
Таким образом, превращение органических остатков представ¬
ляет собой совокупность различных процессов. Это процессы раз¬
ложения до полной минерализации с образованием углекислоты и
воды, и синтез более сложных органических соединений из более
простых. Кроме того, в почве идут иные синтетические процессы,
в результате которых продукты разложения подвергаются частич¬
ному окислению, полимеризации, уплотнению, соединению друг
с другом. В итоге в почве образуются совершенно новые вещества,
не содержащиеся ни в исходных органических остатках, ни в про¬
дуктах микробного синтеза. Совокупность явлений, относящихся
к последней категории, и носит по преимуществу название про¬
цесса гумификации.
В анаэробных условиях может развиваться процесс, близкий к
процессу гумификации. Он приводит к образованию битумов и
называется процессом битумизации.
На накопление органического вещества влияет состав исход¬
ных растительных остатков. Чем больше в растительных остатках
лигнина, смол, дубильных веществ и чем меньше азота, тем мед¬
леннее происходит разложение и тем больше накапливается по-
луразложившихся остатков. На скорость разложения раститель¬
ных остатков влияют внешние условия: влажность, доступ возду¬
ха и температура. Сухие растительные остатки почти не разлага¬
ются. С увеличением влажности процесс разложения активизи¬
руется. При малой влажности наблюдается процесс гумифика¬
ции. При влажности 60—80 % скорость разложения органичес¬
ких остатков уменьшается. Однако причиной снижения скорос¬
ти разложения является не увеличение влажности, а затруднение
доступа воздуха в разлагающуюся массу. При этом начинают со¬
здаваться анаэробные условия разложения. Анаэробное разло¬
жение идет значительно медленнее, чем аэробное. Анаэробное
и аэробное разложения различаются и по составу образующихся
продуктов.
5.3. СОСТАВ ОРГАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ПОЧВЫ
В зависимости от условий скорость разложения органических
остатков может быть разной, поэтому и количество накапливаю¬
щегося в почве гумуса также будет неодинаковым. Химический
состав органического вещества почвы весьма сложен. В нем мож¬
но выделить четыре группы соединений, различающихся по про¬
исхождению:
гумусовые вещества, представляющие собой наиболее харак¬
терную и специфическую часть органического вещества почвы;
соединения, возникшие в процессе микробного синтеза и вхо¬
дящие в состав живых, а также мертвых, но еще не разложившихся
микроорганизмов;
66
органические соединения, входящие в состав неразложивших-
ся растительных и животных остатков. Их особенно много в лес¬
ных подстилках и торфах;
промежуточные продукты разложения соединений, входящих в
две предшествующие группы.
Гумусовые вещества обычно составляют от 80 до 90 % общего
количества содержащегося в почве органического вещества.
Среди гумусовых веществ различают три главные группы со¬
единений: гуминовые кислоты; фульвокислоты; гумин и ульмин
(гумусовые угли). Каждая группа объединяет близкие по составу,
строению и свойствам соединения. Все гумусовые вещества явля¬
ются высокомолекулярными соединениями циклического строе¬
ния, содержащими азот, и имеют кислотную природу.
Гуминовые кислоты. Они изучены лучше других. Их элемент¬
ный состав и структура непостоянны. Содержание углерода в гу-
миновых кислотах 52—58 %, водорода 3,3—4,8, азота 3,6—4,1 и
кислорода 34—39 %. При переходе от северных лесных почв к
южным степным уменьшается гидратация, понижается окислен-
I юсть гуминовых кислот и повышается содержание углерода.
Постоянным компонентом гуминовых кислот является азот.
Часть его представлена аминокислотами, находящимися в не¬
прочной связи с ядром гуминовой кислоты. Другая часть связана с
ядром прочно. Наличие в составе гуминовых кислот прочно свя¬
занного азота свидетельствует о том, что эти кислоты являются
продуктами конденсации полифенов, источником которых служат
дубильные вещества и лигнин с аминокислотами.
В группе гуминовых кислот выделяют бурые гуминовые кисло¬
ты, находящиеся в почве преимущественно в свободном состоя¬
нии, и черные, которые образуют соли с кальцием и магнием. Бу¬
рые гуминовые кислоты называют еще улъминовьши. Они имеют
менее конденсированное ядро и более подвижны.
По химическому строению гуминовые кислоты представляют
собой настоящие органические кислоты, т. е. соединения, в со¬
став которых входят карбоксильные группы (СООН). Таких
групп в молекуле гуминовых кислот четыре, т. е. эти кислоты яв¬
ляются четырехосновными. Молекулярная масса их около 1400.
Кроме карбоксильных гуминовые кислоты имеют три—шесть
фенольных групп (ОН), первичные и вторичные спиртовые
группы (ОН), а также метоксильные (ОСН3) и карбонильные
(СО) группы. В состав ядра молекул гуминовых кислот входят
бензольные кольца.
Гуминовые кислоты в свободном виде представляют собой
черный блестящий порошок игольчатого или зернистого строе¬
ния. При обработке водой они дают слабые коллоидные раство¬
ры буроватого цвета. Со щелочными катионами — натрием, ка¬
мнем, аммонием, литием гуминовые кислоты дают соли, малора-
i гиоримые в воде с образованием молекулярных растворов. Та-
67
кие растворы в тонком слое прозрачны, бурого цвета, а в толстом
слое непрозрачны и черного цвета. С двухвалентными катионами
кальция, бария, магния и другими, а также с трехвалентными ка¬
тионами железа и алюминия гуминовые кислоты дают соли, нера¬
створимые в воде.
Фульвокислоты. По данным Н. И. Тюрина и В. В. Пономаре¬
вой, они представляют собой настоящие органические кислоты,
относящиеся к группе оксикарбоновых кислот, содержат азот.
Элементный состав фульвокислот подзолистой почвы, по данным
В. В. Пономаревой, следующий: углерода 45,3 %, водорода 5, кис¬
лорода 47,3, азота 2,4 %. Таким образом, содержание углерода и
азота в фульвокислотах значительно ниже, а кислорода значитель¬
но выше, чем в гуминовых кислотах. Они имеют те же функцио¬
нальные группы (карбоксильные, фенольные и др.), что и гумино¬
вые кислоты, но ядро фульвокислот отличается менее выражен¬
ным ароматическим строением, а боковых радикалов у них боль¬
ше, чем у гуминовых кислот. Они менее конденсированы и имеют
более простое строение.
Фульвокислоты способны разрушать минералы, образовывать
комплексные и внутрикомплексные соединения с гидроксида¬
ми и играют существенную роль в подзолообразовании. Экви¬
валентная масса фульвокислот равна 160, т. е. вдвое ниже, чем у
гуминовых кислот. Свободные фульвокислоты имеют коллоид¬
ный характер. Степень диссоциации фульвокислот значительно
выше, чем у гуминовых кислот. Соли фульвокислот со щелоч¬
ными и щелочноземельными металлами растворимы в воде. С
алюминием и железом фульвокислоты дают соединения, нера¬
створимые в воде при нейтральной реакции, но растворяющие¬
ся при кислой или щелочной реакции раствора. В почве фуль¬
вокислоты, видимо, связаны с гуминовыми кислотами, образуя
с ними соединения типа сложных эфиров. В гумусово-иллюви¬
альных горизонтах некоторых подзолистых почв фульвокислота
закреплена в форме соединений с железом и особенно с алюми¬
нием.
Гумин и ульмин. Изучены наиболее слабо. Они являются са¬
мой инертной частью почвенного гумуса, не переходящего в ра¬
створ при обычных методах воздействия (слабые растворы угле¬
кислых или едких щелочей). Гумин представляет собой слож¬
ный комплекс, в состав которого входят гуминовые и фульво¬
кислоты, соединенные по типу сложных эфиров. Значительная
инертность гумина и ульмина объясняется их прочной связью с
минеральной частью почвы, особенно с частицами глинных ми¬
нералов, а также, возможно, высокой степенью уплотнения
(конденсации). Кроме того, в эту же фракцию органического
вещества могут входить некоторые наиболее стойкие соедине¬
ния исходных растительных остатков, например суберин, кута¬
ны, спорополенины.
68
В состав почвенного гумуса могут входить битумы. Они пред¬
ставляют собой совокупность жиров, высокомолекулярных жир¬
ных кислот, восков и смол. Битумы растворимы в спирте, бензоле
и других органических растворителях. Содержание их в почвен¬
ном гумусе 2—4 % общего количества гумуса и только в заболо¬
ченных почвах повышается до 10—20 %.
В состав органического вещества почвы входят некоторые дру¬
гие соединения растительного, животного и микробного проис¬
хождения.
Из этих соединений значение имеют лигнины, гемицеллюло¬
зы, азотные вещества — белки. В весьма малом количестве могут
содержаться низкомолекулярные продукты распада: сахара, жир¬
ные кислоты, аминокислоты и др. Однако суммарное содержание
всех этих соединений обычно не превышает 20 % общего содержа¬
ния гумуса. Итак, образование гумуса представляет собой сово¬
купность ряда биологических процессов — распада исходных
органических соединений и синтеза новых, высокомолекулярных
гумусовых соединений. Оба эти процесса идут непрерывно, в не¬
посредственном взаимодействии друг с другом и в тесной зависи¬
мости от окружающих условий.
Важнейшее качество гумуса — его коллоидность. Коллоидные,
поверхностно-активные вещества обладают комплексными (ани¬
онно-катионными) мицеллами с явным преобладанием анионных
ацидоидных свойств. Именно коллоидностью объясняется важная
роль гумуса в почвоведении и земледелии. Коллоидные поверхно¬
стно-активные вещества гумуса проявляют высокую активность
даже при предельно малой толщине адсорбционных слоев. Не¬
большие добавки гумусовых веществ к почвообразующей породе
делают ее отличающейся от чистой породы рядом новых свойств,
» том числе плодородием.
Коллоидные поверхностно-активные вещества способны ра¬
створять органические соединения, нерастворимые или малора¬
створимые в воде. При этом растворение неполярных углеводоро¬
дов происходит полностью во внутренней части мицелл, а поляр¬
ные вещества типа октанола, длинноцепочечных аминов и фено¬
лов располагаются внутри мицеллы так, что их углеводородные
цепи направлены в ядро мицеллы, а полярные группы — в водную
фазу.
Некоторые растворимые полярные вещества, такие, как глице¬
рин, сахара, и другие нерастворимые в углеводородах соединения
склонны к адсорбции на внешней поверхности мицелл.
Все это приводит к образованию чрезвычайно сложных по хи¬
мическому составу мицелл гумусовых веществ, на поверхности ко¬
торых располагается большое количество ионогенных (функцио¬
нальных) групп. Среди них преобладают карбоксильные, фенол-
шдроксильные и аминогруппы, которые и обусловливают извест¬
ные свойства гумусовых веществ почв.
69
5.4. ГУМУСОВОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВ
В различных природных условиях характер и скорость гумусо-
образования (разложение и гумификация органических остатков)
неодинаковы и зависят от ряда взаимосвязанных условий почво¬
образования. Главнейшими из них являются водно-воздушный и
тепловой режимы почв, состав и характер поступления раститель¬
ных остатков, видовой состав и интенсивность жизнедеятельности
микроорганизмов, гранулометрический состав и физико-химичес¬
кие свойства почвы.
В зависимости от водно-воздушного режима гумусообразова-
ние протекает в аэробных или анаэробных условиях.
В аэробных условиях, т. е. при достаточном количестве влаги
(60—80 % полной влагоемкости), а также при благоприятной
температуре (25—30 °С) процесс разложения органических ос¬
татков развивается усиленно. В этих же условиях интенсивно
идет минерализация как промежуточных продуктов разложе¬
ния, так и гумусовых веществ. В почве накапливается относи¬
тельно мало гумуса, но много элементов зольного и азотного
питания растений.
При постоянном и резком недостатке влаги в почве запасается
мало растительных остатков, процессы разложения и гумифика¬
ции замедляются, и гумуса накапливается немного.
В анаэробных условиях, т. е. при постоянном избытке влаги, а
также при низких температурах процесс гумусообразования за¬
медляется.
Наиболее благоприятны для накопления гумуса сочетание в
почве оптимального гидротермического и водно-воздушного ре¬
жимов и периодически повторяющиеся иссушения. В таких усло¬
виях происходят постоянное разложение органических остатков,
достаточно энергичное гумусирование их и закрепление образую¬
щихся гумусовых веществ минеральной частью почвы. Такой ре¬
жим характерен для черноземов.
Наибольший запас гумуса отмечается в мощных тучных черно¬
земах, где количество корневых остатков очень велико, а период
быстрого разложения ограничивается весной. По мере продвиже¬
ния от полосы мощных черноземов к югу и северу запасы гумуса в
почве снижаются, что объясняется главным образом изменением
климатических условий и характера растительности.
В торфяниках также наблюдаются значительные запасы орга¬
нического вещества и его консервация как результат постоянного
избыточного увлажнения.
Основные факторы эффективного гумусообразования в пахот¬
ных почвах: отвальная обработка (вспашка), которая обеспечивает
анаэробные условия для разложения растительных остатков, их
гумификации, а также преимущественное возделывание луговой
растительной формации (многолетних трав).
70
Эти положения многие десятилетия являлись теоретической
основой обработки почвы и управления гумусообразованием.
Однако исследования Н. И. Картамышева показали, что корне¬
вая система однолетних растений подвергается процессу полного
аэробного разложения, если после их уборки почва в условиях не¬
достатка влаги длительное время не обрабатывается. Если же на по¬
верхности почвы сразу после уборки однолетних растений создать
мульчирующий слой, то процессы полного разложения не происхо¬
дят. Следовательно, процесс гумусообразования в пахотных почвах
определяется в значительной степени способом обработки почвы.
По данным Г. Д. Курчевой, Е. Н. Мишустина, процесс гумусо¬
образования активно происходит и в аэробных условиях в самых
верхних (0—5 см) слоях почвы под действием почвенных беспоз¬
воночных животных. Условия для этого создает мелкая мульчиру¬
ющая обработка почвы.
5.5. АГРОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОЙ
ЧАСТИ ПОЧВЫ И ЕЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
Органическая часть почвы (кроме торфяных почв) составляет
обычно небольшую долю общей массы почвы. Но она — один из
наиболее важных и характерных компонентов почвы, и значение
ее для почвообразования и плодородия исключительно велико.
Благодаря органическому веществу почва заселяется многочис¬
ленными микроорганизмами и почвенными животными, с кото¬
рыми связаны сложнейшие разнообразные биохимические про¬
цессы. Живое вещество почвы обусловливает биологический кру¬
говорот веществ и поток энергии, благодаря которым возможно
существование жизни на суше.
Вовлечение целинной почвы в пашню приводит к резкому сни¬
жению энергосодержания в основном за счет расхода энергии
органического вещества, не связанного с минеральной частью и
не прошедшего глубоких биохимических превращений. В процес¬
се сельскохозяйственного использования постепенно устанавли¬
вается динамическое равновесие между поступлением органичес¬
кого вещества в почву и его минерализацией. Полная энергоем¬
кость характеризует максимальное количество энергии органичес¬
кого вещества, удерживаемого почвой (табл. 9).
В почве часть органического вещества очень мало или практи¬
чески недоступна для трансформации. Это органическое вещество
межпакетного пространства глинистых вторичных минералов, орга¬
ническое вещество, связанное с кальцием.
Энергопотенциал органического вещества почвы — это сумма
жергии всех его составляющих, а также энергия, которая может
(>ыть мобилизована в процессе трансформации лабильных гумусо¬
вых веществ и негумифицированного органического вещества.
71
9. Энергетическая характеристика различных почв (по Ковде и Володину)
Почва
Запас
Мощность
гумусового
горизонта, см
Удельное содержание
энергии гумусового
горизонта, ГДж/м3
гумуса,
т/га
энергии гумуса,
ГДж/га
Тундровая
40
921,8
15
0,61
Дерново-подзолистая
99
2281,6
30
0,75
Серая лесная
215
4954,7
50
0,99
Чернозем типичный
550
12674,8
100
1,27
Серо-бурая пустынная
80
1843,6
40
0,46
Луговая пойменная
300
6913,5
80
0,88
Для растений существенна та часть органического вещества,
которая наиболее доступна разложению микроорганизмами, т. е.
свежие органические остатки и промежуточные продукты распада.
Роль трудноразлагающейся части органического вещества (гу¬
муса) в питании растений как непосредственного источника пищи
менее значительна. В условиях интенсивного земледелия более
важна функция гумуса как стабилизатора физико-химических и
агрофизических свойств почвы. Гумусовые вещества и промежу¬
точные продукты разложения органических остатков активно уча¬
ствуют уже на первом этапе почвообразования — биологическом
выветривании минералов и трансформации горных пород, выхо¬
дящих на дневную поверхность. Наиболее энергично минералы
разлагаются под действием фульвокислот, так как водные раство¬
ры их обладают сильнокислой реакцией. Огромная роль принад¬
лежит гумусу в формировании профиля почвы во всех природных
зонах, причем характер этого участия в значительной степени
обусловлен составом гумусовых веществ. В тех почвах, где образу¬
ется много гумусовых кислот, формируется хорошо выраженный
гумусовый горизонт той или иной мощности с высокой поглоти¬
тельной способностью по отношению к катионам. Если почва бо¬
гата кальцием, вся масса гуминовых кислот переходит в форму не¬
растворимых в воде гуматов кальция, участвующих в создании аг¬
рономически ценной водопрочной комковато-зернистой структу¬
ры. К почвам с мощным гумусовым горизонтом, богатым
гумусовыми кислотами, относятся черноземы. Отношение гуми¬
новых кислот к фульвокислотам (Сг к :СфК) в этих почвах больше
единицы.
Если в составе гумусовых веществ много фульвокислот, то по¬
чва легко обедняется кальцием, магнием, калием и другими осно¬
ваниями, так как фульвокислоты образуют с ними растворимые
соли, мигрирующие из почвы с просачивающейся влагой. Реакция
почвы становится кислой. Таковы подзолистые почвы, краснозе¬
мы. У них отношение гуминовых кислот к фульвокислотам всегда
значительно меньше единицы.
В гумусе накапливаются и долго сохраняются все основные
элементы питания растений и микроорганизмов. При постепен¬
72
ной минерализации гумуса эти элементы переходят в минераль¬
ные формы и используются растениями. При разложении гумуса
и органических остатков выделяется большое количество диокси¬
да углерода, который поступает в припочвенные слои воздуха и
служит источником углеродного питания растений. Поэтому с
увеличением содержания гумуса в почвах урожайность сельскохо¬
зяйственных культур растет.
Контрольные вопросы и задания
1. Что представляет собой органическая часть почвы? 2. Перечислите источни¬
ки органической части почвы. 3. В чем заключаются коллоидные свойства гумуса?
4. Как изменяется содержание гумуса в почве? 5. В чем состоит значение гумуса
для почвы и растений?
Глава 6
ПОЧВЕННЫЕ КОЛЛОИДЫ
И ИХ АГРОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
•
Содержание коллоидов в почвах невелико, оно редко превыша¬
ет 30 % почвенной массы, но влияние их на свойства почвы и уро¬
вень плодородия исключительно большое.
К коллоидам относятся вещества, раздробленные до частиц
размером от 0,2 до 0,001 мкм. Окружение, в котором находятся ча¬
стицы раздробленного вещества, называется дисперсионной средой,
а само раздробленное вещество — дисперсной фазой. В целом дис¬
персионная среда и дисперсная фаза составляют дисперсную (в
данном случае коллоидную) систему. В почве функцию дисперси¬
онной среды выполняет почвенная влага, а дисперсной фазы —
раздробленные в ней твердые частицы почвы.
Типичные коллоиды — золи и гели.
6.1. СОСТАВ И СВОЙСТВА
В почвах в коллоидном состоянии могут находиться некоторые
минеральные и органические вещества. К минеральным почвен¬
ным коллоидам относятся глинистые минералы, кремнекислоты,
гидроксиды железа и алюминия, к органическим — гумусовые и
белковые вещества (табл. 10). В почвах обычно преобладают кол¬
лоиды глины и гумуса. Значительная часть почвенных коллоидов
представляет собой сложные органоминеральные комплексы гу¬
мусовых веществ с глинистыми минералами и гидроксидами же¬
леза и алюминия.
73
10. Основные почвенные коллоиды и их характеристики (по Ковде, Розанову)
* I
£ 5
гу О
S
о.
о
•е*
б
§-1
Л w
8 з
u s.
<L>
•a £
1 s у a ■
ex c о ’Э4 x
с; cj 3 5
О^ХдЯ
+
tc
&
+
ad
о
о
и
£
о
8
| К
9 О
X
о
о
я ас ч £
н о о с5
я ^ йй
ас5л
гю
sgsgs
Is'SS
Н s' &
X
о
X
с
m
О
<?
д
с
н
X X
Г о
9, £
£ £
о о
ч»✓
О (D
и- tu
О О
гм гм
X X
с с
го го
О О
ГЧ ГМ
га> г.а>
рн tu
S
5
о
о|
?§
о м
3 8.
в о
I
X
о
д ± +'
•я
г
I
о
сл
7 z о
ж I я
о я с
О О ГЧ1
и о О
I и й
55 I 1—1
PC £
в
о S
о
et
к
о
§
a
<
со оо
§л |v
дд зж
S я сх
<- 5
^ а.
Ю
©ж
о,
г-^
§v
4 ^ - R.' -
§Asv§asv о
5 0*св О, - йсб о. 5
< Q, §.< IL D.
С с С С
о 2
g £
ю £
о §
If
§ ct
с? S
' С .
VO
£
■е
О
а.
<=*
х
X
VO
о
•е
о
а
et
s
и
о>-
№
_ о
О ГМ
(N —
I I
О
о
<N
X
X
cs
е*
н
р
i х
BS-
мГ s
л
0.0
3 н
§ Ц о
а 5 s
2 I н
X § д
s 5 °«
S * S g
2 2 2 1
£ Е С о
g & &§
X &&§.
S
Я
Б о
<L> е;
sS
<D 2^-v
2^s
ca w q
о о O
о £ О
^5 X
^ S
и О S
б?
S
I
S
S
9
с*
S
О
*
о
а.
cf
S
и
о
Си
5
(D
<и
3
са
о
t=:
<и
W
S
X
^ S
Is-
О с<
S s
^ о
<и ^
ж о
2 &
£§
74
Почвенные коллоиды образуются при измельчении (дисперга-
ции) крупных (больше коллоидных) частиц, а также при укруп¬
нении (конденсации) молекулярно раздробленных (меньше кол¬
лоидных) веществ в процессе выветривания и почвообразования.
Примером диспергации может служить образование высокодис¬
персных систем глины из массивно-кристаллических горных по¬
род при выветривании, а конденсации — образование высоко¬
дисперсных систем коллоидного гумуса из молекулярно-раство-
римых органических веществ почвы. Коллоидные частицы ха¬
рактеризуются определенным строением, обладают электрическим
зарядом (мицелла электронейтральна) и свободной поверхност¬
ной энергией*.
Схематически строение мицеллы почвенных коллоидов мож¬
но представить следующим образом: ядро — твердая частица, со¬
стоящая из сгустка (множества) молекул вещества. Молекулы на
поверхности ядра при взаимодействии с почвенной влагой дис¬
социируют по типу либо кислот, отдавая в диффузный слой ка¬
тионы Н+, либо оснований, отдавая анионы ОН-, и образуют на
границе раздела между твердой и жидкой фазами почвы двойной
электрический слой. На поверхности ядра диссоциируют не все
молекулы, но чем больше их диссоциирует и чем дальше отдис-
социированные ионы отойдут от поверхности ядра, тем выше по¬
тенциал заряда мицеллы. Оставшиеся на поверхности ядра ионы
определяют заряд коллоидной частицы и называются потен-
циалопределяющими ионами. Противоположно заряженные ионы,
которые после диссоциации молекул отошли от потенциалопре-
деляющих, образуют слой компенсирующих ионов, или противо¬
ионов. Последние могут обмениваться на эквивалентное количе¬
ство однозначных по заряду ионов (катион на катион или анион
на анион) из соприкасающегося с мицеллой почвенного раство¬
ра. Различают неподвижные — неотдиссоциированные ионы и от-
диссоциированные ионы, образующие диффузный слой проти¬
воионов. Ядро со слоем потенциалопределяющих ионов называ¬
ют гранулой, со слоем неподвижных противоионов — частицей, а
со слоем отдиссоциированных противоионов (т. е. с диффузным
слоем) — мицеллой.
В зависимости от типа диссоциации знак заряда коллоидов из¬
меняется. Коллоиды, диссоциирующие по типу кислот, заряжают¬
ся отрицательно и называются ацидоидами. К ним относятся глин¬
ные минералы, кремнекислоты, гумусовые кислоты. Коллоиды,
диссоциирующие по типу оснований, заряжаются положительно и
называются базоидами. В качестве базоидов в почве выступают
гидроксиды железа и алюминия. Коллоиды, которые в зависимос¬
* Свободной поверхностной энергией называется избыточная энергия моле¬
кул поверхностного слоя.
75
ти от реакции среды (кислая — щелочная) могут диссоциировать
по типу как кислот, так и оснований и заряжаться соответственно
отрицательно или положительно, называются амфолитоидами.
Значение pH, при котором коллоид (амфолитоид) отдиссоциирует
в интрамицеллярный раствор одинаковое количество анионов и
катионов и становится электронейтральным, называется изоэлек-
трической точкой. Амфолитоидами являются почвенные белковые
вещества, гидроксиды железа и алюминия. В почвах они диссоци¬
ируют по типу оснований (базоиды) при pH соответственно мень¬
ше 7,0; 7,1 и 8,1 и по типу кислот (ацидоиды) при значениях pH
больше указанных величин. Указанные величины pH служат изо-
электрической точкой для рассматриваемых амфолитоидов.
Коллоидные системы, в частности растворы почвенных колло¬
идов (золи), обладают агрегативной устойчивостью. Причиной
такой устойчивости первичных коллоидных частиц против соеди¬
нения их в агрегаты является наличие электрического заряда, а
также гидратной (водной) оболочки: одноименно заряженные
коллоидные частицы отталкиваются, а гидратная оболочка пре¬
пятствует соединению коллоидных частиц. Водные оболочки мо¬
гут образовываться непосредственно вокруг ядра коллоидных час¬
тиц и ионов диффузного слоя. По отношению к воде коллоиды
разделяют на гидрофильные, имеющие высокую степень сродства
с водой, и гидрофобные, отличающиеся крайне низким сродством
с водой. Степень гидрофильное™ почвенных коллоидов неста¬
бильна, она зависит от времени, изменения реакции среды и вы¬
сушивания, от состава катионов диффузного слоя. Гидрофобность
проявляется в понижении смачиваемости почвенных частиц. Она
увеличивается по мере насыщения диффузного слоя катионами
тяжелых металлов. Чем выше заряд коллоидной частицы и чем
толще гидратная оболочка, тем агрегативно устойчивее коллоид¬
ный раствор. Силой, заставляющей коллоидные частицы соеди¬
няться в агрегаты, является свободная поверхностная энергия. На¬
личие значительной поверхностной энергии у коллоидных частиц
связано с их размерами (высокой дисперсностью), обусловливаю¬
щими большую общую и удельную поверхности.
Куб с длиной ребра 1 см, имеющий общую поверхность 6 см2,
при дроблении на множество кубиков до коллоидных размеров
резко (до 6 га) увеличивает общую поверхность, сохраняя неиз¬
менной массу.
А. Н. Соколовский отмечал, что наиболее важным результатом
высокой дисперсности коллоидов является создание не только
громадных поверхностей, но и колоссального количества актив¬
ных точек на них. В результате этого поверхность становится но¬
сителем огромной энергии, так как атомы и ионы, находящиеся
на поверхности тела, обладают ненасыщенным, не полностью
компенсированным силовым полем.
Свободная поверхностная энергия определяет такие важней-
76
шие свойства почвенных коллоидов, как адсорбция (поглощение
поверхностью) и каталитическое действие (ускорение химических
реакций).
6.2. ПОЧВЕННЫЙ КОЛЛОИДНЫЙ (ПОГЛОЩАЮЩИЙ)
КОМПЛЕКС, КОАГУЛЯЦИЯ И ПЕПТИЗАЦИЯ
Почвенный коллоидный комплекс (ПКК) — это совокупность всех
веществ, находящихся в коллоидном состоянии в данной почве.
Как уже отмечалось, это разнообразные глинистые коллоидно¬
дисперсные минералы, гумусовые и белковые вещества, гидрокси¬
ды кремния, железа и алюминия. Нередко почвенный коллоид¬
ный комплекс отождествляют с почвенным поглощающим комп¬
лексом, это так же неверно, как определить степень насыщеннос¬
ти почвы основаниями только по содержанию обменных катионов
кальция и магния (без учета натрия и калия). На почвенные кол¬
лоиды приходится основная доля поглотительной способности
почвы, но заметная роль в поглощении принадлежит и предколло-
идной фракции (частицы от 0,2 до 1 мкм). Размерность в 1 мкм
является границей, разделяющей почвенные частицы с ярко выра¬
женной (< 1 мкм) и слабо выраженной (> 1 мкм) поглотительной
способностью. Таким образом, почвенный поглощающий комп¬
лекс (ППК) представляет собой совокупность высокодисперсных
минеральных, органических и органоминеральных частиц твердой
фазы почвы, способных поглощать, удерживать и обменивать мо¬
лекулы, ионы, различные вещества и соединения.
Поскольку в почвах среди коллоидов преобладают ацидоиды,
ППК в целом имеют отрицательный заряд.
Коллоиды в почве могут находиться либо в состоянии коллоид¬
ного раствора — золя, либо коллоидного осадка — геля. Процесс
соединения, склеивания коллоидных частиц и образования осад¬
ка, т. е. свертывания коллоидов, переход из состояния золя в гель
называется коагуляцией, обратный процесс — пептизацией.
Коллоиды, которые после коагуляции могут пептизироваться
вновь, называют обратимыми, а саму коагуляцию — обратимой.
Коллоиды, которые не могут переходить из геля в золь, называют
необратимыми.
По отношению к воде различают гидрофобную, или обычную
(наиболее распространенную), коагуляцию и гидрофильную. При
гидрофобной коагуляции почвенных коллоидов частички дисперс¬
ной фазы, соединяясь между собой, укрупняются и выпадают в
виде рыхлого хлопьевидного осадка, отделяясь от дисперсионной
среды. Так коагулирует большинство глин, гумус, гидроксиды же¬
леза и алюминия и др.
При гидрофильной коагуляции отделение дисперсной фазы от
дисперсной среды (коллоидных частичек твердой фазы почвы от
77
почвенного раствора) не происходит, вся масса золя превращается
в гель в виде студня. Коллоидные частички, склеиваясь между со¬
бой, образуют ячеистоподобную структуру, замыкая воду (Диспер¬
сионную среду). Так могут коагулировать высокодисперсные, на¬
сыщенные натрием и сильно гидратированные бентонитовые гли¬
ны и гумусовые вещества солонца.
Схематически механизм процесса коагуляции можно предста¬
вить как нейтрализацию заряда коллоидных частиц и снижение их
гидратации, что позволит им соединяться (склеиваться) друг с
другом.
Коагуляция почвенных коллоидов может происходить под воз¬
действием ионов электролита, заряд которых противоположен по
знаку заряду потенциалопределяющих ионов коллоида (электро¬
литная коагуляция), при взаимодействии противоположно заря¬
женных коллоидов (взаимная коагуляция), промерзании и нагре¬
вании, обезвоживании спиртом, при старении (самопроизвольная
потеря воды со временем) и т. д.
Коагуляция, понижая степень дисперсности, уменьшает удель¬
ную поверхность и запас энергии в коллоидной системе. Электро¬
литная коагуляция коллоидов в почвах наиболее распространена.
Поскольку среди почвенных коллоидов резко преобладают ацидои-
ды (глины, гумус, кремнекислота), то коагуляцию почвенных кол¬
лоидов вызывает катионная часть электролита (положительный за¬
ряд катионов электролита нейтрализует отрицательный заряд анио¬
нов потенциалопределяющего слоя почвенных коллоидов).
Минимальная концентрация электролита, при которой насту¬
пает коагуляция, называется порогом коагуляции.
Разные катионы обладают неодинаковой коагулирующей спо¬
собностью. Последняя связана с валентностью и массой иона: чем
выше валентность, а при одной и той же валентности чем больше
масса катиона, тем сильнее его коагулирующее действие. Для по¬
чвенных коллоидов (глинистых минералов, гумусовых веществ,
кремнекислоты) по силе коагуляции отдельные катионы распола¬
гаются в следующий лиотропный ряд (по Гедройцу): Li+ < Na+ <
< NH4+ < К+ < Mg2+ < КГ < Са2+ < Ва2+ < La3+ < А13+ < Fe3+ <
< Th3+. Одновалентные катионы обладают меньшей коагулирую¬
щей способностью, чем двухвалентные, а двухвалентные слабее,
чем трехвалентные, коагулируют коллоиды и т. д. Одновалентный
катион натрия с массой 22,99 слабее коагулирует, чем одновалент¬
ный катион калия с массой 39,10.
Особое положение занимает катион водорода, коагулирующая
способность которого приближается к двухвалентным катионам.
Такие различия в коагулирующей силе катионов одинаковой ва¬
лентности связаны с их гидратацией: чем меньше гидратирован-
ность иона и тоньше гидратная оболочка, тем сильнее коагулиру¬
ющее действие катиона. Электролитная коагуляция в основном
обратима.
78
Большая коагулирующая сила катионов кальция, железа обус¬
ловливает коагуляцию почвенных коллоидов и оструктуривание
почв. Одновалентные катионы натрия и калия, напротив, попадая
в почву, способствуют пептизации коллоидов глины и гумуса, раз¬
рушению почвенной структуры.
Поэтому в почвах коллоиды, насыщенные одновалентными
катионами, обычно находятся в состоянии золя. Следует особо
подчеркнуть, что все катионы вызывают коагуляцию почвенных
коллоидов ацидоидов, но величина порога коагуляции столь
различна у разных катионов, что количество катионов кальция,
находящихся в диффузном слое почвенных коллоидов, доста¬
точно для коагуляции, а катионов натрия — нет. Для того чтобы
концентрация катионов натрия была выше порога коагуляции,
необходимо содержание солей натрия в почвенном растворе
примерно 1 % и более массы почвы. Это наблюдается в солон¬
чаке.
Взаимная коагуляция разноименно заряженных почвенных
коллоидов (обычно так взаимодействуют ацидоиды гумуса и
глины с базоидами гидроксидов железа и алюминия) происхо¬
дит, только когда алгебраическая сумма зарядов равна нулю,
т. е. при таком соотношении коллоидов, когда наступает равен¬
ство между величиной положительных и отрицательных заря¬
дов. В противном случае коагуляции не будет или она возможна
лишь частично.
Соотношение ацидоидов и базоидов, при котором наступает
взаимная коагуляция, называется зоной коагуляции.
На взаимную коагуляцию, устойчивость золей большое влия¬
ние оказывает реакция почвенного раствора, так как при разных
значениях pH среды диссоциация молекул на поверхности колло¬
идных частиц происходит по-разному. В кислой среде, где в ра¬
створе преобладают ионы водорода, усиливается диссоциация по
типу оснований и уменьшается заряд ацидоидов, в щелочной —
наоборот, усиливается диссоциация по типу кислот и уменьшает¬
ся заряд базоидов. Гель, образовавшийся в результате взаимной
коагуляции, называется коагелем.
При взаимной коагуляции двойной электрический слой ми¬
целл разрушается, что приводит к взаимодействию между собой
гранул и коагуляция становится необратимой.
Коагуляция почвенных коллоидов происходит и самопроиз¬
вольно под влиянием времени. Такая коагуляция называется ста¬
рением коллоидов. В почве таким образом коагулируют необратимо
гидроксид кварца, гумусовые и белковые вещества, теряя посте¬
пенно воду.
Образовавшиеся в процессе коагуляции гели представляют со¬
бой сложное по структуре (ультрамикроструктуре) образование,
которое со временем проходит ряд изменений, теряя воду и уплот¬
няясь.
79
6.3. АГРОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Количество и состав почвенных коллоидов, их состояние (золь,
гель) определяют важнейшие агрофизические, физико-химичес¬
кие свойства почвы и процессы.
Коллоиды, относящиеся к илистой фракции почвы, влияют на
ее гранулометрический состав: чем больше коллоидов, тем почва
более тяжелого гранулометрического состава, а следовательно, бо¬
лее плотная, вязкая, более влагоемкая и теплоемкая, сильнее на¬
бухает и т. д. Однако решающее влияние на агрофизические свой¬
ства почвы оказывает состояние почвенных коллоидов — золь или
гель, т. е. их скоагулированность или спептизированность.
Коллоиды находятся в почве в свободном состоянии и в виде
пленок вокруг более крупных частиц (песчинки, пылеватые от¬
дельности). При коагуляции они склеиваются сами и, как цемент,
склеивают более крупные частицы в агрегаты, оструктуривая по¬
чву. Если коагуляция необратима — структура водоустойчива.
Такая коагуляция и образование водопрочной структуры про¬
исходят под воздействием катионов кальция и железа, входящих в
диффузный слой коллоидов. Оструктуренная почва обладает бла¬
гоприятными агрофизическими свойствами.
Если почвенные коллоиды спептизированы и находятся в состоя¬
нии золя (это происходит при вхождении в диффузный слой коллои¬
дов катионов натрия и калия), то структура разрушается, почва стано¬
вится липкой и вязкой, сильно набухает во влажном состоянии, а в
сухом — очень плотной, «спекается» в крупные глыбы и дает усадку.
Зная эти закономерности, человек регулирует агрофизические
свойства почвы, насыщая коллоиды нужным для конкретных ус¬
ловий катионом (например, химическая мелиорация солонцов).
Большая удельная и общая поверхности почвенных коллоидов
сообщают почве каталитические действия, резко ускоряя ход хи¬
мических реакций. Например, образование гумуса в почве проис¬
ходит под влиянием их каталитического действия.
Свободная поверхностная энергия коллоидов, двойной элект¬
рический слой мицелл определяют поглотительную способность
почв, их буферность и физико-химические свойства. Поглощая и
задерживая ионы, целые молекулы, коллоиды влияют также на
питательный режим и в конечном итоге на уровень почвенного
плодородия.
Контрольные вопросы и задания
1. Что такое коллоид? 2. Какие вещества в почве находятся в коллоидном со¬
стоянии? 3. Опишите строение мицеллы. 4. Что такое ацидоид, базоид, амфолито-
ид? 5. Что такое почвенный поглощающий комплекс? 6. Что такое коагуляция и
пептизация, золь и гель? Назовите виды коагуляции. 7. Что называют порогом и
зоной коагуляции? 8. Каково влияние коагуляции и пептизации на агрофизичес¬
кие свойства почвы? 9. В чем заключается агрономическое значение почвенных
коллоидов?
80
Глава 7
ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ И ФИЗИКО¬
ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ
Способность почвы поглощать различные вещества известна
давно. Изучению этого явления посвящены многие работы отече¬
ственных и зарубежных ученых (Гедройц, Вигнер, Маттсон, Га-
пон, Соколовский, Тюлин, Ремезов, Антипов-Каратаев, Горбунов
и др.).
Основоположником современного учения о поглотительной
способности почвы считается К. К. Гедройц.
7.1. ПОНЯТИЕ О ПОГЛОТИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ПОЧВЫ
И ЕЕ ВИДЫ
Поглотительной способностью называется способность почвы
поглощать из окружающей среды и удерживать различные веще¬
ства, частицы, молекулы, ионы, микроорганизмы.
Поглощение определяют главным образом почвенные коллои¬
ды и частицы предколлоидной фракции (< 1 мкм).
Согласно К. К. Гедройцу различают пять видов поглотительной
способности почвы: механическую, физическую (аполярную), фи-
зико-химическую (обменную), химическую и биологическую.
Механическая поглотительная способность. Под механической
поглотительной способностью понимают свойство почвы как по¬
ристого тела задерживать в своей толще твердые частицы, диаметр
которых больше диаметра ее пор. Почва может задерживать и бо¬
лее мелкие частицы, если они попадают в искривление пор или в
замкнутые поры. Механическое поглощение не является сорбци¬
онным процессом. Его величина (емкость) зависит главным обра¬
зом от гранулометрического состава и сложения почв. Примером
механической поглотительной способности может служить погло¬
щение взвешенных в фильтрующейся через почву оросительной
воде илистых частичек, что наблюдается при кальматировании ка¬
налов и водохранилищ.
Физическая (аполярная) поглотительная способность. Это спо¬
собность почвы поглощать целые молекулы поверхностью дис¬
персных, преимущественно коллоидных частиц, т. е. поглощение
поверхностью — адсорбция. Чем больше в почве коллоидных час¬
тиц и чем они дисперснее, тем выше физическая поглотительная
способность. Физически или аполярно поглощаются водяной пар,
молекулы газа, а также твердых веществ, целые бактерии. Энергия
поглощения газов и паров снижается в следующей последователь¬
81
ности: водяной пар, NH3, С02, 02, N2. Примером физического
поглощения может служить гигроскопическая вода — это молеку¬
лы воды, адсорбированные вокруг коллоидных частиц почвы.
Таким образом, физическая поглотительная способность осно¬
вана на свойстве почвы изменять концентрацию молекул различ¬
ных веществ на поверхности тонкодисперсных частиц. Молеку¬
лярная сорбция бывает положительной и отрицательной. Молеку¬
лы, притягивающиеся к поверхности высокодисперсных частиц,
испытывают положительную физическую адсорбцию. Это в основ¬
ном органические кислоты, алкалоиды, высокомолекулярные
органические соединения. Молекулы, не увеличивающие свою
концентрацию на поверхности высокодисперсных частиц, испы¬
тывают отрицательную физическую адсорбцию. Это многие мине¬
ральные соли, кислоты, щелочи, например нитраты, хлориды. От¬
рицательная физическая адсорбция приводит к тому, что почва их
не поглощает, а из сорбированной воды они перемещаются в не-
сорбированную, свободную воду, увеличивая в ней свою концент¬
рацию. Физическая поглотительная способность имеет большое
экологическое значение, так как положительно сорбирует не
только молекулы воды, но и молекулы газов и органических со¬
единений, в том числе различных пестицидов, способствуя их зак¬
реплению и дальнейшему разложению.
Физико-химическая (обменная) поглотительная способность. Это
способность почвы поглощать преимущественно катионы в ре¬
зультате эквивалентного обмена катионов, находящихся в почвен¬
ном растворе, на катионы диффузного слоя коллоидов.
Реакция обмена может быть представлена следующей форму¬
лой:
Са^+
[nnK]Mg2+ + 5NaCl-> [nnK]5Na+CaCl2 + MgCl2 + HC1.
н+
Поглощение преимущественно катионов обусловлено тем, что
у большинства почв в поглощающем комплексе преобладают аци-
доиды (отрицательно заряженные коллоиды), в диффузном слое
которых в качестве противоионов находятся катионы, способные
к эквивалентному обмену с катионами интрамицеллярного по¬
чвенного раствора.
В почвах, где в поглощающем комплексе преобладают положи¬
тельно заряженные коллоиды (базоиды), имеющие в качестве
противоионов анионы, обменно поглощается анионная часть
электролитов. Это кислые обогащенные полутораоксидами железа
и алюминия почвы субтропиков (например, ферраллитные и ал-
литные почвы), в которых наряду с поглощением катионов актив¬
но проходит обменное поглощение анионов. Следует отметить,
что обменно-поглощенные катионы и анионы вследствие их
82
аморфных замещений, хемосорбций и других процессов могут
закрепляться необменно. Особенно активно необменно поглоща¬
ются катионы калия и аммония.
Физико-химическое, или обменное, поглощение имеет ряд за¬
кономерностей .
1. Поскольку поглощающий (коллоидный) комплекс в целом
заряжен отрицательно, обменно поглощаются преимущественно
катионы.
2. Обмен катионов почвенного раствора на катионы диффузно¬
го слоя коллоидов происходит в строго эквивалентном количестве
(например, двухвалентный катион кальция будет поглощен в об¬
мен на два одновалентных катиона водорода).
3. Реакция обмена катионов происходит, как отмечал К. К. Гед¬
ройц, исключительно быстро (за первые 3—5 мин сорбируется до
85 % катионов), хотя для установления динамичного равновесия
между катионами почвенного раствора и диффузного слоя необ¬
ходимо около 1—3 сут.
4. Энергия обменного поглощения различных катионов поч¬
венным коллоидным комплексом зависит от валентности, а при
одинаковой валентности — от атомной массы иона. Энергия по¬
глощения и закрепления катиона в ППК возрастает соответствен¬
но с увеличением валентности и атомной массы. Энергия погло¬
щения определяется также радиусом иона: чем меньше радиус,
тем плотнее заряд и больше гидратированность иона, а соответ¬
ственно слабее энергия поглощения.
Это выражает следующий ряд разновалентных катионов: Li+ <
< Na+ < К+ < NH4+ < Cs+ « Mg2+ < Ca2+ « Al3+ < Fe3+. Измене¬
ние энергии поглощения катионов одной и той же валентности в
зависимости от атомной массы: одновалентные — Li < Na < NH4 <
< К < Pb, двухвалентные — Mg < Са < Со < Cd, трехвалентные —
А1 < Fe. Таким образом, одновалентные катионы натрия и калия
поглощаются и удерживаются почвой слабее, чем двухвалентные
катионы кальция и магния, а двухвалентные, в свою очередь, сла¬
бее, чем трехвалентные железа и алюминия. Особое место занима¬
ет ион водорода, который интенсивно поглощается и сорбируется
аномально прочно благодаря малым размерам и способности да¬
вать слабодиссоциирующие соединения с рядом анионов.
5. Интенсивность поглощения катионов зависит от концентра¬
ции реагирующего с почвой раствора, а при одинаковой концент¬
рации — от количества раствора. Прямой зависимости здесь нет,
но чем ниже концентрация раствора, тем более активно поглоща¬
ются из него катионы. При этом основная масса катионов погло¬
щается обменно из первых порций взаимодействующего с почвой
раствора.
6. Поглощение и закрепление катионов зависят не только от
характера ионов, но и от свойств самой почвы (ППК). А. Н. Соко¬
ловский обнаружил значительное различие в свойствах коллоид¬
83
ного комплекса чернозема и солонца, в частности особую «жад¬
ность» солонца к двухвалентным катионам. Е. Н. Гапон выделил в
почве как сорбенте пять активных групп:
О
О
1) Si
2) С-
/
\
О
О
\
\
/
5) Fe-0-(M
\
В зависимости от реакции среды (3, 4 и 5-я группы активны
при pH > 7) поглощение катионов различными группами может
проходить с разной активностью и одновременно. Почва — слож¬
ный полифункциональный сорбент, и поглощение ионов может
идти одновременно по нескольким типам взаимодействия, разгра¬
ничить которые крайне сложно.
Химическая поглотительная способность (хемосорбция). Это по¬
глощение преимущественно анионов в результате образования
труднорастворимых соединений в процессе взаимодействия раз¬
личных компонентов почвенного раствора. В качестве примера
хемосорбции обычно приводят поглощение аниона РО|~ в про¬
цессе образования труднорастворимых солей с катионами кальция,
железа и алюминия почвы.
[Почва]—»Са2++2Са(Н2Р04)2 ->[Почва]->4Н+ +Са3(Р04)2-
Данный процесс перевода водорастворимого фосфорного удоб¬
рения в труднорастворимый фосфат кальция с образованием но¬
вой твердой фазы (ретроградация суперфосфата) относится к пер¬
вому наиболее распространенному виду хемосорбции.
Вторым видом химического поглощения является осадочная сор¬
бция фосфатов на поверхности почвенных частиц при взаимодей¬
ствии анионов с катионами, находящимися в поглощенном состоя¬
нии, например на поверхности гидроксидов железа и алюминия.
[А1(ОН)3]п + СаНР04-> [АКСВД,,-, +
+ А1Р04 + Н20 + Са2+ + 20Н-.
Третий вид химического поглощения выделяют как комплек-
Осадок
84
сообразовательную сорбцию. К ней относят алюмосиликатно-гу-
мусово-железистые комплексы.
\/
Si—
пСГ
О
А1-
0
оос соон
\1 \/
А1 R
'1\/\
+ Fe(OH)2+ ■
ОН
ОН
Si-
/\
J0~
\/
Si-
О
А1—
О
Si-
/\
ООС соо ОН Н20
\ / \ / \ I /
А1 R Fe
/1Ч0/Ч0/1ЧН0
он он 2
К четвертому виду химического поглощения относят образова¬
ние при хемосорбционном и адгезионном взаимодействии орга¬
номинеральных коллоидов или сорбционного гумусового комп¬
лекса (адгезия — склеивание, или слипание, поверхностей сопри¬
касающихся друг с другом веществ различных состава и строения).
Этот вид поглощения лежит в основе прочного склеивания пле¬
нок гумусовых веществ с поверхностью минеральных коллоидов.
Особо следует отметить поглощение фосфатов с помощью ме¬
ханического захвата их аморфным кремнеземом. Этот процесс на¬
зывают окклюдированием.
85
Химическая поглотительная способность приводит к формиро¬
ванию труднорастворимых химических образований типа солей и
комплексных минеральных и органоминеральных соединений,
снижая доступность растениям ряда элементов в почве, особенно
фосфора.
Биологическая поглотительная способность. Это поглощение по¬
чвенными микроорганизмами и корнями растений различных ве¬
ществ из почвенного раствора и воздуха. Например, поглощение азо¬
та из воздуха свободноживущими азотфиксаторами и клубеньковы¬
ми бактериями, биогенных элементов корнями растений и пр. При
отмирании почвенной биоты и растений накопленные в них элемен¬
ты остаются в почве. Биологическая поглотительная способность ле¬
жит в основе малого биологического круговорота веществ и энергии.
7.2. ЕМКОСТЬ ПОГЛОЩЕНИЯ И СОСТАВ ОБМЕННО¬
ПОГЛОЩЕННЫХ КАТИОНОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ПОЧВ
Под емкостью поглощения К. К. Гедройц понимал максималь¬
ное содержание катионов, которое может удержать почва в обмен¬
но-поглощенном состоянии. В настоящее время эту величину на¬
зывают емкостью катионного обмена (ЕКО), она выражается в
миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы. Наряду с емкостью ка¬
тионного обмена существует понятие «сорбционная емкость по¬
чвы», которое включает максимальное количество веществ, сор¬
бируемых почвой. Это связано с тем, что сорбция различных ве¬
ществ, катионов может идти параллельно по разным видам по¬
глощения (обменная сорбция, необменная сорбция, комплексооб-
разование и т. д.), поэтому сорбционная емкость может достигать
очень больших значений.
Емкость катионного обмена подразумевает строго физико-хи¬
мическое эквивалентное поглощение катионов. Она зависит от
количества и качества коллоидов (органические, минеральные,
степень дисперсности), реакции почвенного раствора, влияющей
на заряд коллоидных частиц, и характера катионов. При увеличе¬
нии степени дисперсности, количества коллоидно-дисперсных
минералов группы монтмориллонита с расширяющимися меж-
плоскостными пространствами, возрастании ионизации функцио¬
нальных групп гумусовых веществ и глинистых минералов, увели¬
чивающих отрицательный заряд коллоидных частиц, емкость ка¬
тионного обмена возрастает. Для получения стабильных результа¬
тов принята стандартизация метода определения ЕКО. В
настоящее время емкость катионного обмена определяют в почвах
по количеству поглощенного иона Ва2+ (нейтральный катион, ко¬
торого в почве крайне мало) при pH 6,5. В зависимости от типа
почвы емкость катионного обмена может варьировать в следую¬
щих пределах (Кауричев).
86
Почва
ЕКО, мг' экв/100 г почвы
Дерново-подзолистая:
песчаная
среднесуглинистая
глинистая
3-6
10-20
15-25
15-30
Серая лесная среднесуглинистая
Чернозем:
типичный тяжелосуглинистый
южный суглинистый
30-70
20-50
20-40
13-25
Светло-каштановая суглинистая
Краснозем суглинистый
8-20
Серозем типичный суглинистый
Состав обменно-поглощенных катионов в разных почвах нео¬
динаков и зависит от факторов и типа почвообразования, характе¬
ра сельскохозяйственного использования почвы, степени ее
окультуренности и т.д.
В поглощающем комплексе всех почв обязательно присутствие
кальция и магния. В почвах галогенного ряда при осолонцевании
значительное место среди обменно-поглощенных катионов зани¬
мает натрий, в кислых почвах подзолистого, ферраллитного типов
почвообразования — ионы водорода и алюминия. Для черноземов
характерно резкое преобладание в составе обменно-поглощенных
катионов ППК кальция и магния. Следует отметить, что в почве
имеются практически все катионы, необходимые для роста и раз¬
вития растений, но содержание их невелико. Основными насыща¬
ющими ППК катионами являются кальций, магний, калий, на¬
трий, водород, алюминий, аммоний. Именно их и определяют
при характеристике почв.
Сумму обменно-поглощенных катионов кальция, магния, ка¬
лия и натрия называют суммой обменных оснований. ЕКО пред¬
ставляет собой сумму обменных оснований (S) плюс сумма об-
менно-поглощенных водорода (Н+) и алюминия (АР+). Если
почва не содержит в поглощенном состоянии водород или во¬
дород и алюминий, ее называют насыщенной основаниями, если
содержит — ненасыщенной. Степень насыщенности почвы осно¬
ваниями (%)
где 5—сумма обменно-поглощенных оснований, мг-экв/100 г почвы; Г—ем¬
кость катионного обмена (S + Н+), мг • экв/100 г почвы.
Таким образом, степень насыщенности почвы основаниями
представляет собой выраженное в процентах количество основа¬
ний по отношению к общей сумме обменных катионов (включая
водород и алюминий), находящихся в ППК.
Влияние обменно-поглощенных катионов на генетические и
агрономические свойства почв исключительно велико и различно.
■S-100
87
Наиболее ценным с агрономической точки зрения является кати¬
он кальция, который, способствуя коагуляции почвенных коллои¬
дов, обусловливает закрепление гумуса и образование водопроч¬
ной агрономически ценной зернисто-комковатой структуры, сле¬
довательно, и благоприятные агрофизические свойства. Кальций
способствует созданию физически уравновешенного почвенного
раствора, благоприятствуя жизнедеятельности полезных почвен¬
ных микроорганизмов и растительности, блокирует поступление в
растение тяжелых металлов, радиоактивных и фитотоксичных
элементов, усредняет реакцию среды.
Именно поэтому наиболее плодородные, высокогумусирован-
ные почвы (черноземы) содержат в ППК до 98—99 % обменно-по¬
глощенного кальция.
Катионы водорода, а также водорода и алюминия обусловлива¬
ют кислую реакцию почвенного раствора и разрушение (кислый
гидролиз) почвенного тела, в результате чего затрудняется аккуму¬
ляция гумуса, ухудшаются агрофизические свойства почвы. Зна¬
чительное количество обменно-поглощенного водорода и под¬
вижного алюминия содержат ненасыщенные основаниями кислые
подзолистые и дерново-подзолистые почвы, а также желтоземы и
красноземы. Главным условием повышения плодородия этих почв
является замена обменно-поглощенных катионов водорода (водо¬
рода и алюминия) на катионы кальция.
Содержание в ППК определенного количества (более 3—5) ЕКО
обменных натрия и калия вызывает подщелачивание раствора и
осолонцевание почвенной массы (пептизация коллоидов, разруше¬
ние структуры, образование корки, плотного слитого солонцового
горизонта). Подобный эффект наблюдается и при повышенном со¬
держании в ППК катионов магния, особенно в сочетании с натри¬
ем. Насыщенные магнием и натрием почвы малоплодородны, это
солонцы и почвы различной степени солонцеватости, особенно ха¬
рактерные для зоны сухих степей и полупустынь. Улучшение этих
почв и повышение их плодородия также требуют замены обменно¬
поглощенных катионов натрия на катионы кальция.
А. Н. Соколовский, учитывая исключительно благоприятные
действия катионов кальция на почву, а также то, что среди насы¬
щенных основаниями почв встречаются низкоплодородные, тре¬
бующие химической мелиорации почвы солонцового ряда, пред¬
ложил разделить почвы не только на насыщенные и не насыщен¬
ные основаниями, но и на насыщенные и не насыщенные кальци¬
ем. Степень насыщенности кальцием (КСа) определяется анало¬
гично степени насыщенности основаниями (У), т. е.
где 6са — количество обменно-поглощенного кальция в ППК, мг • экв/100 г поч¬
вы, Т — емкость катионного обмена, мг • экв/100 г.
Выделение насыщенных и не насыщенных кальцием почв имеет
важное агрономическое значение, так как четко разделяет почвы на
нуждающиеся и не нуждающиеся в химической мелиорации. А. Н. Со¬
коловский назвал кальций стражем почвенного плодородия.
Знание состава обменно-поглощенных катионов позволяет аг¬
роному выработать конкретные приемы эффективного повыше¬
ния плодородия почв.
7.3. КИСЛОТНОСТЬ И ЩЕЛОЧНОСТЬ ПОЧВ
Реакция почвы определяется наличием и соотношением в по¬
чвенном растворе водородных (Н+) и гидроксильных (ОН-) ионов.
В дистиллированной воде концентрация ионов водорода и гид¬
роксила, образующихся при слабой диссоциации, равна и ее реак¬
ция нейтральна. Когда концентрация ионов водорода выше, чем
концентрация гидроксильных ионов, раствор приобретает кислую
реакцию, при обратном соотношении — щелочную. Реакция по¬
чвенного раствора характеризуется pH — показателем концентра¬
ции водородных ионов, представляющим собой отрицательный ло¬
гарифм активности водородных ионов в растворе (при pH 7 реак¬
ция нейтральная, при pH < 7 — кислая, при pH > 7 — щелочная).
Реакция почвы зависит от многих факторов, и прежде всего от хи¬
мического состава, состава обменно-поглощенных катионов, на¬
личия солей, органических и минеральных кислот, жизнедеятель¬
ности организмов.
Под кислотностью почвы понимают ее способность подкислять
почвенный раствор имеющимися в почве кислотами и обменно-по-
глощенными катионами водорода, а также алюминия, способного
при вытеснении из ППК образовывать гидролитически кислые соли.
В зависимости от реакции почвенного раствора различают стро¬
го определенные уровни кислотности и щелочности (табл. 11).
11. Уровни кислотности и щелочности почв (по Кауричеву)
pH*
Почва по уровню кислот¬
ности или щелочности
< 4,5
Сильнокислая
4,6-5,0
Кислая
5,1-5,5
5,6-6,0
Слабокислая
Близкая к нейтральной
6.1-7,1
7.2-7,5
Нейтральная
Слабощелочная
7,6-8,5
>8,5
Щелочная
Сильнощелочная
Название почв
Болотные, болотно-подзолистые, подзо¬
листые, красноземы, тропические
Подзолистые, дерново-подзолистые, крас¬
ноземы, тропические
То же
Окультуренные дерново-подзолистые и
красноземы, серые лесные
Серые лесные, черноземы
Черноземы южные, каштановые, серозе¬
мы с признаками солонцеватости
Солонцы, солончаки
Содовые солонцы, солончаки
: Для кислых почв — вытяжка 1 н. КС1, для щелочных — водная.
89
Различают актуальную (активную) и потенциальную (пассив¬
ную) кислотности.
Актуальная кислотность обусловлена наличием ионов водорода
в почвенном растворе. Определяется она в водной вытяжке (при
соотношении почва: вода 1:2,5) или почвенной пасте значением
pH (pH водной вытяжки, рНН2о). Обусловлена актуальная кислот¬
ность находящимися в почвенном растворе органическими и ми¬
неральными кислотами, гидролитически кислыми солями, С02.
Потенциальная кислотность обусловлена ионами водорода и
алюминия, находящимися в обменно-поглощенном состоянии в
ППК. В зависимости от того, как будут вытеснены эти ионы из
почвы, потенциальную кислотность подразделяют на обменную и
гидролитическую.
Обменная кислотность — это та часть потенциальной кислотно¬
сти, которая определяется при взаимодействии с почвой раствора
гидролитически нейтральной соли КС1. При этом катион калия
вытесняет из ППК обменно-поглощенные катионы, среди кото¬
рых водород, алюминий и железо подкисляют солевую вытяжку,
образуя кислоту (НС1).
Схематически это можно представить следующим образом:
Н~* К+
[ППК] Al£ + 7КС1—»[ППК] ЗК+ + НС1+А1С13+ FeCl3,
AICI3 + ЗН20 -> А1(ОН)3 + ЗНС1,
FeCl3 + ЗН20 -> Fe(OH)3 + ЗНС1.
Уровень обменной кислотности определяется значением pH
солевой вытяжки (pH солевой вытяжки, pHKci)- Отмечено, что
при рНка < 4 почвенная кислотность обусловлена в основном об¬
менным водородом, а при pH 4,0—5,5 — обменным алюминием. В
кислых почвах, имеющих ион водорода в ППК, обменная кислот¬
ность всегда больше актуальной, т. е. величина рНКС| меньше ве¬
личины рНн2о-
Гидролитическая кислотность — это та часть потенциальной
кислотности, которая определяется при взаимодействии с почвой
раствора гидролитически щелочной соли CH3COONa с pH 8,2. В
этом случае катион натрия вытесняет обменно-поглощенный во¬
дород, алюминий и другие катионы в процессе эквивалентного
обмена. При этом щелочная реакция раствора соли уксуснокисло¬
го натрия способствует более интенсивному вытеснению из ППК
обменно-поглощенных катионов.
[ППК]“з+ + 4CH3C00Na+3H20->[nnK]^ +
+А1(ОН)3+4СН3СООН.
90
Гидролитическая кислотность выражается в мг-экв. Н+/100г
почвы.
Гидролитическая кислотность больше обменной. Значение
гидролитической кислотности учитывают при расчете доз извести
для известкования кислых почв, а также при определении степени
насыщенности основаниями.
Аналогично почвенной кислотности различают актуальную и
потенциальную щелочность почвы. Актуальная щелочность обус¬
ловлена содержанием в почве гидролитически щелочных солей,
это преимущественно карбонаты щелочных и щелочноземель¬
ных металлов: сода, поташ, гидрокарбонаты кальция и магния и
др. [Na2C03, K2C03, NaHC03, KHC03, Mg(HC03)2, Са(НС03)2,
MgC03]. Определяется актуальная щелочность значением pH
водной вытяжки или путем титрования водной вытяжки кисло¬
той с последующим выражением результатов в мг • экв/100 г по¬
чвы.
Потенциальная щелочность определяется содержанием обменно¬
поглощенного катиона натрия, который, переходя в раствор, под¬
щелачивает его.
[ППК]^1 + Са (НСО з )2 J=t [ППК 2NaHC03.
Потенциальную щелочность отдельно не оценивают и щелоч¬
ность почвы выражают по значению актуальной щелочности. При
мелиорации солонцеватых и засоленных почв оценка щелочности
почвы — одно из условий, учет которого необходим для эффек¬
тивного повышения почвенного плодородия.
7.4. БУФЕРНОСТЬ ПОЧВ
Под буферностью почвы понимают ее способность как поли-
функциональной системы противостоять изменению концентра¬
ции почвенного раствора, особенно ее щелочно-кислотного и
окислительно-восстановительного состояния. Буферные свойства
почвы связаны с процессами физико-химического (обменного)
поглощения ионов, перехода различных соединений в ионные
или молекулярные формы, с нейтрализацией и выпадением в оса¬
док вновь образующихся соединений. В основном буферность по¬
чвы определяется качеством ее твердой фазы, однако механизм
работы буферных систем почвы весьма разнообразен и может об¬
ходиться без вовлечения элементов твердой фазы. Наиболее про¬
стым примером проявления буферное™ почв является нейтрали¬
зация попадающих в почву кислых и щелочных соединений в ре¬
зультате реакции обмена между ионами почвенного раствора и ка¬
тионами ППК:
91
при подкислении
[ППК]а2+ + 2С1 —> [ППК]^+ + СаС12
при подщелачивании
Н О
[ППК]Н+ + NaHC03 -> [ППК]№+ + Н2С03 2
4 С02 т
Изменение концентрации почвенного раствора проявляется
при внесении в почву в виде удобрений водорастворимых солей,
которые локально (гранулы) могут создавать токсичные для расте¬
ний концентрации. Благодаря буферное™ почв это отрицательное
действие высоких концентраций блокируется. В целом чем боль¬
шей емкостью поглощения обладает почва, тем выше ее буферная
способность. Наименьшая буферность свойственна песчаным по¬
чвам и пескам. Сравнительная характеристика буферности основ¬
ных типов почв представлена в таблице 12.
12. Буферность основных типов почв в сравнении с песками (по Ковде)
Почвы
Буферность
кислотная
щелочная
Пески
1
1
Слабоподзолистые
2-3
5-8
Черноземы и серые лесные
5-8
2-3
Каштановые
8-10
2
Солонцеватые
10
1
Красноземы и подзолы
1-2
10
Величина буферности почв зависит от содержания почвенных
коллоидов (чем больше коллоидов, тем выше буферность), их ка¬
чества (чем больше гумусовых веществ, глин группы монтморил¬
лонита, минеральных коллоидов с широким отношением кремне¬
зема к глинозему, тем буферность выше), состава обменно-погло¬
щенных катионов (наличие в ППК катионов кальция, магния, ка¬
лия, натрия препятствует подкислению почв, а катионов водорода,
алюминия — подщелачиванию).
7.5. ПРИНЦИПЫ ХИМИЧЕСКОЙ МЕЛИОРАЦИИ ПОЧВ
Почвы, в коллоидном комплексе которых значительное коли¬
чество занимают катионы водорода и алюминия (кислые почвы)
или натрия (щелочные почвы), отличаются плохими агрономи¬
ческими свойствами и нуждаются в химической мелиорации.
92
Для улучшения почв необходимо обменно-поглощенные кати¬
оны Н+, Al3+, Na+ заменить на катионы кальция, которые, во-
первых, снизят кислотность кислых почв подзолистого типа поч¬
вообразования и уменьшат щелочность солонцовых почв, во-вто¬
рых, закрепят гумусовые вещества и другие коллоиды, сформиру¬
ют агрономически ценную водопрочную структуру и улучшат
агрофизические свойства почвы, в-третьих, повысят биологичес¬
кую активность почв, улучшая в целом и питательный режим рас¬
тений. Обогащение кальцием нуждающихся в улучшении почв на
практике осуществляют при помощи известкования и гипсования.
Известкование — это прием внесения извести, доломитовой
муки, дефеката и других известковых материалов на кислых под¬
золистых и дерново-подзолистых, а также на серых и бурых лес¬
ных почвах. Замена водорода и алюминия в ППК на кальций про¬
исходит по следующей схеме:
[ППК]Н+3+ + 2СаС03 + ЗН20^ [ППК]^ + А1(ОН)3 +
*Н20
+ 2H2C03<f
ЧС02|
Образующаяся при этом слабая угольная кислота легко распа¬
дается на воду и диоксид углерода.
Известкование как прием улучшения кислых лесных почв из¬
вестно давно. Помимо перечисленного положительного влияния
на почву оно, устраняя избыточную кислотность, также снижает
подвижность и токсичность алюминия, повышает эффективность
удобрений. Расчет доз извести или известкового материала про¬
водят по гидролитической кислотности, исходя из того, что на
1мг • экв. гидролитической кислотности (т. е. на 1 мг • экв. Н+) в
100 г почвы требуется внести 1 мг • экв. катионов кальция, или
0,02 г Са2+. Отсюда ведут пересчет на количество конкретного ме¬
лиоранта (известкового материала), требуемого для нейтрализа¬
ции гидролитической кислотности в пахотном слое на 1 га. При¬
мерные дозы извести могут быть рассчитаны при совместном
учете гранулометрического состава почв и pH солевой вытяжки
(табл. 13).
Гипсование — это внесение гипса и фосфогипса на щелочных
солонцеватых почвах и солонцах для замены натрия на кальций.
[ППК]^1 + CaSO 4 -»[ППК ] а2+ + Na2S04.
Кальций, входя в коллоидный комплекс солонцовых почв,
обусловливает коагуляцию почвенных коллоидов, улучшает агро¬
физические и химические свойства, а вытесненный натрий обра-
93
13. Дозы извести в зависимости от рНка и гранулометрического состава почвы,
т/га (по Панникову, Минееву)
pH солевой вытяжки
Гранулометрический состав
< 4,5 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4-5,5
Легкосуглинистый
Среднесуглинистый
Тяжелосуглинистый
Глинистый
Песчаный
Супесчаный
2.5 2,1 1,6 1,3 1,0 0,6
3.5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,1
4.5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0
5.5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0
7.0 6,5 6,0 5,5 5,5 4,5
8.0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5
зует с анионом S0 4“ гидролитически нейтральную и хорошо ра¬
створимую соль. В результате снижается щелочность почвенного
раствора, а натрий вымывается. Расчет доз гипса для мелиорации
солонцовых почв проводят по содержанию обменно-поглощенно¬
го натрия аналогично расчету доз извести по содержанию водоро¬
да (гидролитическая кислотность) с той лишь разницей, что коли¬
чество кальция определяют на полное вытеснение обменно-по-
глощенного водорода, а для натрия за исключением 5 % от емкос¬
ти поглощения (ЕКО).
Согласно установившемуся мнению, на кислых почвах нельзя
применять для мелиорации гипс, а на солонцеватых щелочных из¬
весть, поскольку в первом случае будет образовываться свободная
серная кислота, а во втором — сода. Однако действие кальция при
гипсовании и известковании не ограничивается простой нейтра¬
лизацией кислотности или щелочности. Одно из решающих его
воздействий — это улучшение агрофизических и биологических
свойств почвы, поэтому применение кальцийсодержащих соеди¬
нений в форме извести и гипса дает высокий положительный эф¬
фект во всех случаях. Очень эффективно совместное применение
гипса и известковых материалов на различных типах почв — кис¬
лых, нейтральных, щелочных, особенно на дерново-подзолистых
и серых лесных (Муха; Гринченко).
Для химической мелиорации щелочных почв помимо гипсова¬
ния нередко используют кислованйе — внесение пиритных огар¬
ков, кислот и т.д.
1.Что такое поглотительная способность почвы? Какие виды поглотительной
способности почвы вы знаете? 2. Что такое почвенный поглощающий комплекс и
емкость катионного обмена? 3. Охарактеризуйте состав обменно-поглощенных
катионов различных типов почв. 4. Назовите почвы, насыщенные и не насыщен¬
ные основаниями, кальцием. 5. Охарактеризуйте почвенную кислотность. Чем
обусловлена форма кислотности? 6. Что такое химическая мелиорация почв, ка¬
ково ее агрономическое значение?
Контрольные вопросы и задания
Глава 8
АГРОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
И СТРУКТУРА ПОЧВЫ
•
Агрофизические факторы и структура почвы — важнейшие ус¬
ловия ее плодородия. Они не обеспечивают растения ни одним из
элементов плодородия, необходимых для их роста, однако могут
изменять развитие растений. Поэтому знание агрофизических ха¬
рактеристик почвы и умение их регулировать необходимы для
расширенного воспроизводства плодородия почв и роста уро¬
жайности сельскохозяйственных культур.
8.1. ОБЩИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ
ПОКАЗАТЕЛИ ПОЧВ
Физические свойства почвы подразделяются на общие и физи¬
ко-механические.
К общим физическим свойствам почвы относятся плотность
твердой фазы, плотность и пористость (скважность), к физико¬
механическим — пластичность, липкость, набухание, усадка, связ¬
ность, твердость и сопротивление при обработке.
Плотность твердой фазы почвы — это отношение массы ее твер¬
дой фазы к массе воды в том же объеме при 4 °С. Различные типы
почв и даже отдельные почвенные горизонты имеют разную плот¬
ность твердой фазы. Величина плотности твердой фазы почв зави¬
сит от их минералогического состава и содержания органических
компонентов. Например, плотность твердой фазы гипса 2,3 —
2,35, лимонита — 3,5 — 4, органических компонентов (торф, рас¬
тительные остатки) 1,25 — 1,8. В зависимости от вида минералов,
их количества и органических компонентов, входящих в твердую
фазу почвы, определяют ее плотность. Плотность твердой фазы
минеральных почв составляет 2,4 — 2,8. Бедные органическим ве¬
ществом дерново-подзолистые почвы имеют плотность твердой
фазы 2,65 — 2,7, а богатые органическими компонентами торфя¬
ники —1,4 — 1,8.
Плотностью почвы называется масса абсолютно сухой почвы,
находящаяся в естественном состоянии, в единице объема. Она
измеряется в г/см3. В отличие от плотности твердой фазы при оп¬
ределении плотности почвы узнают массу почвы в единице объе¬
ма со всеми порами. Поэтому величина плотности почвы всегда
меньше величины плотности ее твердой фазы; она также зависит
от количества и соотношения минералов и органических компонен¬
95
тов. Плотность минеральных почв изменяется от 0,9 до 1,8 г/см3, а
у торфяно-болотных — от 0,15 до 0,40 г/см3. На плотность почвы
большое влияние оказывает механическая обработка: наименьшая
плотность почвы сразу после обработки. С течением времени (по
мере удаления от момента обработки) почва приобретает все боль¬
шую плотность. После определенного срока (разного для различ¬
ных почв) почва приобретает постоянную плотность, которая
практически не изменяется в естественном состоянии. Такую
плотность называют равновесной. Каждому типу почв соответству¬
ет своя равновесная плотность. Величина равновесной плотности
почвы — важнейшая характеристика условий роста и развития
окультуренных растений. Она же указывает на необходимость ан¬
тропогенного воздействия на почвы для регулирования агрофизи¬
ческих свойств. Для большинства культурных растений оптималь¬
на плотность 1 — 1,25 г/см3. Отклонение от оптимальной величи¬
ны плотности в любую сторону приводит к снижению урожайнос¬
ти сельскохозяйственных культур. Сравнение оптимальной
плотности с равновесной помогает определить вид механического
воздействия на почву (рыхление, уплотнение) или полного ис¬
ключения таковых.
Пористость, или скважность, почвы —это суммарный объем
всех пор между частицами твердой фазы почвы. Она выражается в
процентах общего объема почвы. Пористость минеральных почв
25 — 80 %, а торфяных — 80 — 90 %. Поры в почвенных горизонтах
бывают различных формы и диаметра. В зависимости от величин
пор выделяют капиллярную и некапиллярную пористость (скваж¬
ность). Капиллярная пористость равна объему капиллярных проме¬
жутков почвы, некапиллярная — объему крупных пор (объему про¬
межутков между почвенными агрегатами). Сумма капиллярной и
некапиллярной пористости составляет общую пористость почвы.
Некапиллярные поры обычно заняты почвенным воздухом.
Вода в них находится под действием гравитационных сил и не
удерживается. В капиллярных порах размещается вода, удержива¬
емая менисковыми силами. Поры, в которых находятся капилляр¬
ная вода, почвенный воздух, микроорганизмы и корни растений,
называют активными. К неактивным относятся поры, занимаемые
связанной водой. В агрономическом отношении важно, чтобы по¬
чвы располагали большим объемом капиллярных пор и при этом
имели некапиллярную пористость не менее 20 — 25 % общей по¬
ристости.
Общую пористость в объемных процентах можно рассчитать на
основании плотности твердой фазы и плотности почвы
Р _
*общ
'1~\г
Т j
•100,
где cN — плотность почвы; dT — плотность твердой фазы почвы.
96
Оценивают общую пористость по шкале Качинского. Согласно
этой шкале, оценка «отлично» общей пористости соответствует
55 — 65 % общей пористости.
Величина пористости зависит от структурности, плотности,
гранулометрического и минералогического состава почвы. Меж¬
ду плотностью и пористостью почвы существует обратная за¬
висимость. Чем больше пористость, тем меньше плотность по¬
чвы. Общей пористостью определяют такие важные свойства
почвы, как водопроницаемость и воздухопроницаемость, влаго-
емкость и воздухоемкость, газообмен между почвой и атмо¬
сферой.
Пластичностью называют свойство почвы изменять свою фор¬
му под влиянием какой-либо внешней силы без нарушения сло¬
жения и сохранять приданную форму после устранения этой
силы. Она зависит от гранулометрического, минералогического,
химического состава почвы, состава обменных катионов и прояв¬
ляется при определенном диапазоне влажности, характеризующем
верхний и нижний пределы пластичности, или границы пластич¬
ности. В сухом и переувлажненном состоянии почвы не обладают
пластичностью. Пластичность измеряется числом, которое выра¬
жает разницу между влажностью почвы при верхнем и нижнем
пределах пластичности. Чем больше число пластичности, тем пла¬
стичнее почва. Каждая почва характеризуется определенным ин¬
тервалом влажности, при котором проявляется пластичность, т. е.
своими границами и определенным числом пластичности.
По числу пластичности почвы разделяют на четыре категории:
высокопластичные имеют число пластичности >17, пластичные —
17 —7, слабопластичные < 7 и непластичные — 0.
Нижняя граница пластичности — это верхняя граница влаж¬
ности почвы, при которой возможна ее механическая обработ¬
ка, или верхний предел оптимальной влажности для обработки
почвы. Верхняя граница пластичности одновременно является
и показателем устойчивости почв к водной эрозии. При влаж¬
ности, превышающей верхний предел пластичности, почва при¬
обретает текучесть, сползает по уклону, очень сильно подверга¬
ется эрозии.
Липкость — это способность почвы прилипать к различным
поверхностям. Она увеличивает тяговое сопротивление почвооб¬
рабатывающих машин и орудий, ухудшает качество обработки по¬
чвы. Величина липкости определяется силой, необходимой для
того, чтобы оторвать почву от поверхности прилипания. Лип¬
кость измеряют в г/см2. Она проявляется при увлажнении почвы,
приближающейся к верхнему пределу пластичности. Величина
липкости члиисит от гранулометрического состава, степени дис¬
персности, состава поглощенных катионов, структуры, влажности
почвы. Высокогумусированные почвы даже при повышенном ув¬
лажнении ис липкие. С повышением дисперсности почвы, ухуд¬
4 Зак. 277
97
шением структуры, утяжелением гранулометрического состава
липкость почв увеличивается.
По величине липкости Н. А. Качинский разделил почвы на
5 категорий: предельная при липкости >15 г/см2, сильновязкая —
5—15, средневязкая — 2—5, слабовязкая — 0,5—2, рассыпчатая —
0,1—0,5 г/см2.
Набухание — увеличение объема почвы при увлажнении. Объяс¬
няется связыванием молекул воды тонкими частицами почвы. Ве¬
личина набухания зависит от гранулометрического, минералоги¬
ческого и химического состава почвы. Набухание присуще поч¬
вам, содержащим большое количество коллоидов. Его определяют
в объемных процентах.
V.-V,
^-V^-ioo,
'2
где V\ — объем влажной почвы; V2 — объем сухой почвы.
Наиболее набухаемы глинистые почвы, содержащие поглощен¬
ный натрий. Набухание этих почв может достигать 150 %. Этот
процесс может вызвать в поверхностном слое почвы неблагопри¬
ятные в агрономическом отношении изменения —разрушение
агрегатов.
Усадка — уменьшение объема почвы при высыхании. Она зави¬
сит от тех же факторов, что и набухание. Чем больше набухание,
тем больше усадка. Усадку измеряют в объемных процентах по от¬
ношению к исходному объему.
где К) — объем влажной почвы, %; К2 — объем сухой почвы, %.
Связность почвы — способность сопротивляться внешнему уси¬
лию, стремящемуся разъединить частицы почвы. Она вызывается
силами сцепления между частицами почвы. Степень сцепления
зависит от гранулометрического, минералогического состава по¬
чвы, ее структуры, влажности и характера сельскохозяйственного
использования.
Твердость почвы — механическая прочность, сопротивление,
которое оказывает почва проникновению в нее под давлением ка¬
кого-либо тела. Твердость почвы в значительной мере определяет¬
ся ее связностью. Величина твердости устанавливается специаль¬
ными приборами — твердомерами и выражается в кг/см2. Чем
выше твердость, тем хуже агрофизические свойства почвы, боль¬
ше требуется затрат на обработку, хуже условия для появления
всходов и роста растений. Твердость почвы зависит от структуры,
содержания органического вещества, влажности.
98
Распыленная почва при высыхании оказывает значительно
большее механическое сопротивление, чем структурная, комкова-
то-зернистая. С уменьшением влажности твердость почвы возрас¬
тает. Хорошо гумусированные почвы, насыщенные двухвалентны¬
ми катионами, менее твердые, чем малогумусные почвы. Твер¬
дость почвы определяется гранулометрическим составом и соста¬
вом поглощенных оснований. Черноземы, насыщенные кальцием,
в 10 — 15 раз менее твердые, чем солонцы. Сопротивление раздав¬
ливанию тяжелых глин после высушивания в несколько раз мень¬
ше, чем суглинистых и песчаных почв. Величина твердости почвы
определяет затраты на ее обработку.
Удельное сопротивление почвы — усилие, затрачиваемое на осу¬
ществление технологических процессов (подрезание пласта, обо¬
рачивание его) и преодоление при обработке почвы трения о ра¬
бочую поверхность почвообрабатывающих орудий. Его выражают
в кг/см2. Удельное сопротивление зависит от гранулометрическо¬
го состава, физико-химических свойств, влажности и агрохими¬
ческого состояния почвы и изменяется от 0,2 до 1,2 кг/см2. Наи¬
меньшим удельным сопротивлением обладают почвы, насыщен¬
ные кальцием, легкого гранулометрического состава, наиболь¬
шим — тяжелосуглинистые и глинистые солонцового типа,
содержащие свыше 30 % поглощенного натрия от емкости погло¬
щения. Величина удельного сопротивления почвы сильно зависит
от агротехнического фона. На целинных и старозалежных почвах
удельное сопротивление на 45 — 50 % выше, чем на старопахот¬
ных. На полях, сильно засоренных сорняками, особенно корне¬
вищными, удельное сопротивление значительно возрастает. По¬
чвы с хорошей структурой оказывают при обработке меньшее со¬
противление, чем бесструктурные.
8.2. СТРУКТУРА И СТРУКТУРНОСТЬ ПОЧВЫ,
ИХ АГРОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Структурой почвы называют совокупность различных по вели¬
чине, форме и качественному составу отдельностей (агрегатов), на
которые способна распадаться почва. Почвенные агрегаты состоят
in соединенных между собой механических элементов. Способ¬
ность почвы распадаться на агрегаты называют структурностью.
Каждый тип структуры в зависимости от характера ребер, граней и
размера подразделяют на более мелкие единицы: роды и виды
(табл. 14).
Различают несколько типов структуры. Основные из них:
кубовидная — структурные отдельности равномерно развиты
но трем взаимно перпендикулярным осям;
нризмовидная — отдельности развиты преимущественно по
вертикальной оси;
99
14. Классификация структур почвы
Тип Род
Кубовидная Глыбистая, неправильной формы
с неправильной поверхностью
Комковатая, неправильной округ¬
лой формы с неровными округлы¬
ми и шероховатыми поверхностя¬
ми, разлом с невыраженными гра¬
нями
Ореховатая, более правильной
формы, грани хорошо выражены,
поверхность ровная, ребра острые
Зернистая, более правильной
формы, иногда округлой, с выра¬
женными шероховатыми, матовы¬
ми или гладкими и блестящими
гранями
Призмовидная Столбчатовидная, со слабооформ-
ленными отдельностями с неров¬
ными гранями и округлыми реб¬
рами
Столбчатая, правильной формы с
довольно хорошо выделенными
гладкими боковыми и вертикаль¬
ными гранями с округлым верх¬
ним (головкой) и плоским ниж¬
ним основаниями
Призматическая, с хорошо выра¬
женными гранями, с ровной
глянцевой поверхностью, с ост¬
рыми ребрами
Плитовидная Плитчатая (слоеватая), с развиты¬
ми горизонтальными плоскостя¬
ми спайности
Чешуйчатая, с небольшими изог¬
нутыми горизонтальными плос¬
костями спайности и часто остры¬
ми гранями (отдаленно напоми¬
нает рыбную чешую)
Вид
Крупноглыбистая
Мелкоглыбистая
Крупнокомковатая
Комковатая
Мелкокомковатая
Пылеватая
Крупноореховатая
Ореховатая
Мелкоореховатая
Крупнозернистая (горохо-
ватая)
Зернистая (крупчатая)
Мелкозернистая (порошис-
тая)
Крупностолбчатовидная
Столбчатовидная
Мелкостолбчатовидная
Крупностолбчатая
Мелкостолбчатая
Крупнопризматическая
Призматическая
Мелкопризматическая
Тонкопризматическая
Карандашная (длина
отдельностей > 5 см)
Сланцеватая
Плитчатая
Пластинчатая
Листовая
Скорлуповидная
Г рубочешуйчатая
Мелкочешуйчатая
плитовидные — отдельности развиты преимущественно по двум
горизонтальным осям и укорочены в вертикальном направлении.
По размеру почвенных агрегатов выделяют следующие группы
и подгруппы структур (табл. 15).
Почва бывает структурной и бесструктурной. В структурном
состоянии масса почвы разделена на отдельности различной фор¬
мы и величины. Бесструктурное состояние почвы наблюдается,
когда отдельные механические элементы, слагающие ее, существу-
100
15. Группы и подгруппы структуры почвы
Группа структуры
Размер
агрегатов, мм
Подгруппа структуры
Размер агрегатов,
мм
Микроструктура
Макроструктура
<0,25 Тонкая
Грубая
0,25—10 Мелкокомковатая
<0,01
0,01-0,25
0,25-1
1-3
3-10
10-100
>100
Среднекомковатая
Крупнокомковатая
Мегаструктура (глыбис¬
тая структура)
> 10 Мелкоглыбистая
Крупноглыбистая
ют раздельно или залегают сплошной сцементированной массой.
Бывает переходное состояние почвы, когда структура выражена
слабо. В любой почве и любом почвенном горизонте структурные
отдельности имеют различные размеры и форму. Чаще всего
структура бывает смешанной.
При оценке структуры следует отличать морфологическое по¬
нятие структуры от агрономического. В морфологическом пони¬
мании структура — это форма отдельностей (агрегатов): орехова-
тая, призматическая, пластинчатая и т.п. В агрономическом смыс¬
ле структуру оценивают прежде всего по ее влиянию на плодоро¬
дие почвы.
Агрономическую ценность представляет комковато-зернистая
структура, т. е. комочки диаметром от 0,25 до 10 мм. Отношение
массы этих комочков к массе остальных фракций называют коэф¬
фициентом структурности. Он служит оценочным показателем
свойств почвы.
Наилучшие водно-воздушные свойства при размере комков для
черноземных и каштановых почв 0,25 — 3 мм, для дерново-подзо¬
листых суглинков 0,5 —5 мм. На орошаемые сероземы положи¬
тельное влияние оказывает и микроструктура.
Комки диаметром более 1 мм обладают устойчивостью против
петровой эрозии.
Качественный показатель структурных агрегатов — их проч¬
ность, или сопротивление размывающему действию воды. Проч¬
ность агрегатов обусловливает устойчивость и долговечность
структуры. Непрочные комочки под влиянием поливной воды или
осадков разрушаются, и почва из структурной превращается в бес¬
структурную.
Структурные почвы имеют ряд существенных преимуществ пе¬
ред бесструктурными:
меньше испаряют влаги, обладают большей водопроницаемос-
ii.io и водоудерживающей способностью; больше накапливают
плати и более продуктивно ее используют;
и и их создаются более благоприятные условия для микробио¬
логических процессов и превращения питательных веществ из не-
/юступной формы в усвояемую;
101
отличаются повышенной устойчивостью к водной эрозии и
дефляции;
требуют меньших затрат труда и средств на механическую обра¬
ботку. Тяговое сопротивление при обработке намного меньше,
чем бесструктурных почв;
создаются лучшие условия для прорастания семян, роста и раз¬
вития возделываемых растений.
8.3. ФИЗИЧЕСКАЯ СПЕЛОСТЬ ПОЧВЫ
Основные физические, физико-механические и водные показате¬
ли почвы в совокупности определяют пригодность ее к механичес¬
кой обработке. Состояние почвы, при котором в процессе механи¬
ческой обработки она хорошо крошится и не прилипает к орудиям
обработки, характеризуется физической спелостью. При таком состоя¬
нии почва физически спелая, созревшая и пригодна для качествен¬
ной механической обработки. За пределами физической спелости
почва обрабатывается плохо, процесс обработки требует большего
тягового усилия, больших затрат труда, времени и средств. Поэтому
почву надо обрабатывать только в момент физической спелости.
Физическая спелость почвы определяется гранулометрическим
составом, структурой и содержанием гумуса и воды в почве. Эти
факторы неравнозначны. На почвах тяжелого гранулометрическо¬
го состава, с большим содержанием физической глины влажность
почвы оказывает первостепенное влияние на «поспевание» — го¬
товность почвы к качественной обработке. Оптимальная влаж¬
ность при обработке тяжелых почв составляет 50 % полевой влаго-
емкости. Незначительное отклонение влажности от этой величи¬
ны в большую или в меньшую сторону делает почву непригодной
для качественной обработки.
С уменьшением содержания в почве глинистых фракций утра¬
чивает свое значение и влажность почвы. При этом расширяются
верхняя и нижняя границы влажности для пригодности почвы к
обработке. Оптимальные сроки обработки почвы увеличиваются.
Если тяжелоглинистые почвы имеют незначительный период го¬
товности к обработке, исчисляемый минутами или часами, то с
облегчением гранулометрического состава в связи с расширением
границ влажности для пригодности к обработке этот период уд¬
линяется до нескольких дней (табл. 16).
Наряду с гранулометрическим составом и влажностью почвы
на физическую спелость большое влияние оказывают содержание
гумуса, структура и сложение. Эти факторы значительно расширя¬
ют границы влажности для пригодности почвы к обработке, так
как высокогумусированные, хорошо оструктуренные почвы с вы¬
сокой порозностью лучше поглощают избыточное количество
влаги и медленнее отдают (теряют) ее, чем уплотненные почвы.
102
16. Границы полевой влажности для определения пригодности различных типов почв
к обработке
Почвы
Пригодная для обработки граница
влажности, %
]5Ю1?1ЯЯ’ всохняя
глыбообразная ВЧ,ХНЯЯ»
верхняя, залипания
Дерново-подзолистые
Серые лесные
Черноземы
Каштановые
11
14
13
12
22
24
25
24
12—21
15-23
15-24
13-23
В практике сельского хозяйства о наступлении физической
спелости судят по влажности почвы, а также по посерению греб¬
ней и по способности смятой в руке и брошенной с высоты 1—
1,5 м почвы распадаться на отдельные комочки.
В результате агротехнического воздействия на почву (лущение,
вспашка, культивация, боронование, прикатывание и т. п.) и есте¬
ственных процессов (осадки, ветер, высушивание и т. д.) происхо¬
дят изменения физических свойств почвы — образование плужной
подошвы, почвенной корки.
Плужная подошва — это уплотненный слой почвы на границе
пахотного и подпахотного горизонтов. Она значительно снижает
поступление воды в почву, в подпахотные слои ее, вызывает пере¬
увлажнение верхних слоев и увеличивает сток воды с полей даже
при общем дефиците влаги. Образуется плужная подошва в ре¬
зультате проведения основной обработки почвы в течение дли¬
тельного времени примерно на одинаковую глубину. Под тяжес¬
тью почвообрабатывающих машин, в основном плугов, происхо¬
дит уплотнение почвы на глубине обработки. В то же время в ре¬
зультате длительной интенсивной обработки наблюдается
разрушение структуры почвы. В ней возрастает доля пылевид¬
ных частиц. Эти частицы под действием воды и других факторов
опускаются вниз по профилю, до уровня уплотненного почвооб¬
рабатывающими машинами слоя, аккумулируются в нем, оконча¬
тельно закупоривая поры и межагрегатные пустоты этого слоя,
м практически превращают его в водоупорный, водонепроницае¬
мый слой — плужную подошву. Она ухудшает водный, воздушный
п пищевой режимы, условия роста и развития культурных расте¬
ний, снижает их урожайность.
Для предотвращения образования плужной подошвы и ее уст¬
ранения необходима система дифференцированной обработки поч-
иы, предусматривающая чередование различных (отвальной и без¬
8.4. ПЛУЖНАЯ ПОДОШВА, КОРКА, УСЛОВИЯ
ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И БОРЬБА С НИМИ
103
отвальной) разноглубинных технологий обработки почвы. Наряду
с отвальной обработкой (вспашкой) следует шире применять бе¬
зотвальные орудия — чизели, плуги типа «параплау» и т.д., учиты¬
вая реакцию возделываемых культур на эти способы обработки
почвы. Чизели, плуги типа «параплау», имея значительно меньшую
площадь соприкосновения с подпахотным горизонтом, значитель¬
но меньше и не по всей плоскости уплотняют почву и предотвра¬
щают формирование плужной подошвы.
Почвенная корка — это уплотненный слой самого верхнего го¬
ризонта почвы. Она служит механическим препятствием на пути
появляющихся всходов культурных растений, значительно ухуд¬
шает газообмен почвы с приземным слоем воздуха, обрекая про¬
ростки культурных растений на кислородное голодание, способ¬
ствует развитию болезней и в целом приводит к изреживанию и
даже полному уничтожению всходов, резко снижает урожайность
сельскохозяйственных культур.
Почвенная корка чаще всего образуется на полях, не занятых
культурными растениями, преимущественно весной, до появле¬
ния всходов или в процессе их появления. Она — результат совме¬
стного действия антропогенных и естественных факторов: интен¬
сивная систематическая механическая обработка почвы приводит
к ухудшению ее структуры, накоплению пылевидных, илистых
фракций, снижению водопрочности почвенных агрегатов. Выпа¬
дающие на такую почву ливневые осадки усиливают распыление
агрегатов, заиливают капилляры и межагрегатные поры верхнего
слоя почвы, превращая ее после высыхания в сплошной, непро¬
ницаемый монолит.
Образованию почвенной корки может способствовать прика-
тывание почвы до наступления физической спелости, особенно на
бесструктурных почвах. Выпадающие сразу после прикатывания
осадки также усиливают этот процесс.
Приемы борьбы с почвенной коркой разделяют на долговре¬
менные и оперативные. К долговременным относятся мероприя¬
тия, улучшающие структуру и прочность агрегатов, а также спо¬
собствующие повышению содержания органического вещества
(гумуса) почвы.
К оперативным методам борьбы с коркой относятся меха¬
нические приемы разрушения уплотненного слоя почвы: боро¬
нование довсходовое и по всходам, обработка почвы и посевов
игольчатыми рабочими органами и т д. Формирование на по¬
верхности почвы рыхлого мульчирующего слоя толщиной 1,5—2 см,
прерывающего капилляры, препятствует возникновению почвен¬
ной корки или по меньшей мере снижает темпы ее образова¬
ния и вредоносность. Поэтому в агрегате с катками следует
применять легкие бороны, которые и формируют этот мульчи¬
рующий слой.
104
8.5. ВЛИЯНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ
НА КАЧЕСТВО ЕЕ ОБРАБОТКИ
Физико-механические свойства почвы — один из важнейших
факторов, определяющих качество ее обработки и условия роста
и развития культурных растений, уровень их урожайности. Наи¬
большее значение при этом имеют структура, плотность, твер¬
дость и липкость почвы. Эти свойства в сочетании с влажностью
определяют готовность почвы к обработке, ее качество и условия
жизни растений.
Агрономически ценная комковато-зернистая структура, при¬
давая почве рыхлое сложение, облегчает прорастание и распро¬
странение корней растений, а также уменьшает энергетические
затраты на механическую обработку почвы. Бесструктурные по¬
чвы по сравнению со структурными, обладая большей связнос¬
тью, оказывают и более сильное удельное сопротивление при
обработке.
Плотность и структурность пахотного слоя в значительной сте¬
пени зависят от гранулометрического состава почвы и ее генезиса.
В процессе механической обработки почвы эти характеристики
изменяются. Их трансформация направлена на оптимизацию ус¬
ловий аэрации корнеобитаемого слоя почвы.
Наиболее благоприятные условия воздухообмена для роста и
развития сельскохозяйственных культур, возделываемых на под¬
золистых почвах, достигаются при механической обработке поч¬
вы, когда общая пористость составляет 45—55 %, некапилляр¬
ная 20—25, а капиллярная 25—30 % объема почвы. Оптимиза¬
ция воздухообмена в корнеобитаемом слое черноземов предпо¬
лагает повышение общей пористости до 60—65 %, а пористости
аэрации до 25 %.
Понижение значений пористости аэрации до 12—15 % объе¬
ма почвы приводит к снижению урожайности возделываемых
культур.
Стабилизация оптимальных значений воздухообмена обраба¬
тываемого слоя почвы во многом определяется структурностью
почвы и и водоустойчивостью ее агрегатов.
Оптимальное содержание водопрочных агрегатов (0,25—10 мм)
для оподзоленных почв составляет 30—45 %, черноземов 45—60 %.
При этом в пахотном слое доля агрегатов диаметром 0,25—30 мм
должна достигать 80 %, а глыбистость поверхностного слоя не
превышать 20 %. Данный качественный состав почвенных агрега¬
тов позволяет пахотному горизонту длительное время поддержи-
пать задаваемые цараметры.
Утрата обрабатываемой почвой агрономически ценной струк¬
туры способствует ухудшению ее водно-воздушных свойств.
Пересыхание верхнего слоя приводит к повышению твердости
105
почвы, которая оказывает значительное влияние на обработку по¬
чвы, рост корневой системы растений. Достижение критических
значений твердости (при уплотнении почвы тяжелой сельскохо¬
зяйственной техникой) — 10 кг/см2 обусловливает приостановку
роста корневой системы растений. Это особенно важно для фор¬
мирования корнеплодов у сахарной свеклы, моркови, клубней у
картофеля.
Повышение влажности почвы до определенного предела, когда
сила сцепления между частицами почвы становится меньше, чем
между почвой и рабочей поверхностью орудия, приводит к появ¬
лению липкости почвы. При этом происходит пластичное дефор¬
мирование почвы. Это приводит к нарушению пористости, зама¬
зыванию, образованию корки, глыб и плужной подошвы. Состоя¬
ние почвы при этом практически необратимо, т.е. не может быть
устранено или изменено в короткий срок агротехническими при¬
емами.
Проблема улучшения физико-механических свойств почвы —
одна из главных в земледелии, так как от этого зависят увеличе¬
ние урожайности сельскохозяйственных культур и повышение
производства продукции растениеводства.
Множество приемов регулирования физико-механических
свойств и восстановления почвенной структуры можно объеди¬
нить в три большие группы: механические, химические, биологи¬
ческие.
Приемы первой группы включают интенсивную механичес¬
кую обработку почвы, почвоуглубление, щелевание и т.д. Эти
приемы позволяют существенно улучшить физико-механические
свойства почвы. Однако действие их кратковременное, и поэто¬
му для достижения продолжительного эффекта необходимо сис¬
тематическое многократное применение их. Следует отметить, что
систематические интенсивные механические обработки способ¬
ствуют увеличению доли микроструктуры (илистых фракций) в
структуре почвы и снижают водопрочность. Следовательно, меха¬
нические приемы регулирования физико-механических свойств,
улучшая почвенные условия роста и развития растений в момент
их применения, обусловливают значительное ухудшение их в
перспективе.
Приемы второй группы — химические, включают использование
для улучшения структуры и физико-механических свойств почвы
различных химических веществ, называемых структуроулучшате-
лями. Применение их повышает коэффициент структурности почв.
Использование этих веществ перспективно, но ограничено эконо¬
мической целесообразностью. К приемам этой группы можно от¬
нести известкование кислых почв и гипсование солонцов. В ре¬
зультате известкования почва становится структурной, увеличи¬
вается ее водопроницаемость и уменьшается плотность. Извест¬
106
кованные почвы имеют более благоприятные физико-механичес¬
кие свойства.
Гипсованием устраняют щелочную реакцию солонцовых почв,
улучшают их физические свойства и структурное состояние.
Твердость и сопротивление при обработке, липкость и другие
физико-механические свойства в результате замещения погло¬
щенного натрия кальцием становятся более благоприятными в
агрономическом отношении. Однако применением известко¬
вания и гипсования нельзя полностью решить проблему улуч¬
шения физико-механических свойств и структуры почвы, так
как решение ее выходит далеко за пределы кислых и щелоч¬
ных почв.
Приемы третьей группы — биологические, они направлены на
повышение содержания органического вещества (гумуса) в поч¬
ве. Эти приемы универсальны и долговечны. С увеличением со¬
держания гумуса в почве улучшаются не только ее физико-ме¬
ханические и химические свойства, но и все почвенные режи¬
мы: пищевой, водный, воздушный. Результаты наших исследова¬
ний свидетельствуют о том, что с повышением содержания гумуса в
почве уменьшается ее плотность и повышается устойчивость к
различным деформациям. При содержании гумуса в почве 3,7 %
и более равновесная плотность почвы устанавливается на опти¬
мальной для культурных растений величине. Такие почвы да¬
же после принудительного уплотнения способны под действием
естественных факторов (увлажнение, замораживание, высушива¬
ние) к разуплотнению и не требуют рыхления с целью регули¬
рования физических свойств. Почвы с содержанием гумуса ме¬
нее 3,7 % после принудительного уплотнения не восстанавлива¬
ют исходной плотности. На таких почвах необходима механи¬
ческая обработка как средство регулирования физико-механи-
ческих свойств.
К биологическим приемам регулирования физико-механи-
ческих свойств почвы относят: совершенствование севооборо¬
тов, включающее увеличение доли многолетних трав в струк¬
туре посевных площадей; применение сидеральных культур;
увеличение объема вносимых органических удобрений; опти¬
мизацию обработки почвы, направленную на уменьшение ин¬
тенсивности и глубины рыхлений с целью снижения темпов
минерализации органического вещества почвы и распыления
структуры.
Контрольные вопросы и задания
1. Перечислите физико-механические свойства почвы. 2. Дайте характерис-
шку агрономически ценной структуры. 3. Что такое спелость почвы? 4. Как обра¬
зуется плужная подошва? Каковы ее вред и пути преодоления? 5. Назовите при¬
емы регулирования физико-механических свойств почвы.
107
Глава 9
РАДИОАКТИВНОСТЬ И МАГНИТНАЯ
ВОСПРИИМЧИВОСТЬ ПОЧВ
Глобальное загрязнение природной среды вызвало необходи¬
мость исследования таких почвенных характеристик, как радиоак¬
тивность почв и их магнитная восприимчивость.
9.1. РАДИОАКТИВНОСТЬ И РАДИОАКТИВНОЕ
ЗАГРЯЗНЕНИЕ
Радиоактивность (естественная) — это явление самопроизволь¬
ного превращения (распада) неустойчивых изотопов одного хи¬
мического элемента в изотоп другого, сопровождающееся а-, (3-
и у-излучениями. В природе существует множество естественных
и искусственных радиоактивных изотопов (радионуклидов) раз¬
личных химических элементов.
Естественными радионуклидами принято считать такие, кото¬
рые образовались и постоянно вновь образуются без участия чело¬
века. Это прежде всего долгоживущие, т.е. с большим периодом
полураспада, радиоактивные элементы, возникшие, вероятно, од¬
новременно с образованием Земли (40К, 48Са, 87Rb и др.). Сюда же
относятся и радионуклиды (тяжелые) всех трех радиоактивных се¬
мейств, родоначальниками которых являются уран-радий (238U),
торий (232Th) и актиноуран (235U). Их, как правило, называют пер¬
вичными. Все остальные естественные радионуклиды называют
легкими, в том числе к ним относятся радионуклиды, образовав¬
шиеся под действием космического излучения (3Н, 7Ве, 13С, 14С,
32р, ззР) 22jyja^ 35§; 35q) gcero известно более 300 естественных ра¬
дионуклидов, присутствие которых в почве определяет ее есте¬
ственную радиоактивность.
Появление искусственных (техногенных) радионуклидов
связано с деятельностью человека. Они условно разделены на
три группы: радиоактивные продукты деления (наиболее значи¬
мые из которых 89Sr, 90Sr, 137Cs, 134Cs, I3II, 131Ce, I44Ce), продук¬
ты наведенной активации (в том числе 54Mn, 60Со, ^5Fe 59Fe,
65Zn) и трансурановые элементы (среди которых наиболее долго¬
живущие 237Np, 239Np, 239Pu, 238Pu, 244Pu, 241Am, 243Am, 242Cm,
243Cm, 244Cm).
А. П. Виноградов установил, что естественная радиоактивность
108
почвы в первую очередь определяется содержанием радионук¬
лидов в материнской породе. Максимальная радиоактивность
обнаружена у почв, развившихся на кислых магматических по¬
родах, а наиболее высокая концентрация радионуклидов на¬
блюдается в мелкодисперсной фракции почв — в глинистых час¬
тицах.
Содержание естественных радионуклидов в почве изменяется
как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. В гори¬
зонтальном (меридианальном) направлении наблюдается возрас¬
тание концентраций их от подзолистых почв к сероземам (почвы
болотные -» подзолистые —» дерново-подзолистые —> серые лес¬
ные —> черноземы —> каштановые —> сероземы).
Особенность распределения радиоактивности в вертикальной
плоскости (по генетическим горизонтам) зависит от типа почвы и
материнской породы. Распределение радиоактивности по профи¬
лю породы характеризуется тем, что радиоактивные элементы
накапливаются преимущественно в гумусовых горизонтах. Это
объясняется более высокой поглотительной способностью орга¬
нического вещества почв.
Наличие в почве радионуклидов позволяет рассматривать ее
как источник радиоактивных ионизирующих излучений. У раз¬
личных радиоактивных изотопов периоды полураспада (периодом
полураспада называют время, в течение которого распадается по¬
ловина начального количества атомов данного вещества) колеб¬
лются в широких пределах — от миллиардов лет до долей секунды.
Таким образом, у радионуклидов весьма различна скорость их
распада, а значит, и активность.
Активность (радиационная) характеризуется числом актов рас¬
пада в единицу времени. Активность любого радиопрепарата зави¬
сит только от количества радиоактивных атомов, которое в дан¬
ном образце уменьшается со временем в соответствии с экспонен¬
циальной (показательной) функцией.
Радиационная активность почвы, как и любого радиоактивного
препарата, измеряют в беккерелях (Бк) и кюри (Ки). 1 беккерель
соответствует 1 распаду в 1 с, кюри — 3,7 • Ю10 распадам в 1 с, сле¬
довательно, 1 Ки = 3,7 • Ю10 Бк.
Численному значению 1 Ки приблизительно соответствует ак¬
тивность 1 г радия. В дозиметрии почв используют понятия
удельная (Бк/кг), объемная (Бк/м3) и поверхностная (Бк/м2) ра¬
диационная активность. Измерения активности проводят специ¬
альными приборами, называемыми радиометрами.
Количественную оценку действия, производимого любым иони¬
зирующим излучением, осуществляют путем измерения дозимет¬
рами мощности дозы излучения (Р/ч) и сравнением полученных
результатов с фоновым уровнем для данной территории. Этот уро-
нень зависит и от того, какие радионуклиды и в каком количестве
содержатся в почве.
109
Поведение радионуклидов в почвах определяется, как правило,
поведением их стабильных изотопов, поскольку их химические
свойства одинаковы. Исключение составляют в основном транс¬
урановые элементы (ТУЭ), поскольку стабильные изотопы их эле¬
ментов в природе отсутствуют.
На современном этапе развития сельскохозяйственных наук
важной задачей является изучение особенностей миграции ра¬
дионуклидов, дополнительное вовлечение которых в биосферу
связано с деятельностью предприятий ядерного топливного цик¬
ла (ЯТЦ) на разных его этапах. На этапе добычи уранового
сырья и его первичной переработки в естественный кругово¬
рот вовлекаются подвижные высокотоксичные радионуклиды —
°Pb, 210Ро, 226Ra, 238U. При работе АЭС во внешнюю среду по¬
ступают интенсивно мигрирующие продукты деления — 90Sr,
13'Cs, 1311, а также нуклиды с наведенной активностью — 54Мп,
^Со, 65Zn.
В результате деятельности предприятий ЯТЦ в биосферу при¬
вносится огромное количество средне- и долгоживущих радиоак¬
тивных изотопов. Следует отметить, что суммарная активность
некоторых искусственно образованных радионуклидов (3Н, 14С),
вовлеченных в сельскохозяйственную ветвь антропогенного кру¬
говорота, уже приблизилась к суммарной активности тех же есте¬
ственных радионуклидов.
Содержание радионуклидов в почве увеличивается при внесе¬
нии мелиорантов, органических и минеральных удобрений, со¬
держащих радиоактивные вещества. Так, активность 1 кг фосфор¬
ных удобрений составляет: суперфосфата — 120 Бк, обогащенного
концентрата — 70 Бк. При средних дозах внесения этих удобрений
(60 кг/га) в почву дополнительно вовлекаются радионуклиды, ак¬
тивность которых в 60 кг удобрений равна 1,35 • 10б Бк. Повыша¬
ется радиоактивность почвы при известковании за счет 48Са, кон¬
центрация которого в естественной смеси изотопов кальция со¬
ставляет 0,19 %.
Радиоактивное загрязнение почвы, как правило, не влияет
на уровень плодородия, но приводит к накоплению радионук¬
лидов в продукции растениеводства. Однако, с увеличением
уровня плодородия концентрация радионуклидов в урожае сни¬
жается за счет увеличения биомассы урожая. Усиление анта¬
гонизма между ионами радионуклидов и вносимых солей
(Са — Sr, К — Cs) препятствует поступлению стронция и цезия
в растения.
Как показали исследования коллектива ученых под руко¬
водством Р. М. Алексахина и Н. А. Корнеева, после аварии на
Чернобыльской АЭС вследствие аварийного выброса значи¬
тельная часть радиоактивных веществ аккумулировалась в поч¬
венном покрове. В настоящее время почва является основным
110
источником поступления радионуклидов в сельскохозяйственную
продукцию.*
Как сложная многофазная система почва оказывает значительное
влияние на миграцию радионуклидов. С одной стороны, происходит
сорбция радионуклидов твердой фазой почвы, с другой — процессы
перераспределения их в более глубокие слои. Скорость этих процес¬
сов зависит от механического и минералогического состава почвы,
содержания органического вещества, емкости катионного обмена
и др. Ведущие радионуклиды ^Sr и l37Cs, определяющие характер
загрязнения зоны аварии, по-разному сорбируются почвами. ^Sr
закрепляется в почве в основном по типу ионного обмена, a 137Cs —
по типу необменного поглощения и прочно фиксируется твердой
фазой почвы. В настоящее время основная доля 137Cs сорбирована
почвами, а основная доля ^Sr находится в обменной форме.
Миграция радионуклидов в почвах протекает медленно, и ос¬
новное их количество в настоящее время находится в слое 0—5 см.
На затопляемых участках (например, в поймах) миграция радио¬
нуклидов происходит более интенсивно. Кроме того, хозяйствен¬
ная деятельность человека, в частности перепашка угодий, привог
дит к достаточно равномерному распределению радионуклидов в
пределах пахотного слоя. Вспашка с оборотом пласта обусловли¬
вает перемещение радионуклидов в глубь почвы, а внесение удоб¬
рений и извести резко снижает поступление их в культурные рас¬
тения (табл. 17.).
17. Эффективность мероприятий по снижению поступления радионуклидов
в сельскохозяйственные растения
Почвы
Мероприятие
Кратность снижения поступления
в растения*
,37Cs
»Sr
Подзолистые
Известкование
2
2
Дерново-подзолис¬
NPK для получения макси¬
3
1,3-1,8
тые
Серые лесные
мального урожая
Органические удобрения
2—3
Заглубленная вспашка
10
—
Черноземы
NPK для получения макси¬
2
i,6
Луговые
мального урожая
Поверхностное улучшение
1,5-2
лугов
Коренное улучшение лугов
10-12
—
* Содержание радионуклидов в хозяйственно-ценной части урожая.
За истекший период с момента аварии на Чернобыльской АЭС
под влиянием естественных процессов, а также вследствие выпол¬
* Рекомендации по ведению сельского хозяйства в условиях радиоактивного
загрязнения территории в результате аварии на Чернобыльской АЭС. — М., 1991.
111
нения комплекса мелиоративных мероприятий произошло значи¬
тельное (в 2—3 раза) снижение интенсивности усвоения 137Cs и
других радионуклидов растениями. Время, в течение которого
произойдет дальнейшее уменьшение усвоения 137Cs растениями в
2 раза, в районе аварии оценивают в 7—14 лет.
9.2. МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ
Явление магнетизма известно давно. Свое название оно полу¬
чило от города Магнетии в Малой Азии, где были обнаружены за¬
лежи магнитного железняка — «камня, притягивающего железо».
Первым письменным свидетельствам знакомства человека с маг¬
нитными свойствами более 2 тыс. лет. Одним из таких источников
является поэма Тита Лукреция Кара «О природе вещей», написан¬
ная в I в. до н. э.
Древние люди приписывали магниту много чудесных свойств.
Отрицать влияние магнитных полей на живой организм нельзя.
Магнитное поле влияет и на растения. Результаты некоторых
опытов показали, что всхожесть и рост семян зависят от того, как
первоначально они были ориентированы относительно магнитно¬
го поля Земли. Изменение внешнего магнитного поля может ус¬
корять или угнетать развитие растений, однако физика этого про¬
цесса не совсем ясна.
По современным представлениям, основное геомагнитное поле
(ГМП) Земли порождается вихревыми электрическими токами,
циркулирующими в жидком ядре нашей планеты. Магнитное
поле, обусловленное процессами, происходящими в недрах Зем¬
ли, почти постоянно. Оно испытывает лишь медленные вековые
колебания. Напряженность магнитного поля Земли в среднем со¬
ставляет около 40 А/м. Однако существуют внешние причины,
возмущающие ГМП. К ним относятся электрические токи в
ионосфере и окружающем Землю космическом пространстве.
Особенно сильные изменения ГМП, называемые магнитными бу¬
рями, связаны с солнечной активностью.
Реакция клеток непрерывно меняется, причем растения реаги¬
руют не только на изменение величины магнитного поля, но и на
его направление. Ученые считают, что в основе этой необычной
связи лежит тот факт, что проницаемость клеточных мембран
(фундаментальное свойство, определяющее гомеостазис живых
систем) находится под непосредственным влиянием ГМП. Такая
восприимчивость живых организмов к изменению геомагнитного
поля связана, видимо, с особенностями протоплазмы живых кле¬
ток и с характерными свойствами входящей в ее состав воды. Еще
в середине XIX в. итальянский ученый Дж. Пиккарди, исследуя
ход физико-химических реакций в коллоидном растворе хлорида
висмута, сделал вывод, что вода способна изменять свои свойства,
112
реагируя на постоянно изменяющиеся в пространстве силы грави¬
тационного, магнитного, электрического полей.
Магнетизм — всеобъемлющее, глобальное свойство природы.
Любое вещество, в том числе почва, при введении его в магнитное
поле намагничивается. Это значит, что в веществе создается соб¬
ственное магнитное поле, обусловленное свойствами и поведени¬
ем его частиц.
Магнитные свойства почв связаны в основном с их твердой
фазой, в состав которой входят первичные и вторичные минера¬
лы, а также органическое вещество.
Степень намагниченности вещества характеризуют вектором
намагниченности /, который численно равен суммарному магнит¬
ному моменту всех частиц, заключенных в единице объема веще¬
ства.
Намагниченность образца возникает под действием внешнего
магнитного поля. Для большинства веществ (однородных, изот¬
ропных) справедливо равенство
где & —безразмерный коэффициент (магнитная восприимчивость); Я—напря¬
женность внешнего магнитного поля. Единица напряженности магнитного поля
и намагниченности в системе СИ — 1 А/м (ампер/метр).
Численное значение магнитной восприимчивости к равно
среднему магнитному моменту единицы объема вещества, приоб¬
ретаемому в магнитном поле единичной напряженности. Магнит¬
ная восприимчивость характеризует способность вещества к на¬
магничиванию.
Все вещества по их поведению в магнитном поле можно разде¬
лить на диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики.
Диамагнетики. К ним относятся некоторые металлы (висмут,
серебро и др.), сера, фосфор, вода, большая часть органических
соединений, а также ортоклаз, кварц, диоксид углерода, метан.
Вещества этой группы отличаются тем, что их магнитная воспри¬
имчивость отрицательна (к< 1), мала по абсолютной величине и
колеблется в пределах (3,8—11,3) • 10-6СИ. Это значит, что диа¬
магнетики слабо намагничиваются, магнитное поле в них слабее,
чем в вакууме. Магнитная восприимчивость диамагнетиков не за¬
висит от температуры. Типичные представители диамагнетиков в
почвах — кварц, каолинит, гипс, ортоклаз, кальцит, органическое
вещество.
Парамагнетики — это вещества, у которых магнитная воспри¬
имчивость также мала по абсолютному значению, но положитель¬
на {к> 1) и находится в пределах (12,6—11,3) • 10-6СИ. Они на¬
магничиваются в направлении внешнего поля. Магнитное поле в
парамагнетиках немного больше, чем в вакууме. С ростом тем¬
пературы магнитная восприимчивость к парамагнетиков убывает:
ИЗ
к= С/Г, где С —константа, зависящая от рода вещества; Т —ем¬
кость катионного обмена, мг-экв/100 г почвы. Парамагнитными
компонентами почвы являются авгит, биотит, гематит, сидерит, до¬
ломит, лепидокрокит, мусковит, монтмориллонит, вермикулит и др.
Диамагнетизм и парамагнетизм — это очень слабые проявления
магнетизма: относительное изменение магнитного поля при этом
составляет 1—100 милионных долей.
Ферромагнетики и ферримагнетики. Это сильномагнитные кри¬
сталлические вещества, для которых к> 1: базальты, андезиты,
габбро, магнетит, маггемит. Магнитная восприимчивость их
высокая: (3,15—6,05) • 10_3 СИ у базальтов, андезитов и до
(37,8—100,8) • 10~3 СИ у магнетита, маггемита. К ферромагнит¬
ным компонентам почв относятся минералы, содержащие железо,
никель, кобальт, титан, железоорганические и другие соединения
(магнетит, гематит, маггемит, ильменит, лимонит, лепидокрокит,
гидролепидокрокит, гетит, гидрогетит).
Таким образом, магнитная восприимчивость почв складывается
из магнитной восприимчивости диа-, пара- и ферромагнетиков.
Намагниченность диа- и парамагнетиков линейно зависит от
внешнего поля Н, у ферромагнетиков эта зависимость сложная:
уже в слабых полях наступает магнитное насыщение, при котором
намагниченность / достигает некоторого предельного значения
(Js = Jmax) и перестает зависеть от Н. При устранении намагничи¬
вающего поля ферромагнетики сохраняют остаточную намагни¬
ченность Jr. Чтобы их размагнитить, нужно приложить противо¬
положное поле величиной — Нс называемой коэрцитивной силой.
Для физической характеристики почв и грунтов определяют
объемную (к), удельную (%) намагниченность, намагниченность
насыщения (Js), остаточную намагниченность (/,.), коэрцитивную
силу (—Нс), гистерезисную петлю.
Магнитная восприимчивость к — наиболее изученная характери¬
стика почв. А. А. Лукшиным и Т. И. Румянцевой установлено, что %
для разных типов почв и их генетических горизонтов является ха¬
рактерной физической величиной. Максимальное значение ее — в
красноземах (на базальтах и андезитах) и черноземах, минималь¬
ное — в почвах тундры и во всех гидроморфных. Величина % мо¬
жет служить индикатором ряда элементарных почвенных процес¬
сов (оглеение, оглинение, осолодение), для изучения железистых
минералов в почве — их миграции и трансформации в процессе
почвообразования.
Количественный и качественный состав ферромагнитных ком¬
понентов в почвах изменяется и зависит от процесса почвообразо¬
вания. Развитие дернового процесса почвообразования связано с
образованием в почве ферромагнитных минералов с высокой маг¬
нитной восприимчивостью. При развитии подзолистого и глеево-
го процессов почвообразования магнитная восприимчивость, как
у парамагнетиков.
114
Величины магнитной восприимчивости для верхних гумусовых
(пахотных) горизонтов автоморфных почв отражают зональные и
региональные особенности почвообразования. Эти особенности в
большой степени зависят от интенсивности и качественной на¬
правленности гумусово-аккумулятивного процесса, в результате
которого происходят количественные и качественные изменения
ферромагнитных минералов. Значения магнитной восприимчиво¬
сти возрастают от дерново-подзолистых к серым лесным почвам.
Черноземы имеют наиболее высокие значения магнитной воспри¬
имчивости, в каштановых почвах величины магнитной восприим¬
чивости ниже, еще ниже они у сероземов.
На снижение значений магнитной восприимчивости заметно
влияют процессы оподзоливания и оглеения, еще более — грану¬
лометрический состав, развитие плоскостной водной эрозии и на¬
личие свободных карбонатов.
Каждый тип почвы характеризуется своим магнитным профилем,
т. е. закономерностями изменения магнитной восприимчивости по
генетическим горизонтам. Профильную кривую магнитной воспри¬
имчивости в основном определяет илистая фракция, в которой со¬
средоточены в дисперсном состоянии ферромагнитные минералы.
Показатели магнитной восприимчивости имеют положитель¬
ную корреляцию с содержанием гумуса, величиной обменной
кислотности, суммой обменных оснований, степенью насыщен¬
ности почв основаниями, содержанием физической глины, т. е. с
показателями, при которых произошли количественные и каче¬
ственные изменения ферромагнитных компонентов почвы.
На основе изменений магнитной восприимчивости разработа¬
ны магнитометрические способы диагностики почв, определения
их качественных показателей.
Контрольные вопросы и задания
1. Дайте определение естественной радиоактивности почв. Чем она вызвана?
2. Какими явлениями обусловлена искусственная радиоактивность? 3. Приведите
агрономические приемы, снижающие опасность радиоактивного загрязнения
сельскохозяйственной продукции. 4. Перечислите диамагнитные, парамагнитные,
ферромагнитные элементы твердой фазы почвы. 5. Назовите основные показате¬
ли магнитных свойств почв и дайте им определения.
Глава 10
ВОДНЫЙ РЕЖИМ И ЕГО РЕГУЛИРОВАНИЕ
•
Почвенная вода имеет огромное значение для жизнедеятельности
организмов (прежде всего растений, микробов) и почвообразования.
Подчеркивая исключительно важную роль воды в почве, Г. Н. Вы¬
соцкий сравнивал ее с ролью крови для живых организмов.
115
10.1. ЖИДКАЯ ФАЗА, ПОЧВЕННЫЙ РАСТВОР
И ЕГО АГРОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Вода в почве представляет собой жидкую фазу, или почвен¬
ный раствор. Попадая в почву различными путями (с осадками,
из грунтовых вод по капиллярам, при конденсации водяных па¬
ров и т.д.), вода претерпевает определенные изменения: с одной
стороны, впитывает находящиеся в почве различные водора¬
створимые соединения, а с другой — теряет поглощаемые поч¬
вой вещества. Одна часть поступающей в почву воды теряется
(просачивается вглубь, стекает, испаряется), другая — удержи¬
вается почвой; она и представляет собой почвенный раствор,
характеризующийся рядом показателей (pH, наличие водора¬
створимых органических соединений и питательных веществ,
солей и др.).
Вода обусловливает развитие всех жизненных процессов в по¬
чве и на ее поверхности, определяет интенсивность и направлен¬
ность процессов выветривания и почвообразования (гидролиз,
гидратация, новообразование минералов, гумусообразование), ди¬
намику почвенных процессов. С почвенной водой связаны про¬
цессы выноса, перемещения и аккумуляции веществ и энергети¬
ческого материала, формирование генетических горизонтов и
профиля почвы в целом.
Почвенная влага выступает и в качестве терморегулятора,
влияя на тепловой баланс и режим почвы.
Передвигаясь по поверхности почвы, вода вызывает эрозию —
снос богатого питательными веществами и гумусом мелкозема,
передвижение внутри почвы, особенно интенсивное промывание,
обусловливает выщелачивание, лессивирование, осолодение. Из¬
быток воды в почве приводит к оглеению, заболачиванию, а под¬
нятие по капиллярам и испарение воды, содержащей соли, вызы¬
вает засоление и осолонцевание.
Влажность почвы влияет на агрофизические свойства: плот¬
ность, липкость, способность к крошению и образованию агрега¬
тов — спелость почвы.
Вода в почве во многом определяет уровень эффективного пло¬
дородия, поскольку именно почвенная влага — основной, а неред¬
ко и единственный источник воды для произрастающих на этой
почве растений. Почвенный раствор, имея определенную реак¬
цию (кислую, нейтральную, щелочную), содержит питательные
вещества и различные соединения (благоприятные или токсичные
для растений), оказывает непосредственное воздействие на про¬
дуктивность выращиваемых сельскохозяйственных культур, их
урожайность.
Исследователями почвенной воды были выдающиеся ученые
А. А. Измаильский, Г. Н. Высоцкий, П. С. Коссович, А. Ф. Лебе¬
дев, А. Г. Дояренко, А. А. Роде, Н. А. Качинский и др.
116
10.2. ФОРМЫ ВОДЫ В ПОЧВЕ И ИХ ДОСТУПНОСТЬ
РАСТЕНИЯМ
Почвенная влага в зависимости от характера связи между моле¬
кулами воды, твердой и газовой фазами почвы характеризуется
разной подвижностью и неодинаковыми свойствами. Поэтому по¬
чвенную воду разделяют на категории, или формы, исходя из того,
что каждая конкретная форма воды в почве обладает одинаковы¬
ми свойствами.
По физическому состоянию различают три формы почвенной
воды: твердую, жидкую и парообразную.
По характеру связи с твердой фазой и степени подвижности
воды: химически связанную, твердую, парообразную, физически
прочносвязанную и рыхлосвязанную, свободную (рис. 4).
Химически связанная вода. Характеризуется неподвижностью,
высокой прочностью связей, неспособностью растворять, включа¬
ет конституционную (гидратную)
таллогидратную) воду, входит в
состав твердой фазы почвы.
Конституционная вода — это
гидроксильная группа (ОН) нахо¬
дящихся в почве веществ: гидро¬
ксидов железа, алюминия, титана,
марганца, коллоидно-дисперсных
глинистых минералов, органичес¬
ких и органоминеральных соеди¬
нений.
Кристаллизационная вода — это
целые молекулы воды, входящие в
кристаллы: гипс (CaSC>4 • 2Н2О),
миробилит (NaS04 • 10Н20) и др.
Химически связанная вода рас¬
тениям недоступна. При ее потере
(дегидратация, синерезис) проис¬
ходит необратимая трансформа¬
ция минеральных, органических и
орраноминеральных соединений.
Твердая вода. Образуется в по¬
чве в форме льда при ее промер¬
зании в осенне-зимний период
(сезонное промерзание) или со¬
храняется на определенной глуби-
Рис. 4. Категории (формы) почвенной воды
и почвенно-гидрологические константы (по
Роде)
кристаллизационную (крис-
Области ^
преобладающего ц s
влияния сил, g о
удерживающих щ £
влагу ^
117
не в промерзшей толще почвогрунта, не оттаивая даже летом (веч¬
ная, многолетняя мерзлота). Твердая вода в почве, способная та¬
ять и испаряться, представляет собой потенциальный источник
жидкой и парообразной воды.
Твердая вода неподвижна, растениям недоступна. Накопление
воды в почве на протяжении осенне-зимнего периода имеет ре¬
шающее значение для формирования урожая озимых и ранних
яровых культур.
Большой практический интерес представляет накопление по¬
чвенной влаги за счет восходящего тока ее из нижних горизонтов
почвогрунта в зимний период. В процессе промерзания почво-
грунтов в подмерзлотной зоне аэрации возникает разрежение (ва¬
куум). Вакуум в подмерзлотной зоне способствует интенсифика¬
ции процессов испарения влаги из капиллярной каймы грунтовых
вод, восходящей миграции, конденсации и кристаллизации в зоне
нижней подвижной границы промерзания. В период весеннего та¬
яния мерзлотного слоя мерзлотная перемычка между верхней и
нижней границами таяния исчезает, возникает резкая нисходящая
миграция (компрессионный подсос почвенной влаги) в нижеле¬
жащие слои, где давление меньше атмосферного. Подсос влаги
приводит к выносу подвижных органических и минеральных ве¬
ществ из корнеобитаемого слоя.
В естественных природных условиях многолетние травы, кус¬
тарники, древесные насаждения с глубокопроникающей корневой
системой в ранневесенний период способны за счет перераспреде¬
ления влаги и воздуха в тканях выравнивать давление в подмерз¬
лотной зоне с атмосферным.
Приемы, исключающие обратимый нисходящий перенос влаги
в весенний период, должны быть сориентированы на лесомелио¬
ративные мероприятия.
Парообразная вода. Содержится в виде водяного пара в почвен¬
ном воздухе, нередко насыщая его до 100 %. Она передвигается от
мест с большей упругостью в места с меньшей упругостью водя¬
ных паров, а также с током воздуха.
В снабжении растений водой парообразная влага практически
значения не имеет. Перенос воды в форме пара может осуществ¬
ляться по пустотам вокруг корней, которые оттягивают влагу из
окружающего почвенного пространства, что имеет значение для
уплотненных посевов. При понижении температуры парообразная
вода, конденсируясь, может переходить в жидкую.
Прочносвязанная вода. Это первая форма физически связанной,
или сорбированной, воды, называемая гигроскопической водой. Она
образуется в результате сорбции почвенными (преимущественно
коллоидными) частицами водяных паров из воздуха. Эту способ¬
ность почвы называют гигроскопичностью.
Гигроскопическая вода покрывает почвенные частицы тонкой
пленкой, состоящей из 1 — 3 слоев молекул. Молекулы воды, сор¬
118
бированные почвой, являясь диполями, находятся в строго ориен¬
тированном положении. Гигроскопическая вода отличается осо¬
быми свойствами: замерзает при температуре —78 °С, не растворя¬
ет растворимые в свободной воде вещества, характеризуется повы¬
шенными плотностью (1,5—1,8 г/см3) и вязкостью, недоступна рас¬
тениям.
Количество сорбированной почвой гигроскопической воды за¬
висит от влажности воздуха, количества и качества почвенных
коллоидов.
Максимальное количество гигроскопической воды, которое
может поглотить и удержать почва, в атмосфере, насыщенной во¬
дяными парами (около 96—98 %), называется максимальной гигрос¬
копичностью (МГ). Величина МГ позволяет определить обеспе¬
ченность растений водой. Обычно полуторная, двойная макси¬
мальная гигроскопичность соответствует влажности устойчивого
завядания растений (ВЗ), или «мертвому запасу» воды в почве, и
учитывается при расчете запасов продуктивной влаги и норм по¬
лива* .
Величина МГ стабильна и зависит от состава почвы: содержа¬
ния в почве коллоидных частиц и их качества (степень дисперс¬
ности, характер кристаллической решетки минералов и пр.).
Влажность воздуха и поступление в почву воды не влияют на МГ.
В слабогумусированных песчаных и супесчаных почвах значения
МГ обычно 0,5—1 %, в хорошо гумусированных суглинистых и
глинистых почвах — 10—16, в торфяниках — 30—40 %.
Помимо максимальной гигроскопичности (МГ) выделяют мак¬
симальную адсорбционную влагоемкость (МАВ), которая представ¬
ляет собой максимальное количество прочносвязанной воды,
удерживаемой на поверхности почвенных частиц сорбционными
силами.
Рыхлосвязанная вода. Это вторая форма физически связанной,
или сорбированной, воды, называемая пленочной водой. Она обра¬
зуется в результате дополнительной (к МГ) сорбции молекул воды
при соприкосновении твердых коллоидных частиц почвы с жид¬
кой водой. Это происходит потому, что почвенные частицы, сор¬
бировавшие максимальное количество молекул гигроскопической
воды (из водяного пара), полностью не насыщаются и способны
еще удерживать несколько десятков слоев ориентированных моле¬
кул воды, образующих водную пленку. Пленочная, или рыхлосвя¬
занная, вода слабоподвижна (она передвигается медленно от по¬
чвенной частицы с более толстой пленкой к частице с менее тол¬
стой пленкой), растениям малодоступна. Максимальное количе¬
ство рыхлосвязанной (пленочной) воды, удерживаемой силами
* Для расчета ВЗ («мертвого запаса» воды в почве) по величине МГ в гидроме¬
теослужбе применяют коэффициент 1,34.
119
молекулярного притяжения дисперсных почвенных частиц, назы¬
вается максимальной молекулярной влагоемкостью (ММВ).
Величина ММВ почвы аналогично величине МГ зависит в ос¬
новном от гранулометрического состава: чем больше илистых час¬
тиц, тем выше ММВ. В почвах легкого гранулометрического со¬
става (песчаных, супесчаных) ММВ может достигать 10 %, а в гли¬
нистых — 30 %.
Свободная вода. Не связана с почвенными частицами сорбци¬
онными силами и передвигается под действием капиллярных и
гравитационных сил. Разделяется на две формы: капилляр¬
ную и гравитационную воду.
Капиллярная вода. В капельно-жидком состоянии
она находится в капиллярах почвы, доступна растениям. Это
наиболее благоприятная для растений форма почвенной влаги.
Различают капиллярно-подвешенную и капиллярно-подпертую
воду. Капиллярно-подвешенная вода образуется при увлажнении
почвы с поверхности (дождевая вода, талые воды, оросительные),
капиллярно-подпертая — при поступлении воды снизу, т. е. при
подъеме воды по капиллярам от грунтовых вод. Под слоем поч¬
вы, увлажненным капиллярно-подвешенной водой, и над слоем
почвы, увлажненным капиллярно-подпертой водой, находится
слой сухой почвы. Зона (слой) над зеркалом грунтовых вод, на¬
сыщенная капиллярно-подпертой водой, называется капилляр¬
ной каймой.
В почве возможно присутствие одновременно капиллярно-
подвешенной и капиллярно-подпертой воды, разделенной сухим
слоем. Если эти воды смыкаются, то под действием капиллярных
(менисковых) сил грунтовая вода поднимается по капиллярам к
поверхности почвы и испаряется. При этом минерализованные
грунтовые воды обогащают почву солями, что способствует засо¬
лению и осолонцеванию почв.
Подъем грунтовой воды по капиллярам тем выше (но медлен¬
нее), чем тоньше капилляры. Менисковые силы, вызывающие
подъем воды, начинают проявляться при диаметре пор <8 мм.
Капиллярная вода способна растворять вещества, подвижна.
Мероприятия по влагообеспечению направлены на создание запа¬
сов (влагозарядный полив, снегозадержание и др.) и сохранение
(боронование для разрыва капилляров) капиллярной воды в по¬
чве.
Максимальное количество капиллярно-подвешенной воды, ко¬
торое остается в почве после стекания избыточной свободной
воды, называется наименьшей влагоемкостью (НВ). Такое стекание
воды после избыточного увлажнения возможно при отсутствии
капиллярной связи с грунтовыми водами и слоистости почвенного
профиля. Наряду с термином «наименьшая влагоемкость» (НВ)
часто используют термины-синонимы: «полевая влагоемкость»
(ПВ), «общая влагоемкость» (ОВ). НВ зависит от гранулометри¬
120
ческого состава, гумусированности, структурности и сложения
почвы. В супесчаных и песчаных почвах НВ составляет 5—20 %,
суглинистых и глинистых 20—45 %. НВ — важнейшая агроно¬
мическая характеристика почвы, так как показывает запас до¬
ступной для растений воды, который почва может удерживать
длительное время. Оптимальная влажность почвы соответствует
70-100 % НВ.
Разность между величиной НВ и фактической влажностью по¬
чвы называется дефицитом влаги в почве и широко используется в
земледелии.
При высыхании почвы сплошное заполнение капилляров во¬
дой прерывается, восходящее движение воды по капиллярам за¬
тормаживается или прекращается. Естественно, снижается и дос¬
тупность для растений влаги, оставшейся в углах стыка частиц и
на участках капилляров. Такое содержание воды в почве называют
влажностью разрыва капилляров (ВРК). ВРК характеризует ниж¬
ний предел оптимальной влажности почвы. При содержании воды
в почве ниже ВРК рост растений замедляется и их продуктивность
снижается. В почвах величина ВРК значительно варьирует и со¬
ставляет примерно 50—70 % НВ.
Максимальное количество капиллярно-подпертой воды, кото¬
рое может удерживаться в слое почвы над зеркалом грунтовых вод
(в пределах капиллярной каймы), называется капиллярной влагоем-
костью (КВ). Она зависит от скважности почвы и материнской
породы, глубины залегания грунтовых вод.
Гравитационная вода. Занимает все крупные нека¬
пиллярные промежутки между агрегатами (поры, пустоты) в почве,
вытесняя воздух. Передвигается свободно под действием силы тя¬
жести (гравитации), способна растворять и переносить соли, кол¬
лоиды, суспензии по профилю почвы, доступна растениям, но, со¬
здавая анаэробные условия, вызывает из-за недостатка кислорода
воздуха угнетение и гибель растений, а также заболачивание почвы.
Разделяют просачивающуюся гравитационную воду, которая передви¬
гается сверху вниз по профилю почвы, и воду водоносных горизонтов
(почвенные и почвенно-грунтовые воды), которая передвигается по
направлению уклона водоупорного слоя.
Максимальное количество гравитационной воды, которое мо¬
жет вместить почва при заполнении всех пустот, кроме пор с за¬
щемленным воздухом (5—8 % общей порозности), называется пол¬
ной влагоемкостью (ПВ).
При полном заполнении почвы водой, т.е. при значении влаж¬
ности почвы, соответствующем ПВ, в почве содержится макси¬
мальное количество воды, включающее гигроскопическую, пле¬
ночную, капиллярную и гравитационную формы почвенной во¬
ды. Величина ПВ практически равна порозности (скважности)
почвы и колеблется от 20—40 до 50—60 %, достигая иногда в
торфяниках 80 %.
121
Следует отметить, что описанные формы воды в почве тесно
взаимосвязаны и испытывают одновременное, хотя и разной ин¬
тенсивности, воздействие нескольких сил (сорбционных, капил¬
лярных, гравитационных и др.). Взаимосвязь различных форм по¬
чвенной воды, их доступность растениям и способы передвиже¬
ния в почве представлены в таблице 18.
18. Формы воды в почвах и их доступность растениям
Форма воды
Доступность воды
растениям
Способ передвижения воды
PF*
Продуктивная влага
От полной до наименьшей влагоемкости (ПВ—НВ)
Гравитационная и Легкодоступная, но Передвигается в глубь поч- 0—2
капиллярно-грави- избыточная, обус- вы в жидком виде под дей-
тационная ловливает недоста- ствием силы тяжести
ток воздуха, мало¬
продуктивна
От наименьшей влагоемкости до влажности разрыва капиллярной связи (НВ—ВРК)
Капиллярная Легкодоступная Передвигается по капилля- 2—3
рам и пленкам
От влажности разрыва капиллярной связи до влажности завядания (ВРК—B3)
Пленочная Труднодоступная Передвигается по пленкам 3—4,2
вокруг почвенных частиц
Непродуктивная влага
От влажности завядания до максимальной адсорбционной влагоемкости (ВЗ—МАВ)
Пленочно-гигро- Недоступная Передвигается в виде пара 4,2—5
скопическая
От максимальной адсорбционной влагоемкости до химически связанной влаги
(сухая почва)
Гигроскопическая Недоступная Передвигается в виде пара 5—7
и химически свя- и неподвижна
занная
*pF —логарифм величины водоудерживающих сил, выраженный в см водя¬
ного столба.
Установлены верхний и нижний пределы содержания доступ¬
ной почвенной воды под растительным покровом. Верхний пре¬
дел — это наименьшая полевая влагоемкость, т. е. количество воды,
удерживаемое почвой, после того как закончилось перераспреде¬
ление в толще почвогрунта гравитационной влаги. Такой момент
на хорошо дренированных почвах наступает через 2—3 дня после
дождя или орошения. Нижний предел — это такое содержание во¬
ды в почве, при котором растения не могут продолжать нормаль¬
ную жизнедеятельность (они начинают завядать).
122
Нормальный рост и развитие растений определяются условия¬
ми почвенного климата, который тесно связан с климатом терри¬
тории. Однако в почвах очень часто наблюдаются локальные явле¬
ния, ограничивающие оптимальное использование воды растени¬
ями. К ним относятся: образование уплотненных поверхностных
слоев — почвенной корки (что переводит внутрипочвенный сток в
поверхностный); потеря воды на провальную инфильтрацию и
физическое испарение в процессе образования трещин в почвах
(дающих усадку при высыхании; усиление засоления из-за подъе¬
ма грунтовых вод); малое содержание доступной влаги (обуслов¬
ленное высокой влажностью завядания или низкой полевой вла-
гоемкостью); водный стресс растений (из-за низкой влагопровод-
ности); малая мощность почвенной толщи, способной удерживать
влагу; скелетность почв и др.
Влажность устойчивого завядания, или влажность завядания, —
важнейшая агропочвенная характеристика. Влажность завядания
как критерий доступности воды растениям обусловлена не только
свойствами почвы, но и видом растений. Всасывающая способность
корней определяет уровень нижней границы доступной влаги.
Засухоустойчивые растения не требовательны к запасам по¬
чвенной влаги. Например, виноград проявляет признаки массово¬
го завядания при влажности, соответствующей максимальной гиг-
роскопичйости (МГ).
Влажность завядания различных сельскохозяйственных куль¬
тур приведена далее.
Культура Влажность завядания (ВЗ)
Виноград, маш, сорго МГ - 1,0—1,2
Суданская трава, люцерна, донник, житняк; МГ ■ 1,2—1,4
яблоня, айва
Просо, ячмень, пшеница, лен, груша, слива, МГ • 1,4—1,6
вишня, черешня, алыча
Подсолнечник, кукуруза, гречиха, соя, овес, МГ* 1,6 — 1,8
огурец, картофель, мята перечная, чай, смо¬
родина
Для большинства сельскохозяйственных растений содержание
воздуха, обеспечивающее нормальные условия их жизнедеятель¬
ности и необходимый газообмен между почвой и атмосферой, со¬
ставляет 20—40 % порозности. Это обеспечивается уровнем влаж¬
ности почвы, соответствующим 60—80 % НВ.
Доступная для растений почвенная влага находится в пределах
от наименьшей влагоемкости до влажности разрыва капилляров.
Это оптимальный диапазон влажности. Однако экологический
оптимум влажности почвы у различных растений существенно
различается.
Оптимальные величины влажности почв для различных групп
культурных растений следующие.
123
Сельскохозяйственные культуры
НВ, %
Рис
Огурец, чай, мандарин, мята перечная, травы природных
лугов
Кукуруза, овес, соя, конопля, картофель, гречиха, горох,
капуста, клевер, смородина, многолетние травы
Сахарная свекла, подсолнечник, виноград, люцерна, кор¬
неплоды
Маш, тамарикс, зерновые, бобовые
Зерновые хлеба, преимущественно яровые
Зерновые хлеба средних широт, озимые и яровые
Южные, северные и горные яровые зерновые
Скороспелые кормовые злаки, полевые культуры на зеле¬
ный корм
Более 100
100-80
60-50
50-40
40-30
30-20
20-10
70-60
80-70
Несмотря на влияние многих биологических и физических
факторов, определяющих продуктивность сельскохозяйственных
угодий, рост и развитие растений, общий уровень накопления
органических веществ растениями пропорционален величине
суммарного испарения.
Физическое испарение воды из почвы и физиологическое
(транспирация) растениями составляют суммарное испарение, или
эвапотранспирацию. Луга испаряют за год 766—1533 мм, пшенич¬
ное поле — 803—1022, кукурузное — 1095—1460 мм и т. д. В зрелых
растительных сообществах величина эвапотранспирации прямо¬
пропорциональна годовой первичной продуктивности.
Для интенсивно развивающихся растительных сообществ, ка¬
кими являются посевы сельскохозяйственных культур, необходи¬
мо учитывать величину физиологического испарения — транспи¬
рацию. Незначительная часть (от 1,2—1,5 до 5 %) поглощенной
растениями воды участвует в процессе фотосинтеза и образует
органическое вещество, а основная — идет на транспирацию. Вода
необходима растению во все периоды жизни: потребность в воде
только для прорастания семян составляет 30—100 % их массы, в
дальнейшем на образование 1 г сухого органического вещества ра¬
стениям требуется от 200 до 1000 г воды (табл. 19).
19. Количество воды, необходимое для прорастания семян, и транспирационные
коэффициенты культурных растений
Культура
Количество воды,
% массы семян
Пшеница озимая
Пшеница яровая
Рожь озимая
Ячмень
Овес
Просо
Кукуруза
Свекла сахарная
Свекла кормовая
46,6-47,7
450-600
338-513
500-800
310-534
376-800
200-300
250-400
340-450
57.7-64,7
48.2-57,4
59.8-76,3
25,0-38,2
37.3-44,0
120-168
62,8
734
124
Продолжение
Культура
Количество воды,
% массы семян
Транспирационный
коэффициент
Картофель
—
300-636
Подсолнечник
56,5
500-600
Горох
106-114
270-800
Конопля
43,9
600-800
Лен
106,6
400-905
Рис
—
500-800
Люцерна
56,3
844
Клевер луговой
117-143
310-900
Количество воды (г), израсходованное на накопление расте¬
нием 1 г сухого вещества, называют транспирационным коэффи¬
циентом.
Если вода и элементы питания не являются лимитирующими,
то рост растений пропорционален общему поступлению энергии
на поверхность Земли. Поскольку большая часть энергии посту¬
пает в виде тепла и эта часть, в основном обеспечивающая транс¬
пирацию, постоянна, то рост растений прямо пропорционален
транспирации.
Однако увеличение транспирации и, таким образом, продук¬
тивности сельскохозяйственных культур возможно только при со¬
блюдении оптимальной для каждого растения влажности почвы.
Избыток влаги в почвах, когда влажность превышает наименьшую
полевую влагоемкость, угнетает рост и развитие растений.
Различные растения по-разному переносят переувлажнение.
Приспособленность растений к затоплению приведена ниже.
Степень приспособ- Культура
ленности растений
к затоплению
Неприспособлены Люцерна, клевер ползучий, фасоль, донник белый, са-
лат-латук, ячмень, овес, картофель, томат, абрикос, персик
Слабая Кострец, овсяница луговая, ежа сборная, райграс много¬
летний, тимофеевка, лядвенец рогатый и узколистный,
сорго, пшеница, рожь, хлопчатник, яблоня, слива
Хорошая Канареечник тростниковый, клевер гибридный и ползу¬
чий, овсяница высокая, лядвенец большой, рис, груша
Растения, приспособленные к избытку влаги, могут образовы¬
вать в корнях внутренние воздухоносные ткани (кукуруза, рис).
Приспособление к плохой аэрации заключается в развитии не¬
глубокой корневой системы в верхнем слое почвы, который луч¬
ше обеспечен кислородом. В переувлажненных почвах воздуха не
содержится. Растворенный в воде кислород, поступающий из ат¬
мосферы, быстро потребляется верхним слоем почвы. Растения
до определенной степени могут приспосабливаться к недостатку
кислорода и переносить условия переувлажнения или затопле¬
ния почв.
125
Регулирование водного режима, основанное на знании форм
почвенной воды и их доступности растениям, а также отношения
растений к почвенному увлажнению, — необходимое условие эф¬
фективного хозяйствования.
10.3. ВОДНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ
Термин «водные свойства» означает совокупность свойств по¬
чвы, обусловливающих накопление, сохранение и передвижение
воды в почвенной толще. К водным свойствам почвы относятся
водоудерживающая способность, влагоемкость, водопроницае¬
мость, водоподъемная способность, потенциал почвенной воды,
сосущая сила почвы.
Свойство почвы поглощать и удерживать воду в своем профи¬
ле, противодействуя стеканию ее под действием силы тяжести, на¬
зывается водоудерживающей способностью.
Основными удерживающими воду в почве силами являются
сорбционные и капиллярные. Количественно водоудерживающая
способность представляет влагоемкость.
Влагоемкость почвы — это максимальное количество той или
иной формы (категории) почвенной воды, удерживаемое соответ¬
ствующими силами в почве. В зависимости от форм воды в почве
различают: максимальную влагоемкость (МАВ), максимальную
молекулярную влагоемкость (ММВ), капиллярную влагоемкость
(КВ), наименьшую (НВ) и полную влагоемкость (ПВ). Все эти
влагоемкости и соответствующие им формы воды в почве были
охарактеризованы в предыдущем разделе.
Водопроницаемость почвы — это свойство почвы впитывать и
пропускать через свой профиль поступающую с поверхности воду.
При этом различают поглощение, впитывание воды почвой, когда
вода заполняет поры и пустоты сухой почвы, передвигаясь от ге¬
нетического горизонта к горизонту (первая стадия), и фильтра¬
цию, когда свободная вода проходит сквозь толщу насыщенной
влагой почвы под воздействием силы тяжести и градиента напора
(вторая стадия). Водопроницаемость взаимосвязана с грануломет¬
рическим составом и острукгуренностью почв. Например, песчаные
и оструктуренные (с водопрочной зернисто-комковатой структу¬
рой) почвы тяжелого гранулометрического состава обладают вы¬
сокой водопроницаемостью, в то время как слабооструктуренные
(солонцеватые) суглинистые и глинистые почвы — низкой.
Измеряется водопроницаемость объемом воды, фильтрующимся
через единицу площади поперечного сечения почвы в единицу вре¬
мени. По методу Качинского для оценки водопроницаемости почв
суглинистого и глинистого гранулометрического состава учитыва¬
ют, какой объем воды пройдет (профильтруется) через почву в пер¬
вый час фильтрации при напоре 5 см и температуре воды 10 °С.
126
Водопроницаемость
Объем воды (мм) в первый час
впитывания почвой при напоре
5 см и температуре воды 10 °С
Провальная
Излишне высокая
Наилучшая
Хорошая
Удовлетворительная
Неудовлетворительная
>1000
1000—500
500-100
100-70
70-30
<30
Почвы, обладающие высокой водопроницаемостью, не способ¬
ны создать хороший запас влаги в корнеобитаемом слое, а характе¬
ризующиеся низкой водопроницаемостью переувлажняются, обус¬
ловливают стекание воды по поверхности почвы и развитие эрозии
или застаивание воды на поверхности и вымокание посевов.
Свойство почвы обеспечивать восходящее передвижение со¬
держащейся в ней воды под воздействием капиллярных сил назы¬
вается водоподъемной способностью. Высота и скорость подъема за¬
висят от гранулометрического состава, структуры и порозности
почвы. Подъем воды по капиллярам наиболее интенсивен при ди¬
аметре пор 0,1—0,003 мм. Высота подъема воды по капиллярам
колеблется от 0,5—0,8 м (в песчаных почвах) до 3—6 м (в суглини¬
стых и глинистых).
Гранулометрический состав Высота подъема воды, м*
*По данным В А Ковды
В песчаных почвах вода поднимается невысоко, но достаточно
быстро, в глинистых — медленно. При разрывах в капиллярах, что
характерно для структурных почв, передвижение капиллярной
влаги затруднено. Боронование влажной почвы направлено на со¬
хранение влаги в результате разрыва капилляров в поверхностном
слое и снижения (или прекращения) испарения содержащейся в
почвенном профиле воды.
Вода в почве подвергается одновременному воздействию сил
различной природы (адсорбционных, осмотических, капилляр¬
ных, гравитационных), которые изменяют движение молекул
воды и ее энергетическое состояние. Для того чтобы выразить
суммарное влияние этих сил на энергетическое состояние воды в
почве, используют понятие термодинамический (полный) потенци¬
ал почвенной воды.
Песок крупный
Песок средний
Супесь
Супесь пылеватая
Суглинок средний
Суглинок тяжелый
Глина тяжелая
Лёссы
<0,5
0,5-0,8
1.0-1,5
1.5-2,0
2.5-3,0
3.0-3,5
4.0-6,0
4.0-5,0
127
Потенциал почвенной воды — мера потенциальной энергии воды
в почве. Он выражает удельную потенциальную энергию воды в по¬
чве относительно энергии воды в исходном состоянии, т. е. это ве¬
личина, выражающая способность воды в почве производить боль¬
шую или меньшую работу по сравнению с чистой свободной водой.
В почвоведении вместо понятия «потенциал почвенной воды»
обычно используют понятие «давление почвенной воды», измеряемое
в паскалях (Па). Эмпирически установлены зависимости между во-
допотреблением растений и давлением почвенной воды.
Давление почвенной воды при насыщении почвы влагой и
отсутствии солей равно нулю. По мере высыхания почвы давле¬
ние почвенной воды приобретает все большие (по абсолютной
величине) отрицательные значения, а сама почва проявляет все
большую способность поглощать воду при соприкосновении с
ней. Эта способность поглощать воду получила название сосу¬
щей силы, а величина, характеризующая ее, — всасывающего дав¬
ления почвы.
Всасывающее давление (сосущая сила) почвы — величина по¬
ложительная, численно равная давлению почвенной воды. Оно
может быть выражено в паскалях, атмосферах, барах или санти¬
метрах водяного столба. Всасывающее давление почвы выражают
в pF, т. е. логарифмом числа сантиметров водяного столба.
Установлена четкая взаимосвязь между значениями pF, водно¬
физическими характеристиками и формами почвенной воды. А
именно: максимально насыщенной водой почве (мокрой) соответ¬
ствует значение pF, равное 0, сухой почве — 7, при влажности, рав¬
ной максимальной гигроскопичности, pF равно 4,5; влажности за¬
вядания — 4,2; наименьшей влагоемкости — 2,7—3,0 (для почв тя¬
желого гранулометрического состава) и 2,3—2,0 (для почв легкого
гранулометрического состава).
Следует подчеркнуть, что оценка физического состояния воды
по потенциалу или по всасывающему давлению более точна, чем
по абсолютному содержанию воды. Характеризующиеся одинако¬
выми pF почвы являются эквивалентно влажными, т. е. практи¬
чески одинаковыми по содержанию определенных форм почвен¬
ной воды, их доступности растениям, несмотря на возможное раз¬
личие в содержании количества воды в этих почвах.
10.4. ВОДНЫЙ РЕЖИМ И ЕГО ВЛИЯНИЕ
НА ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ И АГРОНОМИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА ПОЧВЫ
Совокупность протекающих в почве процессов поступления,
передвижения, сохранения и потери воды называется водным ре¬
жимом почвы. Каждый из этих процессов в отдельности выступает
как элемент водного режима. Количественно приход воды в почву
128
и расход ее представляет водный баланс, а количественно выражен¬
ные элементы водного режима являются соответственно элемен¬
тами водного баланса.
Водный баланс рассчитывают для почвенного профиля (почвен¬
ной толщи в целом), отдельных генетических горизонтов (отдель¬
ных слоев почвы), определенных территорий, для конкретного эле¬
мента ландшафта, к полному гидрологическому году и к вегетаци¬
онному периоду, к одному или нескольким месяцам. Водный ба¬
ланс, включая все статьи прихода и расхода воды или только
наиболее значимые из них, может быть полным и частичным.
Таким образом, водный баланс почвы характеризует количе¬
ственно водный режим почвы только для определенной ее толщи
(почвенного слоя) на конкретной территории за заданный проме¬
жуток времени.
Приведем общее уравнение водного баланса почвы.
Во + Вое + Вор + Вг + Вк + Впр + Вб = Висп + Вт + Ви + Впс + Вбс + вь
где В0 — начальный запас воды в почве; В^ — сумма атмосферных осадков за иссле¬
дуемый период; Вор — количество воды, поступившей с поливом (при орошении);
Вг — количество воды, поступившей в почву из грунтовых вод; Вк — количество воды,
поступившей в почву в результате конденсации из водяных паров; Впр — количество
воды, поступившей в почву в результате притока по поверхности; Вб — количество
воды, поступившей в почву с внутрипочвенным боковым притоком; Висп — физичес¬
кое испарение, количество воды, испарившейся с поверхности почвы за период на¬
блюдений; Вт — десукция, количество воды, израсходованной на транспирацию;
Ви — количество воды, потерянной в результате инфильтрации в толщу почвогрунта;
ВПС — количество воды, потерянной в результате поверхностного стока; В6с — коли¬
чество воды, потерянной в результате бокового внутрипочвенного стока; Bj — конеч¬
ный запас воды в почве (в конце периода исследований).
Обычно почвы характеризуются стабильным, установившимся
за много лет водным режимом без прогрессирующего иссушения
или увлажнения, когда поступление воды в почву и расход ее из
почвы практически одинаковы. В этом случае уравнение водного
баланса равно нулю. В различные периоды времени (весна, лето,
осень, зима, вегетационный период) баланс воды в почве меняет¬
ся, т. е. он имеет годовые циклы. Закономерности поступления и
расхода воды ежегодно повторяются.
При расчете водного баланса запасы воды в почве вычисляют для
каждого генетического горизонта (так как они различаются по плот¬
ности и влажности), а затем складывают (до определенной заданной
глубины). Запасы воды в горизонтах (м3/га или мм водяного слоя)
В = advh,
где В — запас воды для слоя h* , м3Да; а — полевая влажность, %; dv — плотность
почвы, г/см3; h — мощность слоя, см.
*Для пересчета запаса воды в почве в мм водяного столба необходимо ко¬
личество воды, выраженное в м3/га, умножить на 0,1, так как 1 м3/га соответствует
0,1 мм водяного столба.
5 Зак. 277
129
Определяют общий запас воды в почве (ОЗВ) и полезный запас
воды (ПЗВ). Именно эти характеристики содержания воды в по¬
чве имеют первостепенное агрономическое значение, так как по¬
зволяют определить, насколько возделываемые растения обеспе¬
чены влагой.
Общий запас воды в почве (м3/га) вычисляют, суммируя запасы
воды по генетическим горизонтам, т. е. ОЗВ = (a^v^) +
+ (a2dv2h2) + ... + (andvnhn).
Для определения полезного запаса воды в почве — суммарного
количества доступной, продуктивной воды в заданном слое по¬
чвы — необходимо рассчитать запас труднодоступной воды (ЗТВ).
ЗТВ (м3/га) определяют, используя приведенную выше фор¬
мулу, но вместо полевой влажности (а) берут значения влаж¬
ности устойчивого завядания (ВЗ) по генетическим горизонтам
на заданную глубину и затем суммируют: ЗТВ = (ВЗ^у^) +
+ (B32dv2h2) + ... + (B3ndvnh„).
Затем из общего запаса воды (ОЗВ) в почве (или горизонте)
вычитают запас труднодоступной воды (ЗТВ) в том же объеме по¬
чвы, разность представляет собой количество (запас) продуктив¬
ной полезной воды (ПЗВ) в почве: ПЗВ = ОЗВ — ЗТВ.
Оценка запасов продуктивной воды в почве представлена в таб¬
лице 20.
20. Оценка запасов продуктивной воды в различных слоях почвы (по Вадюниной,
Корчагиной)
Мощность слоя, см
Запас воды, мм
Качественная оценка запасов воды
0—20
>40
Хорошие
40-20
Удовлетворительные
<20
Неудовлетворительные
0-100
>160
Очень хорошие
160-130
Хорошие
130-90
Удовлетворительные
90-60
Плохие
<60
Очень плохие
Оценка запасов продуктивной влаги особенно важна ранней
весной, перед началом полевых работ, а также в конце лета, когда
необходимо прогнозировать развитие озимых и корректировать
план размещения сельскохозяйственных культур, мероприятий по
накоплению и сохранению влаги в почве.
Водный режим почв формируется под влиянием климата, рель¬
ефа, водно-физических свойств почвогрунтов, условий водного
питания и др. Особое влияние на водный режим почв оказывает
хозяйственная деятельность человека. Специфику формирования
водных режимов зональных типов почв определяют количество
атмосферных осадков и температурный режим. Совместное влия¬
ние этих факторов на характер водного режима почв Иванов пред-
130
а осадки в осадки в осадки
i
Сие. 5. Схема водного баланса при промывном (А), непромывном (Б) и выпотном (В)
типах водного режима (по Роде):
/ испарение с растительной поверхности; 2— поверхностный сток; 3 — испарение с
поверхности почвы; 4 — внутрипочвенный сток; 5—десукция
с мнил как отношение суммы осадков за год к годовой испаряемо-
I Iи, назвав это отношение коэффициентом (показателем) увлаж¬
нении:
*=2ос/Е,
1Ж' ~ сумма осадков за год, мм; £—испаряемость за год, мм* .
Иеличина коэффициента увлажнения в зависимости от клима-
Ш'ич ких условий находится в пределах 0,1—3. Коэффициент ув-
«шжнения как интегральный показатель влияния климатических
утопий на зональное почвообразование отражает сформировав¬
шуюся последовательную смену водного режима почв на террито¬
рии.
Типы водного режима почв. Г. Н. Высоцкий на основании зна¬
чений коэффициента увлажнения выделил четыре типа водного ре-
(кими ночи: промывной (К> 1), периодически промывной (К> 1 и
К * I), нспромывной (К= 1) и выпотной (К< 1).
К чтим типам водного режима по предложению Роде были до-
Анилгны еще два — мерзлотный и ирригационный. В последнее
вр#ми иыделяют 14 типов водного режима (Ковда, Розанов). С аг¬
рономической точки зрения наиболее оправдано выделение шести
П|о Иыеоцкому — Роде) типов водного режима. Характер водного
ПйЛйнсп при промывном, непромывном и выпотном типах водно-
Ш режима представлен на рисунке 5.
* t In/i испаряемостью понимают максимальное количество влаги (мм), которое
I мйннмн климатических условиях может испариться с открытой водной поверх-
миин и<1и г постоянно переувлажненной поверхности почвы за какой-либо опре-
промежуток времени.
131
Пр омывной тип. Характерен для территорий с преобла¬
данием годовой суммы осадков над испарением, что обусловлива¬
ет господство в почвогрунтах нисходящих токов воды (таежно¬
лесная зона, влажные субтропики и тропики). В годовом цикле
влагооборота этих зон весной и осенью (или во влажный период)
отмечается сквозное промачивание почв материнской породы до
грунтовых вод. В условиях такого интенсивного промыва проис¬
ходят вынос продуктов почвообразования за пределы почвенного
профиля и формирование почв подзолистого и латеритного типов
почвообразования (подзолы, дерново-подзолистые, красноземы,
желтоземы, ферраллитные, аллитные и др.).
При наличии на небольшой глубине водоупора или грунтовых
вод, обусловливающих постоянное или сезонное переувлажнение
почвогрунта, развивается болотный подтип водного ре¬
жима, который подразделяют на два самостоятельных типа: водо¬
застойный (определяющий формирование болотных почв атмос¬
ферного увлажнения) и периодически водозастойный (определяю¬
щий формирование болотных почв грунтового увлажнения с се¬
зонным колебанием уровня грунтовых вод).
Периодически промывной тип. Характерен для
территорий, где годовое количество осадков и испарения примерно
равны. Чередование влажных и сухих лет обусловливает чередова¬
ние промывного (сквозное промывание почвогрунта) и непро¬
мывного (ограниченное промачивание) типов водного режима.
Причем сквозное промачивание может происходить 1 раз в 10 лет
и более. Периодически промывной тип водного режима способ¬
ствует формированию серых лесных почв, оподзоленных и выще¬
лоченных черноземов лесостепной зоны.
Непромывной тип. Характерен для территорий, где го¬
довая величина осадков меньше, чем испарения, и атмосферные
воды не достигают грунтовых. Промачивание толщи почвогрунта
достигает 4 м в черноземах степи и 1 м в бурых и серо-бурых по¬
чвах полупустынь и пустынь. Между верхним увлажненным слоем
и грунтовыми водами находится слой с влажностью, близкой к ве¬
личине влажности завядания.
Выпотной тип. Характерен для территорий с непромыв¬
ным типом, но при условии близкого залегания грунтовых вод. В
этом случае (особенно в зоне полупустынь и пустынь) происходят
интенсивное поднятие влаги по капиллярам от грунтовых вод к
поверхности почвы и ее испарение. При минерализации грунто¬
вых вод формируются засоленные (преимущественно солончако¬
вые) и солонцеватые почвы.
Мерзлотный тип. Характерен для территорий распрост¬
ранения многолетней (вечной) мерзлоты. Служащая водоупором
вечная мерзлота обусловливает переувлажнение верхнего сезонно
оттаивающего «деятельного» слоя, что приводит к оглеению по¬
чвы. Поэтому все тундровые почвы оглеены.
132
Ирригационный тип. Характерен для искусственно
орошаемых территорий. Складывающийся годовой водный режим
при ирригации нестабилен и может различаться: промывной, не-
мромывной и даже выпотной с господством нисходящих и восхо-
шпцих токов воды в зависимости от вида, интенсивности.
Ирригация и осушение — наиболее интенсивные приемы регу¬
лирования водного режима почв.
Практика регулирования водного режима, как и само земледе¬
лие, имеет давнюю историю и основывается на учете почвенно-
мшматических условий территории и биологических особенное-
ieii возделываемых культур. При этом используют агротехничес¬
кие, агромелиоративные, гидромелиоративные, лесомелиоратив¬
ные и другие приемы и их сочетания. Для условий сухих степей и
пустынной зоны основной прием — орошение.
Для зоны с неустойчивым увлажнением крайне важны накоп-
чение и сохранение влаги. Это осуществляют при помощи снего-
итержания и задержания талых вод (кулисные посевы, обработка
поперек склона, прерывистое бороздование, щелевание и пр.), co¬
spa пения влаги почвы (поверхностное рыхление, боронование,
мущ.чирование и др.). Большое значение в регулировании водного
режима имеют полезащитные лесные полосы, введение чистых
пирон, а также прикатывание почвы для подтягивания влаги к по¬
верхности.
И юнах достаточного и избыточного увлажнения со слабодре-
IIкропанными территориями основной прием — удаление избытка
иолы. Для его осуществления необходимы устройство дренажной
пч и (открытой или закрытой), гребневание, нивелировка микро-
п ме юпонижений и т.д. Создание сети открытых или закрытых
/|рсп позволяет не только осушать территорию от избытка воды,
но и регулировать водный режим, подавая по дренам воду на поля.
При регулировании водного режима почв наиболее эффекта¬
ми! весь комплекс приемов по повышению почвенного плодоро¬
дии и увеличению урожайности сельскохозяйственных культур,
икиючая наряду с гидромелиоративными агрохимические, фито-
ммииоративные и др.
Контрольные вопросы и задания
I Ч и> такое почвенный раствор? Каково его агрономическое значение? 2. Ка-
И!М * уинттиуют формы (категории) воды в почве? Какова их доступность растени-
ffM'J I Что тикос влагоемкость? Охарактеризуйте основные категории влагоемкос-
Ж '! < Кпрмктсризуйте водные свойства почвы. 5. Что такое водный режим почв и
мнимы И (питие? 6. Как рассчитать запас продуктивной влаги в почве? 7. Охаракте-
приемы регулирования водного режима почв.
Глава 11
ВОЗДУШНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ
И ЕГО РЕГУЛИРОВАНИЕ
•
От воздушного режима почвы в большой степени зависит про¬
дуктивность растений. Основные факторы его — почвенный воз¬
дух, его состав и газообмен между почвой и приземным слоем ат¬
мосферы.
Плодородие почвы зависит от соотношения твердой, жидкой и
газообразной фаз, которое в нормальных условиях составляет
2:1:1. Именно на создание и поддержание такого соотношения
направлены многие агротехнические и мелиоративные мероприя¬
тия. В. Н. Вернадский подчеркивал, что почва, взятая без газов, не
есть почва. Говоря о значении биохимических процессов в почвах,
о значении почвы в области биосферы, мы скрыто указываем на
главенствующую роль газов в почвенных процессах и значение
этих газов в газовом обмене земной коры.
Работы по изучению почвенного воздуха проводили Ж. Б. Бу-
сенко, А. Г. Дояренко, В. П. Кин, Б. Рассол и другие ученые.
11.1. ГАЗООБРАЗНАЯ ФАЗА, ПОЧВЕННЫЙ ВОЗДУХ
И ЕГО АГРОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Газообразная фаза почвы включает в себя почвенный воздух и
парообразную влагу. Доля ее в общей массе почвы зависит от типа
почвы, ее структуры и физико-механических свойств. Основной
компонент газообразной фазы — почвенный воздух. Он занимает
все поры почвы, свободные от воды. Поэтому количество его в
почве зависит от пористости и влажности почвы.
Чем больше пористость и меньше влажность почв, тем больше
в них воздуха. Важнейшие факторы воздушного режима почвы —
воздухоемкость и воздухопроводимость.
Воздухоемкость — это та часть объема почвы, которая занята
воздухом при данной влажности. Влажность и пористость почвы
постоянно изменяются, поэтому и воздухоемкость — величина пе¬
ременная.
Суммарная величина пористости в минеральных почвах и
грунтах варьирует от 25 до 80 %, а в торфах и лесных подстилках
она может превышать 90 % общего объема почвы. Поэтому возду¬
хоемкость сухих почв колеблется от 25 до 90 % объема почвы. Од¬
нако в природных условиях почва всегда содержит влагу, следова¬
тельно, ее воздухоемкость будет ниже указанных величин.
134
Воздухопроводимость — способность почвы пропускать через
себя воздух. Воздухопроводимость — непременное условие для осу¬
ществления газообмена между почвой и атмосферным воздухом.
Чем она полнее выражена, тем лучше газообмен, тем больше в по-
чиенном воздухе кислорода и меньше диоксида углерода. Пере-
/ншжение воздуха в почве происходит по порам, не занятым водой
и не изолированным друг от друга. Чем крупнее поры аэрации,
а-м лучше воздухопроницаемость. В структурных почвах, где на¬
ряду с капиллярными порами достаточно крупных некапилляр-
и их пор, создаются наиболее благоприятные условия для воздухо¬
проницаемости.
Почвенный воздух по составу существенно отличается от ат¬
мосферного. Основные компоненты атмосферного воздуха — азот
(7Х,08—80,24 %), кислород (20,90%), аргон (показано вместе с
а югом) и диоксид углерода (0,03 %). На долю остальных газов
приходится лишь 0,01 % объема. Атмосферный воздух имеет до-
иольно постоянный состав, и колебания в содержании основных
компонентов на разных высотах и в различных точках земного
шара незначительны.
II почвенном воздухе по сравнению с атмосферным меньше
кислорода и больше диоксида углерода. Может в ту или иную сто¬
рону изменяться и содержание азота. Уменьшение количества азо-
III происходит в результате связывания его свободноживущими
и ют<фиксирующими микроорганизмами и клубеньковыми бакте¬
риями, а увеличение — вследствие распада белков и денитрифика-
ции азотсодержащих веществ под действием микроорганизмов.
IIочионный воздух болотных и заболоченных почв может содер¬
жим. и заметные количества NH3, СН4, Н2. В составе почвенного
нтдуха постоянно присутствуют в очень небольшом количестве
нелетучие органические соединения (углеводороды жирного и
ароматического ряда, сложные альдегиды, спирты и др.), образую¬
щиеся в процессе жизнедеятельности почвенных микроорганиз¬
мом. ' )ти вещества могут поглощаться корнями, способствуя росту
роста шй и повышению их жизнедеятельности.
11аиболее динамичны из всех газов почвенного воздуха кисло¬
род и диоксид углерода. Им принадлежит очень важная роль в
*и uni ночвы и населяющих ее организмов.
( одержание кислорода и диоксида углерода в почвенном воз-
иухг колеблется в широких пределах. В хорошо аэрируемых верх¬
них горизонтах почв содержание кислорода приближается к со-
нержапию его в атмосферном воздухе, а в тяжелых почвах с зат¬
рудненным газообменом может снижаться в десятки и сотни раз,
до деся тых и даже сотых долей процента. Концентрация диоксида
умерода н почвах с плохим газообменом достигает 20 % (в атмос¬
фере 0,03 %).
Ритмичная концентрация кислорода и диоксида углерода в no¬
il ионном ноздухе объясняется двумя противоположно направлен¬
135
ными процессами: интенсивностью потребления кислорода и
продуцирования диоксида углерода, с одной стороны, и скорос¬
тью газообмена между почвенным и атмосферным воздухом — с
другой.
Содержание 02 и С02 в почвенном воздухе непостоянно и за¬
висит от типа почвы, ее свойств (физических, химических, биоло¬
гических), от времени года, погодных условий и вида угодья (паш¬
ня, сенокос, луг). На пашне состав воздуха зависит от возделывае¬
мой культуры и применяемой агротехники.
В почвах нормального увлажнения содержание кислорода, как
правило, уменьшается от верхних горизонтов к нижним, количе¬
ство же диоксида углерода, наоборот, увеличивается. Содержание
02 и С02 в почвенном воздухе тесно связано с наличием расти¬
тельности, ее составом. Так, при наличии растительности на па¬
хотных угодьях в составе почвенного воздуха меньше СЬ и больше
СОг, чем на паровом поле.
Особенно большое влияние на состав почвенного воздуха оказы¬
вают влага и температура почвы. С увеличением влажности умень¬
шается воздухоемкость, нарушается система воздухоносных пор,
следовательно, ухудшаются условия газообмена. Кроме того, от со¬
держания влаги в почве и температуры зависит интенсивность био¬
логических и биохимических процессов, следовательно, потреб¬
ление кислорода и продуцирование диоксида углерода. При опти¬
мальной влажности с повышением температуры содержание диок¬
сида углерода в почвенном воздухе увеличивается, а кислорода
уменьшается. В летний период при высокой температуре и влажно¬
сти, близкой к влажности завядания, наблюдается самая низкая
концентрация диоксида углерода и самая высокая — кислорода.
В почвенном воздухе минимальное содержание 02 и макси¬
мальное С02 приходится на теплый или на холодный период года
в зависимости от состояния газообмена. Так, в почвах степной и
полупустынной зон самая высокая концентрация С02 была летом,
а осенью и зимой толща почвогрунта разгружалась от ранее на¬
копленного диоксида углерода. На дерново-подзолистых почвах
лесной зоны, под полевыми культурами и под лесом в отдельные
годы почвенный воздух за зимний период не только не освобож¬
дался от накопленного летом диоксида углерода, но еще больше
обогащался им. Удаление диоксида углерода отмечалось весной
или летом при высыхании почвогрунтов и создании благоприят¬
ного газообмена в верхних и нижних горизонтах. Если почва в
зиму уходила слабоувлажненной, с достаточной пористостью
аэрации и, следовательно, с хорошим газообменом во всех гори¬
зонтах, то почвенный воздух освобождался от ранее накопленного
диоксида углерода и в осенне-зимний период.
Почвы, особенно их верхние горизонты, населены огромным
количеством организмов, которые в процессе дыхания непрерыв¬
но потребляют кислород и выделяют диоксид углерода. Энергия,
136
образующаяся при этом, используется для биологических синте¬
зов и других проявлений жизни. Такие важнейшие процессы в ра¬
стениях, как передвижение веществ, поглощение минеральных
солей, а частично и воды, движение протоплазмы, прорастание
семян и другие осуществляются за счет энергии, выделяемой при
дыхании, с участием свободного (молекулярного) кислорода.
Основными потребителями кислорода в почве являются расте¬
ния, микроорганизмы и животные, и лишь незначительная часть
его расходуется на чисто химические процессы окисления.
Количество кислорода, потребляемое растениями, зависит от
(биологических особенностей организма, возраста, условий среды
(температура, влажность, наличие питательных веществ и т.д.) и
других причин. При этом отдельные группы микроорганизмов по
количеству потребляемого ими в процессе дыхания кислорода мо¬
гу г сильно отличаться друг от друга. Так, двухдневная культура
Aspergillus niger потребляет кислорода в 50 раз больше, чем семи¬
дневные проростки ячменя. У высших растений максимум его по¬
требления наблюдается в период цветения.
Об использовании кислорода непосредственно почвой можно
судить по продуцированию почвой диоксида углерода. Основная
масса кислорода в почве расходуется в процессе аэробного дыха¬
ния. В оптимальных условиях аэрации дыхательный коэффициент
(ДК) близок к единице или равен ей, т.е. количество выделивше¬
гося диоксида углерода эквивалентно количеству поглощенного за
но время кислорода. Следовательно, по количеству выделившего¬
ся диоксида углерода можно судить о количестве поглощенного
кислорода. Однако значение ДК в зависимости от биологических
особенностей растений, состава, температуры и влажности почвы
может сильно меняться. При недостатке кислорода ДК всегда
mi,пне единицы, диоксида углерода выделяется больше, чем погло¬
щается кислорода. Для почв с затрудненным газообменом и пони¬
женным содержанием кислорода использовать этот показатель
нельзя. В этом случае выделение диоксида углерода неэквивалент¬
но количеству поглощаемого кислорода. При полном анаэробио-
uice выделение диоксида углерода проходит без поглощения сво-
Подного кислорода.
Нормально аэрируемые почвы, покрытые растениями, летом
могут выделять в среднем от 2 до 10 я/и1 в сутки диоксида углеро¬
да и потреблять такой же объем кислорода. Поскольку основная
масса корней и микроорганизмов — главных потребителей кисло¬
рода сосредоточена в верхних (гумусовых или пахотных) горизон-
i ич, то очевидно, что именно в этом слое будут наибольшие погло¬
щение кислорода и продуцирование диоксида углерода. Если при¬
ми п., что 80 % всего количества потребляемого почвой кислорода
приходится на пахотный горизонт (0—20 см), то 1 кг почвы при
иГн.емпой массе 1,4г/см3 может потреблять в сутки около 6—
}{) см1 кислорода.
137
Диоксид углерода образуется в почве главным образом за счет
биологических процессов. Частично он может поступать в по¬
чвенный воздух из грунтовых вод, а также в результате десорбции
из твердой и жидкой фаз почвы. Некоторое количество диоксида
углерода может образоваться в результате превращения бикарбо¬
натов в карбонаты при испарении почвенных растворов
[Са(НС03)2 -» СаС03 + Н20 + С02] и в результате воздействия
кислот на карбонаты почвы, а также вследствие химического
окисления органического вещества.
Кислород и диоксид углерода почвенного воздуха оказывают
разностороннее воздействие на свойства почвы и прямо или кос¬
венно влияют на продуктивность растений.
Кислород. Прямое воздействие кислорода на жизнь растений
проявляется в процессе дыхания. Улучшение аэрации почвы спо¬
собствует развитию корней, более интенсивному поглощению
воды и питательных веществ растениями, усилению их роста и
повышению урожая. При отсутствии свободного кислорода в по¬
чве развитие растений прекращается. Оптимальные условия для
развития растений создаются при содержании кислорода в по¬
чвенном воздухе около 20 %. Косвенное воздействие кислорода на
продуктивность растений проявляется через его влияние на по¬
чву. При недостатке кислорода в почве создается низкий окисли¬
тельно-восстановительный потенциал, развиваются анаэробные
процессы с образованием токсичных для растений соединений,
уменьшается содержание доступных питательных веществ, ухуд¬
шаются физические свойства, что в совокупности снижает плодо¬
родие почвы и урожай растений. В условиях хорошей обеспечен¬
ности кислородом в почве развиваются аэробные процессы и в со¬
четании с другими факторами создаются лучшие условия для рос¬
та растений и их продуктивности.
Аэробные процессы в гумусовом горизонте почвы при опти¬
мальных температуре и влажности в зависимости от содержания
свежих органических остатков начинают развиваться при наличии
в газовой фазе кислорода свыше 2,5—5 %. При более низком его
содержании развиваются анаэробные процессы. Однако при низ¬
кой температуре (0—4°С) или влажности (близкой к влажности
завядания), когда биологические процессы сильно угнетены, про¬
текание анаэробных процессов возможно даже при содержании
кислорода 0,5 %.
При одном и том же парциальном давлении кислорода, но при
различной пористости аэрации на единицу массы почвы прихо¬
дится неодинаковое количество кислорода, что сказывается на
свойствах почвы и продуктивности растений. Так, в хорошо аэри¬
руемых почвах обеспеченность кислородом в среднем составляет
50—100 см3/кг почвы. При содержании кислорода менее 5,5 см3/кг
пахотного слоя дерново-подзолистой почвы в ней развиваются
анаэробные процессы.
138
Диоксид углерода (СОг). Высокая концентрация диоксида угле¬
рода в почвенном воздухе отрицательно действует на прорастание
семян, развитие корневой системы растений. Однако при опти¬
мальном содержании кислорода вредное действие диоксида угле¬
рода проявляется только при высокой его концентрации.
Огромное количество диоксида углерода потребляется растени¬
ями в процессе фотосинтеза. От 38 до 72 % всего количества С02,
пошедшего на создание урожая, поставляется растению из почвы
и процессе ее дыхания. Но так как в подпочвенном воздухе, т. е. в
I ом его слое, где происходит усвоение диоксида углерода растени¬
ем, в дневные часы наблюдается недостаток С02, очень важно
обеспечить активное новообразование СОг в почве и хороший га-
юрбмен между почвенным и атмосферным воздухом.
Диоксид углерода имеет большое значение при химическом
ныветривании минеральной части почвы и в накоплении пита¬
тельных веществ. Почвенный раствор, насыщенный С02, оказы-
нает растворяющее действие на многие соединения почвы, в част¬
ности на кальцит (СаС03), доломит (CaC03 -MgC03), магнезит
(MgC03), сидерит (FeC03). Растворяющее действие С02 на карбо¬
наты при благоприятных условиях обеспечивает их вынос из верх¬
них горизонтов почвы или подтягивание из нижних горизонтов к
нерхним.
Улучшение воздушного режима особенно актуально в районах
пременного избыточного увлажнения почв. Осушение избыточно
нлажных почв и создание оптимальных условий аэрации положи-
1сльно сказываются на продуктивности не только сельскохозяй¬
ственных культур, но и лесных насаждений.
В создании оптимального воздушного режима почвы большое
шлчение имеет улучшение ее физических свойств и структуры.
11.2. ГАЗООБМЕН В ПОЧВЕ
Процессы обмена почвенного воздуха с атмосферным называ¬
ют аэрацией, или газообменом. Газообмен осуществляется через си¬
стему воздухоносных пор почвы, сообщающихся между собой и с
шмосферой. К факторам, вызывающим газообмен, относятся:
диффузия, изменение температуры почвы, барометрического дав¬
ления, количества влаги в почве под влиянием осадков, орошения
и испарения, влияние ветра, изменение уровня грунтовых вод или
мерхоподки.
Диффузия — это процесс перемещения газов в соответствии с
их парциальным давлением. Поскольку в почвенном воздухе кон¬
центрация кислорода всегда меньше, а диоксида углерода больше,
чем и атмосфере, то под влиянием диффузии создаются условия
дин непрерывного поступления кислорода в почву и выделения
Г(); н атмосферу.
139
Изменение температуры и барометри¬
ческого давления. Обусловливает газообмен, так как при
этом происходит сжатие или расширение почвенного воздуха. В
период дневного нагревания темно-каштановой почвы от по¬
верхности до глубины проникновения суточной температурной
волны выталкивается около 1,4 % почвенного воздуха, что говорит
о малой эффективности этого фактора газообмена.
Поступление влаги в почву с осадками
или при орошении. Вызывает сжатие почвенного возду¬
ха, его выталкивание наружу и засасывание атмосферного воздуха.
Выпадающие дожди могут обеспечить лишь 6—8 % всего газооб¬
мена. Газообмен происходит и при испарении воды из почвы, ког¬
да на место испарившейся воды поступает равное по объему коли¬
чество атмосферного воздуха. Поскольку этот процесс протекает
медленно, его значение в газообмене незначительно.
Влияние ветра на газообмен. Обычно оно неве¬
лико и зависит от скорости ветра, макро- и микрорельефа, струк¬
туры почвы и способа ее обработки. Наибольший газообмен под
влиянием ветра проявляется на пористых почвах, лишенных рас¬
тительности.
Все рассмотренные факторы газообмена действуют в природ¬
ных условиях совместно, и в процессе газообмена проявляется их
суммарный эффект. Однако главным и непрерывно действующим
фактором поступления кислорода в почву и удаления из нее диок¬
сида углерода является диффузия.
Скорость диффузии газов зависит от скорости теплового дви¬
жения молекул газов (V) и длины их свободного пробега (X). Ско¬
рость теплового движения молекул очень высокая—для 02, N2,
С02, Н2 и паров Н20 она соответственно равна 461, 493, 393, 1838
и 615 м/с. Если бы диффузия зависела только от теплового дви¬
жения, она в атмосфере проходила бы почти мгновенно. Однако
этого не наблюдается. Вследствие небольшой длины свободного
пробега молекул газов (для 02, N2, С02, Н2 и паров Н9О X в сред¬
нем соответственно равна 10,2 • 10~5; 9,5 • 10 5; 6,5 • 10-^; 17,8 • 10~5
и 0,72 • 10~5 см) они сталкиваются друг с другом и за единицу вре¬
мени проходят значительно меньшее расстояние, чем то, которое
свойственно скорости теплового движения.
Диффузия газов через почву всегда идет медленнее, чем в сво¬
бодной атмосфере (по данным Люндегорда, при переменном газо¬
обмене в 2—20 раз). Об этом можно судить по отношению коэф¬
фициента диффузии газа в почве (Д) к коэффициенту диффузии
этого же газа в атмосфере (Д0). Коэффициент диффузии равен объе¬
му газа в 1 см3, проходящего в 1 с через 1 см2 поверхности при тол¬
щине слоя 1 см и градиенте концентрации, равном единице. При
одной и той же температуре отношение Д : До всегда меньше еди¬
ницы.
На не сильно увлажненных и не очень плотных полях коэффи-
140
циснт диффузии газа обычно больше 0,009 см2/с, что обеспечивает
нормальный газообмен. При меньшей скорости газообмен затруд¬
нен. Диффузия газа через почву сильно зависит от градиента кон¬
центрации газов и пористости аэрации. Так, отвод С02 из почвы
под влиянием диффузии значительно усиливается с увеличением
градиента концентрации и пористости почвы.
Диффузия газов в почве идет через поры аэрации, т. е. поры,
занятые воздухом. Однако пористость аэрации, вычисленная
обычным способом (разность между общей пористостью и влаж¬
ностью почвы в объемных процентах), включает не только поры
аэрации, но и поры, занятые защемленным воздухом, через кото¬
рые газообмен не происходит. Такие поры имеются во всех по¬
мпах, но суммарный их объем больше в тяжелых бесструктурных
почвах. Наблюдения и расчеты показывают, что нормальный газо¬
обмен между почвенным и атмосферным воздухом осуществляет¬
ся при пористости аэрации 20 % и сильно замедляется при порис¬
тости 8—12 %. Следует отметить, что состояние газообмена связа¬
но не только с суммарным количеством пор, но и с их размером,
что зависит от структуры почвы. В структурной почве, даже при
насыщении ее водой до капиллярной влагоемкости, сохраняется
достаточное количество крупных межагрегатных пор аэрации, ко-
юрые обеспечивают нормальный газообмен. При увлажнении
(неструктурной почвы до полной капиллярности все ее поры за¬
полняются водой и газообмен прекращается.
11.3. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ
В ПОЧВЕ И ИХ АГРОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
И почве широко распространены окислительно-восстанови-
кмн.ные процессы, и в этом отношении ее можно рассматривать
как сложную окислительно-восстановительную систему. Процес¬
сами окисления называют:
1) присоединение кислорода: 2KN02 + 02 —> 2KN03;
2) отдача водорода: СН2СООН СН-СООН
\ -> \\ +н2
СН2СООН СН-СООН
Янтарная кислота Фумаровая кислота
I) отдача электронов без участия водорода и кислорода:
Fe2+ — е —> Fe3+.
Обратные процессы называют восстановлением. Обычно про¬
цессы окисления принято рассматривать как отдачу электронов, а
Мштганонления — как присоединение электронов:
141
Окислительные процессы проходят при превращении органи¬
ческого вещества в почве. Так, в почве возможно окисление тиро¬
зина и других ароматических аминокислот в меланины; окисление
смол и соединений непредельного ряда; окисление дубильных ве¬
ществ, сахаров, аминокислот, белков и других веществ, входящих
в состав растительных остатков. Гумификация — это окислитель¬
ный процесс.
Большинство реакций окисления органических веществ почвы
относится к необратимым.
Обратимыми окислительно-восстановительными реакциями яв¬
ляются широко распространенные в почве реакции окисления и
восстановления железа (Fe3+ о Fe2+), марганца (Мп4+ Мп2+),
азота (N5+ N3+). В почве происходят окисление и восстановление
кислорода^ и водорода (0<->02~; Н<->Н+), серы (S6+ о S2~). По¬
скольку большая часть этих реакций имеет биохимическую приро¬
ду и теснейшим образом связана с проявлением микробиологичес¬
ких процессов, естественно, интенсивность последних в почве вли¬
яет и на развитие окислительно-восстановительных процессов.
Основной окислитель в почве — молекулярный кислород по¬
чвенного воздуха, почвенного раствора. Поэтому развитие окис¬
лительно-восстановительных процессов в почве тесно связано с
условиями ее аэрации и, следовательно, зависит от всех свойств
почв, определяющих состояние газообмена (структура, плотность,
гранулометрический состав и др.), и прежде всего от влажности.
Интенсивность и направленность окислительно-восстанови-
тельных процессов зависят от состояния увлажнения и аэрации
почв, а также от содержания в них органического вещества и тем¬
пературных условий развития биохимических процессов.
Ухудшение аэрации в результате повышения влажности по¬
чвы, ее уплотнения, образования корки и других причин ведет к
снижению окислительно-восстановительного потенциала. Наибо¬
лее резко падает потенциал в почвах при влажности, близкой к
полной влагоемкости, когда нарушается нормальный газообмен
почвенного воздуха с атмосферным. Так, резкое снижение потен¬
циала в гумусовых горизонтах дерново-подзолистых почв (Апах,
А]) наблюдается при увлажнении почвы выше 90 % полной влаго¬
емкости. При увеличении влажности почвы с 10 до 90 % полной
влагоемкости падение потенциала идет медленно и постепенно.
Установлено, что при пропускании через почву газовой смеси,
состоящей из азота (99,5 %) и кислорода (0,5 %), наблюдается раз¬
витие устойчивых восстановительных процессов, сопровождаю¬
щихся интенсивным восстановлением нитратов и образованием
значительных количеств закиси железа. При оптимальных темпе¬
ратуре и влажности в пахотном горизонте дерново-подзолистой
почвы переход от аэробных условий к анаэробным происходит
142
при содержании кислорода в почвенном воздухе 2,5—5 %. На суг-
и и н истой дерново-подзолистой почве под многолетними травами
ири влажности выше 80 % полной влагоемкости и пористости
шрации 6% наступало состояние устойчивого анаэробиоза. На
окислительно-восстановительные процессы в почве существенно
ииияли содержание и форма органических веществ. Быстрое сни¬
жение потенциала при переувлажнении почвы наблюдалось толь¬
ко в гумусовых горизонтах. Свежее неразложившееся органичес¬
кое вещество, богатое белками и растворимыми углеводами, —
пучший материал для жизнедеятельности микрофлоры, благопри¬
ятствовало интенсивному развитию восстановительных процессов
и избыточно увлажненной почве.
Для количественной характеристики окислительно-восстано-
иительного состояния почвы пользуются определением величины
окислительно-восстановительного потенциала, который отражает
суммарный эффект разнообразных окислительно-восстановитель¬
ных систем почвы в данный момент. Величина окислительно-вос-
маповительного потенциала (в милливольтах) характеризуется
с целующим уравнением:
F =F ^RT 1- (окисл )
-^ов г / \ 5
nF (восст.)
I ш- /-;о — исходное состояние; R — универсальная газовая постоянная, Дж; Т — аб-
ницотная температура, град; п —число зарядов, переносимых одной частицей
(ионами); F— число Фарадея, Кл; (окисл.) и (восст.) — концентрация окислите¬
ли и восстановителей данной системы.
Согласно уравнению чем выше концентрация окислителя, тем
щ.ипс окислительно-восстановительный потенциал. Если актив¬
ные концентрации окислителя и восстановителя равны, то отно-
(окисл.)
икчжс ^восст) равно 1 и тогда Еов = Е0. Потенциал системы, в
которой активность окислителя и восстановителя одинакова и
рнина 1, называется нормальным потенциалом окислительно-вос-
еппкшительной системы.
Напряженность окислительно-восстановительных процессов в
почвах в определенной мере связана с условиями реакции сре¬
ды с величиной pH. Реакция среды влияет на интенсивность и
нпправленность микробиологических процессов: от величины pH
«пнисит переход в раствор компонентов некоторых окислительно-
иосетановительных систем почвы и др.
Для получения сравнимых данных по окислительно-восстанови-
шн.ным условиям в средах с различной величиной pH Д. Б. Кларк
Предложил ввести показатель гН2, который представляет собой от¬
рицательный логарифм давления концентрации молекулярного
йодорода
гН2=§+2рН.
143
Таким образом, количественная характеристика окислительно-
восстановительного состояния почвы может быть выражена через
Eh (в милливаттах) и через условную величину гН2.
При величине гН2 > 28 преобладают окислительные процессы.
Для восстановительных процессов в почвах характерна величина
гН2 < 27 (22 — 25); при интенсивном развитии восстановительных
процессов величина гН2 < 20. Для определения ОВ-потенциала
в динамике желательно стационарно установить по профилю почв
электроды*. Конкретное проявление окислительно-восстанови¬
тельных процессов в почве зависит от ее генетических свойств и
состояния водно-воздушного и температурного режимов, тесно
связанных с гидрометрическими условиями годичного цикла раз¬
вития почвы.
Поэтому различные почвы имеют свои особенности в развитии
окислительно-восстановительных процессов. В то же время у всех
почв выражена сезонная динамика проявления этих процессов.
В подзолистых и дерново-подзолистых почвах нормального ув¬
лажнения величины ОВ-потенциала колеблются в пределах 550—
750 мВ, в черноземах — 400—600, в сероземах — 350—450 мВ. Наи¬
более низкими потенциалами характеризуются длительно затоп¬
ляемые почвы рисовых полей, а также болотные почвы. При
уменьшении величины Eh до 200 мВ и ниже наблюдается интен¬
сивное развитие восстановительных процессов с типичными при¬
знаками глееобразования. Почвы нормального увлажнения харак¬
теризуются относительно выравненной величиной ОВ-потенциа¬
ла в течение вегетационного периода, хотя некоторое снижение и
наблюдается в периоды повышенного увлажнения почв и наибо¬
лее интенсивного развития микробиологических процессов.
Наиболее контрастной динамикой окислительно-восстанови¬
тельных процессов характеризуются почвы временного избыточ¬
ного увлажнения. К ним относятся почвы подзолистого и дерно¬
во-подзолистого типов, солоди, солонцы и др.
Окислительно-восстановительные условия оказывают большое
влияние на развитие почвообразовательного процесса и плодоро¬
дие почв. С ними тесно связаны превращение растительных остат¬
ков, темпы накопления и состав образующихся органических ве¬
ществ, а следовательно, и формирование профиля почв.
Избыточное увлажнение и низкое значение ОВ-потенциала
способствуют замедленному разложению растительных остатков,
образованию наиболее подвижных и активных форм органичес¬
ких веществ, трансформации гуминовых кислот в фульвокислоты.
С развитием окислительно-восстановительных процессов связано
также превращение соединений азота, серы, фосфора, железа,
марганца и ряда других элементов в почвах.
* Измерение ОВ-потенциала в почвах проводят платиновыми электродами.
В качестве электрода сравнения используют каломельный электрод.
144
Оптимальные условия для процессов нитрификации создаются
мри Eh 350—500 мВ. При резком падении потенциала развиваются
процессы денитрификации. Снижение потенциала до 200—250 мВ
приводит к образованию заметных количеств закисного железа и
подвижных форм Мп2+.
Восстановительные процессы в почве в сочетании с промыв¬
ным водным режимом способствуют интенсивному разрушению
почвенных минералов и иллювиированию продуктов разрушения.
Мри этом особенно энергично вымывается железо.
Значение величины ОВ-потенциала почв позволяет судить об
оыцсй направленности окислительно-восстановительных процес-
гов и определять необходимость проведения мероприятий по ре-
I v/шрованию окислительно-восстановительного режима почвы.
Контрольные вопросы и задания
I. Дайте определение воздушного режима почвы. 2. Каково значение воздухо¬
проницаемости? 3. От чего зависит содержание 02 и С02 в почвенном воздухе?
I Чго такое дыхательный коэффициент? 5. Каково значение кислорода в почвен¬
ном иоздухе? 6. Перечислите условия, определяющие газообмен в почве. 7. Дайте
нмрлктеристику окислительно-восстановительных процессов в почве. 8. Чем опре-
мпшстся интенсивность окислительно-восстановительных процессов? 9. Дайте ха-
рпкюристику нормального потенциала окислительно-восстановительной системы.
Глава 12
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ И ТОКСИКОЗНЫЙ
РЕЖИМЫ ПОЧВЫ И ИХ РЕГУЛИРОВАНИЕ
•
И почве обитает бесчисленное множество растительных и жи-
иотиых организмов, имеющих различные размеры и обладающих
ртпообразной активностью. Все они участвуют в образовании и
жошоции почвы в качестве факторов синтеза гумусовых веществ
и обусловливают ее плодородие, а также в превращении веществ,
Используемых высшими растениями для питания. Значение жи¬
мы ч организмов в почве очень велико. Относительно большая мас-
ги их кажется совершенно ничтожной по сравнению с биологи¬
ческой активностью, которую они проявляют.
Высокая активность почвенных организмов дает основание ут-
игрждать, что все естественные реакции, происходящие в почве,
Прямо или косвенно являются биохимическими по своей природе.
Преобразование органического вещества отмирающих расте¬
нии, включающее два взаимосвязанных, неотделимых друг от дру-
!й процесса — разложение и гумификацию, происходит в резуль-
iii и* деятельности почвенных микроорганизмов и беспозвоночных
жмм< >ii I ых.
145
До недавнего времени основным фактором трансформацие/орга¬
нического вещества в почве считались микроорганизмы. Исследо¬
вания, проведенные М. С. Гиляровым, Г. Ф. Курчевой, Е. Н. Ми-
шустиным, М. М. Кононовой и другими учеными, показали, что
беспозвоночные животные, населяющие почву, имеют не меньшее
значение, чем микроорганизмы. В общем процессе трансформации
органического вещества в почве они дополняют друг друга.
12.1. ЖИВАЯ ФАЗА ПОЧВЫ, ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ
РАСПРОСТРАНЕНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ В ПОЧВЕ
Организмы, населяющие почву, представляют собой живую
фазу почвы. Они делятся на макро- и микроорганизмы и включают
как животные, так и растительные виды.
Макроорганизмы. Включают макрофауну и макрофлору.
Макрофауна. Наиболее распространенные представители
макрофауны — грызуны, насекомоядные, насекомые, двупарно¬
ногие, равноногие, клещи, брюхоногие моллюски, многоножки,
пауки и кольчатые черви. Многие представители макрофауны
проводят часть своего жизненного цикла или даже всю жизнь в
почве. Они оказывают на нее благоприятное действие: способ¬
ствуют ее перемешиванию, поддержанию комковатой структуры,
аэрации и дренированию почвы. Кроме того, они могут влиять и
на химические превращения, происходящие в почве, как непос¬
редственно в результате собственных пищеварительных процес¬
сов, так и косвенно — уничтожая бактерии, грибы, простейшие и
т. д. Отмирая, они способствуют накоплению в почве органичес¬
кого вещества.
Важнейшими представителями макрофауны, наиболее активно
участвующими в почвообразовательном процессе и восстановле¬
нии плодородия почвы, являются дождевые черви. Ч. Дарвин
впервые (1837) высказал мысль о создании гумуса дождевыми чер¬
вями. Позже в труде «О дождевых червях» (1881) он изложил ре¬
зультаты своих многолетних наблюдений и опытов, где показал,'
что дождевые черви ускоряют разрушение растительных остатков,
и предположил, что, пропуская эти остатки через кишечник, они
перерабатывают их не только механически, но и химически и со¬
здают особые гумусовые вещества. Ч. Дарвин пришел к выводу,
что весь поверхностный слой почвы за много лет не раз прошел и
еще много раз пройдет через кишечник червей.
В разных климатических зонах обитает множество различных
видов дождевых червей. Численность их на 1 га может колебаться
от нескольких сотен до более миллиона. Это количество соответ¬
ствует колебаниям биомассы червей от 90 до 500 кг/га. Дождевые
черви предпочитают сырые, богатые органическими веществами и
кальцием почвы. Это связано, очевидно, с тем, что в их пищеваре-
146
пни важную роль играют железы, выделяющие СаС03. Дождевые
черви обычно более многочисленны в тяжелых, нейтральных или
< пабокислых почвах, содержащих большое количество органичес¬
кою вещества. Их численность, активность и видовой состав
очень сильно меняются под влиянием почвенных условий.
Макрофлора. Состоит в основном из корней растений.
Нысшие растения наряду с низкоорганизованными формами —
непременная составная часть живой фазы почвы. Корни — источник
органического вещества. В количественном отношении органи¬
ческое вещество корней превосходит все другие источники. Эта
форма возврата органического вещества в пахотную землю в виде
корневых остатков совершенно необходима как для поддержания
miiacoB гумуса, так и для удовлетворения пищевых потребностей
микроорганизмов. Кроме того, корни высших растений нарушают
раниовесие водных почвенных растворов, усваивая содержащиеся
и них растворимые соединения, а также избирательно извлекают
многие питательные элементы с помощью кислот, концентрирую¬
щихся на их поверхности. Наряду с этим корни высших растений
ппаюдаря своим продуктам выделения сильно стимулируют раз-
мнтие микрофлоры, находящейся в непосредственном контакте с
ними.
Микроорганизмы. Включают микрофауну и микрофлору.
Микрофауна. Делится на три группы: нематоды, или
t i рунцы, простейшие и коловратки. Из этих групп наибольший
интерес представляют первые две.
Нематоды. Обычные обитатели большинства почв. Числен¬
ность их достигает нескольких миллиардов на 1 га. По способу
мигания нематоды можно разделить на три группы: питающиеся
рм шатающимися органическими веществами; питающиеся други¬
ми нематодами, растениями, бактериями и иными организмами;
проникающие в корни высших растений и проводящие в них
чисть своего жизненного цикла. В почвах чаще всего встречаются
представители первой группы нематод, которые способствуют
разложению органических веществ, их тесному перемешиванию с
минеральными фракциями почвы.
Простейшие. Это наиболее просто организованные животные
формы. Они состоят из одной клетки, но значительно более круп¬
ном, чем обычные, и отличаются более высокой степенью органи-
1ЙМИИ и развития. По морфологии и способу передвижения про¬
стейшие делятся на три группы: ресничные, передвигающиеся с
помощью ресничек; жгутиковые, передвигающиеся с помощью
жгутиков; амебы, передвигающиеся с помощью псевдоподий. В
И оч не обнаружено 250 видов простейших. Количество их колеб-
йпси и очень больших пределах. Жгутиковых в 1 г почвы насчиты-
ммиси о г 500 ООО до 1 ООО ООО, амеб — от 100 000 до 500 000, а рес¬
ничных—-от 80 до 1000. Биомасса простейших составляет 100—
t(K) кг/га. Основные факторы, регулирующие распределение про¬
147
стейших в почве, — аэрация и источники питательных веществ.
Они обычно сосредоточены в поверхностных слоях почвы.
Взаимоотношения между простейшими и бактериями оказыва¬
ют в основном благоприятное влияние на почву, так как простей¬
шие могут уничтожать фитопатогенные бактерии и благодаря это¬
му способствуют омоложению состава популяции важных в функ¬
циональном отношении групп микробов и поддерживают ее в ак¬
тивном состоянии В результате деятельности простейших про¬
исходит стимуляция специальных бактериальных процессов.
Коловратки. Значение этих микроскопических животных еще
не установлено. Предположительно они участвуют в общем цикле
разложения органических вещестЬ. В торфяниках и заболоченных
почвах активность их выше.
Микрофлора. Состоит из организмов, которые можно
разделить на четыре большие группы и в соответствии с раз¬
мерами и степенью схожести расположить по нисходящей ли¬
нии в следующем порядке: водоросли, грибы, актиномицеты,
бактерии.
Водоросли. Это единственная группа микробиологических рас¬
тений, содержащих хлорофилл. Они распространены повсемест¬
но, особенно в поверхностных слоях почвы. Наиболее важным
экологическим фактором, регулирующим распространение водо¬
рослей, является влажность, хотя они способны выдерживать дли¬
тельные периоды засухи. Морфологическое разнообразие водо¬
рослей очень велико, но все они имеют микроскопические разме¬
ры, нитевидную форму и состоят из одной клетки. Водоросли де¬
лятся на три группы: синезеленые, зеленые и диатомовые. Пер¬
вые две группы наиболее многочисленны. Количество их в 1 г
почвы может достигать 100000. В зависимости от условий водо¬
росли могут вести образ жизни, сходный с образом жизни высших
растений (на свету, в верхних слоях почвы) или более низкоорга¬
низованных форм (в более глубоких слоях почвы, без доступа воз¬
духа), как, например, грибы.
Грибы. Отличаются более низкой, чем водоросли, организации
ей. У них отсутствует хлорофилл. Их можно разделить на три;
группы: дрожжи и дрожжеподобные грибы; плесени, включая
нитевидные грибы; базидиомицеты. Дрожжи и дрожжеподобные
грибы мало распространены в обычных почвах, и поэтому роль и
значение их в жизни почвы невелики. Две другие группы грибов
более многочисленны в почвах, особенно базидиомицеты в лес¬
ных почвах, где они вызывают образование микоризы. Грибы мот.
гут жить в условиях частичного анаэробиоза, но аэробиоз стиму¬
лирует их развитие.
Число грибов в поверхностном слое почвы от 8000 до 1 000 000
на 1 г, а биомасса— от 1000 до 1500 кг/га.
Актиномицеты. В морфологическом отношении это промежу¬
точная группа между бактериями и грибами. Они подобно гри-
148
h.im образуют разветвленный мицелий и в то же время подобно
ьактериям представляют собой одноклеточные организмы. Мно-
I но из них размножаются спорами, очень похожими на бактери-
ти.пые клетки. Актиномицеты очень многочисленны. Количество
их и 1 г почвы может колебаться от 100 ООО до 36 ООО ООО, а их био¬
масса превышать биомассу бактерий. В оптимальных условиях
оиомасса актиномицетов может достигать 700 кг/га. Актиномице-
11.1 хорошо развиваются в не слишком кислых и не слишком влаж¬
ных почвах, богатых органическим веществом. Большинство их
(пробы.
Нактерии. В окультуренных почвах превосходят все другие
I руипы как по численности, так и по своему разнообразию. Вели¬
чина их такого же порядка, как и коллоидных частиц. Число бак-
юрий в почве колеблется от 300 000 до 95 000 000 и даже до 4 млрд.
ми I г почвы. В хорошей плодородной почве общая биомасса бак-
н'рий достигает 500 кг/га и более.
Ьактерии делятся на гетеротрофы и автотрофы. Гетеротрофы
mпользуют энергию и углерод, заключенные в сложных органи¬
ческих веществах. Некоторые из них (симбиотические и свобод¬
но живущие) фиксируют атмосферный азот, другие нуждаются в
мимически связанном азоте. Автотрофы используют энергию, вы¬
лепи ющуюся при окислении минеральных веществ, добывая С из
( <)., а N — из минеральных соединений. Нитрифицирующие, во¬
дородные бактерии, серо-, железобактерии принадлежат к авто-
фофам.
Ьактерии различаются между собой и по реакции на окружаю¬
щие условия. Поэтому природа, число и активность бактерий раз¬
личных типов зависят одновременно от наличия питательных ве¬
ществ и от почвенных условий.
Почвенные условия в значительной степени определяют при¬
роду и количество содержащихся в ней микроорганизмов.
( лабое микробиологическое разложение органического веще-
II на I шчинается при температурах около 0 °С, однако наблюдались
скучай бактериального разложения при —5 °С. Микроорганиз¬
мы но сравнению с почвенными животными могут перерабаты-
йип. органические остатки не только при более низкой температу¬
ре, позволяющей им быть довольно активными и зимой, но и при
несьма низкой влажности летом (значительно более низкой, чем
По необходимо почвенным животным).
Микроорганизмы гораздо меньше зависят от гидротермических
упиший, поэтому деятельность их в течение года стабильнее, чем
гНч по шоночных.
Дли различных почвенных сапрофагов верхняя граница опти-
мпмыюй температуры находится в пределах 15 — 30 °С, а для мик¬
роорганизмов она равна 35 °С. Для большинства сапрофагов опти-
мшп.паи относительная влажность воздуха, которым они дышат,
и! ')() до 100%. Микроорганизмы, участвующие в процессах пре¬
149
вращения органических веществ, могут проявлять активность при
влажности, приближающейся к максимальной гигроскопичности,
и способны усваивать влагу, малодоступную высшим растениям,
Оптимальная влажность для большинства микроорганизмов ко¬
леблется от 60 до 80 % полной влагоемкости. Несовершенные гри¬
бы — актиномицеты, напротив, хорошо развиваются при низкой
влажности (20 % полной влагоемкости).
Таким образом, главными экологическими факторами, опреде¬
ляющими природу и количество содержащихся в почве живых
организмов (живую фазу почвы), являются органические остатки,
температура и влажность почвы. Эти же факторы определяют и
географическое распространение живых организмов в почвах. В
регионах с более благоприятными почвенно-климатическими ус¬
ловиями богаче органическими веществами те почвы, которые
больше населены живыми организмами.
12.2. ФЕРМЕНТАТИВНАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ
Ферменты — биологические катализаторы. Многие белки, син¬
тезируемые на рибосомах, регулируют скорость некоторых кле¬
точных реакций. Такие белки, обладающие специфической ката¬
литической активностью, называются ферментами. Ферменты иг¬
рают в клетке главную роль. Именно от них в конечном итоге за¬
висит вся природа клетки, поскольку они регулируют химические
реакции, в которых синтезируются клеточные компоненты. В лю¬
бой клетке содержатся тысячи ферментов, и каждый из них регу¬
лирует какую-нибудь химическую реакцию или группу взаимосвя¬
занных реакций. Все ферменты представляют собой белки или со¬
стоят преимущественно из белка. Некоторые ферменты содержат
небольшую простетическую группу небелковой природы. У других
молекула способна диссоциировать на две части — большую бел¬
ковую (апофермент) и меньшую небелковую (кофермент). В этом
случае ни апофермент, ни кофермент по отдельности не обладают
каталитической активностью. В состав некоторых ферментов по¬
мимо белка входят углеводы, липиды или какие-нибудь иные ком¬
поненты.
Функцию коферментов выполняют такие металлы, как железо,
марганец, цинк, молибден и магний, и витамины тиамин, рибоф¬
лавин, никотиновая кислота и пиридоксин. И в той и в другой
группе активный кофермент — это иногда не просто металл или
витамин, а более сложная структура. Железо, например, может
входить в состав сложной органической молекулы, содержащейся
в гемоглобине и некоторых важных окислительных функциях. Ти¬
амин, рибофлавин и никотиновая кислота встречаются в виде
фосфорилированных производных, обеспечивающих активность
ряда дыхательных ферментов. Среди металлофлавопротеидов
150
имеются ферменты, которые нуждаются в нескольких типах ко-
ферментов. Так, альдегидоксидаза в активной форме содержит
(помимо основного структурного белка) еще и свободное железо,
железо в составе гема и, наконец, рибофлавин в комплексе, нося¬
щем название флавинадениндинуклеотид. Все эти коферменты
необходимы для проявления активности альдегидоксидазы. Фер¬
менты катализируют самые разнообразные химические реакции —
синтез, распад, гидролиз, окисление, восстановление и перенос
ipynn (таких, как аминогруппы, метальные группы или остатки
фосфорной кислоты). Обычно один фермент катализирует только
какую-либо одну реакцию или один тип реакции.
После отмирания живых организмов ферменты (энзимы) не
с|ту теряют активность и служат причиной различных измене¬
ний, происходящих в разлагающихся растительных остатках. К
числу таких изменений относится окисление некоторых аромати¬
ческих соединений. Оно происходит при участии окислительных
ферментов — оксидаз и вызывает побурение и почернение разла-
шощихся остатков. В частности, окисляются дубильные веще-
tта, переходящие во флобафены, имеющие красный цвет, кото¬
рые, в свою очередь, могут быть источником образования гумусо-
noii кислоты, относящейся уже к группе гумусовых веществ. От¬
ис гственным звеном процесса формирования гумусовых веществ
иилистся конденсация структурных единиц, которая происходит
путем окисления фенолов ферментами типа фенол оксидаз. Ана-
ншнчно происходит окисление лигнина в гуминовую кислоту,
окисление органических аминокислот с образованием гумусопо-
ннОпых веществ и т. д.
Другую группу явлений, связанную с ферментами, составляют
реакции соединения сахаров с аминокислотами, дубильных ве¬
щее гн с белками, белков с лигнином. Так, реакция соединения
между моносахаридами и аминокислотами приводит к образова¬
нию черных, нерастворимых в воде соединений коллоидной при¬
роды, похожих на естественные гумусовые вещества. Существен-
иин часть этой реакции — взаимодействие между сахаром и амид¬
ной группой. Реакция между белками и дубильными веществами
иринодит к образованию нерастворимых продуктов, устойчивых к
рн пюжению микроорганизмами.
Реакция белков с лигнином заключается во взаимном осажде¬
нии белков и лигнина. Образующийся при этом лигнопротеино-
мый комплекс обладает некоторым сходством с гуминовой кисло-
|ой Нее названные реакции, происходящие при участии фермен-
тни, способствуют образованию темноокрашенных продуктов, уп¬
лотнению и полимеризации, возникающих в результате фермен-
пнишюго окисления или взаимного осаждения различных соеди¬
нений.
Гаким образом, ферменты продолжают свою жизнедеятель¬
ное п. и после отмирания живых организмов — способствуют об-
151
разованию гумуса. Степень их активности находится в прямой за¬
висимости от количества в почве органического вещества, в пер«
вую очередь свежего.
12.3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ АЗОТА, УГЛЕРОДА, СЕРЫ,
ФОСФОРА
Растения, содержащие хлорофилл, синтезируют составные час¬
ти своих клеток за счет углерода, полученного из углекислоты воз¬
духа, а также за счет воды и минеральных элементов, которые их
корневая система извлекает из почвы. После отмирания растений
или смерти животных, питавшихся растениями, остатки их орга¬
низмов возвращаются в почву. Эти органические остатки подвер¬
гаются минерализации микроорганизмами.
Процессы синтеза и биологической минерализации осуществ¬
ляются благодаря длинной цепи последовательных и тесно свя¬
занных между собой реакций.
Обычно биологические реакции обратимы или входят в замкну¬
тые цепи. В самом деле, ни одно органическое вещество, ни одна
промежуточная стадия синтеза или минерализации не может быте
устойчивой. Если бы какое-либо стойкое вещество, не участвующее
в обменных реакциях, образовывалось с момента появления жизни
на Земле, то оно накопилось бы за истекшие геологические перио¬
ды в таком количестве, что покрыло бы всю поверхность Земли
громадным слоем. Обратимость процессов (реакций) образует
большие циклы. Наиболее важными из них являются циклы азота и
углерода, а также серы, фосфора и других минеральных элементов.
Цикл азота. Большой запас азота на нашей планете составляет!
атмосферный молекулярный азот. Растения не способны усваи¬
вать этот азот. Некоторые же почвенные микроорганизмы исполь-,
зуют его для синтеза своих белков. Это первый этап
цикла азота, который заключается в его фиксации. Микром
организмы-фиксаторы атмосферного азота встречаются среди
свободноживущих аэробных, анаэробных и фотосинтезирующиЯ
бактерий, среди симбиотических бактерий бобовых и некоторый
водорослей. К какой бы группе ни относился микроорганизм-
фиксатор, конечный метаболит всегда принадлежит к одному и
тому же типу — к соединениям белковой природы. Благодаря
фиксации молекулярный минеральный азот поступает в почву в
виде органических соединений. *
Белковый азот микроорганизмов в дальнейшем подвергаете^
минерализации подобно тому, как азот растений и животных воз¬
вращается в почву после их гибели. Конечной стадией минерали-1
зации является аммиак. Поэтому второй этап цикла®
азота называется аммонификацией. Аммонификации подверга¬
ются белки микроорганизмов, животных и растений.
152
Па третьем этапе аммонийный азот, образовавшийся
и результате аммонификации, частично окисляется в нитраты.
Происходит процесс нитрификации: сначала NH3 окисляется в
N( )2, а затем NO2 — в NO3. Эти два этапа окисления осуществляют
нактерии двух различных групп: нитрозные (типа Nitrosomonas) и
нитратные (типа Nitrobacter). Эти микроорганизмы, отличакяцие-
I и специфической активностью, являются автотрофами, посколь¬
ку реакция окисления позволяет им получать энергию, необходи¬
мую для восстановления углекислоты, служащей источником уг-
цгрода. Образовавшиеся таким образом нитраты представляют со-
(юй соединения, в виде которых растения обычно усваивают азот,
поглощая их из почвы своими корнями.
На четвертом этапе нитратный азот частично восста¬
навливается. Один из конечных продуктов этого восстановления —
молекулярный азот. Это процесс денитрификации. На этом круго-
норот азота замыкается.
Цикл углерода. Органические соединения углерода, содержа¬
щиеся в растительных и животных тканях, попадают в почву после
I и()сли этих организмов, а также при внесении в почву навоза или
iciieiibix удобрений. Эти соединения используют в обмене веществ
различные представители микрофлоры, обладающие способнос¬
ти) вызывать брожение. Быстрота потребления этих веществ за-
нисит от их состава и сложности. Все эти обменные реакции, про¬
исходящие последовательно и связанные между собой, приводят к
Колее или менее полной минерализации.
1} первую очередь быстро разрушаются простые сахара, в ре-
чущ.тате чего образуются диоксид углерода и вода или, если бро¬
жение не доходит до конца, органические кислоты. Полимери-
юианные сахара типа гемицеллюлозы или крахмала сбраживаются
медленнее. Кроме того, в этом процессе чаще образуются не кис-
иород и вода, а промежуточные соединения типа пентозанов или
лекстранов. Разрушение как простых, так и полимеризованных
i ичаров осуществляют организмы, способные вызвать брожение.
Пектины в естественных условиях разрушаются еще медлен¬
нее. Основные конечные продукты этого брожения — кислоты и
ним.
Высокополимеризованные сахара клетчатки могут участвовать
и различных обменных реакциях, но разрушение их всегда проте¬
кает очень медленно из-за высокой устойчивости волокон клет¬
чатки к воздействию биологических и химических факторов.
В аэробных условиях, в хорошо обработанных и аэрируемых
ночках, в пашне волокна клетчатки разрушаются грибами, дожде-
мыми червями и аэробными бактериями. Грибы разрушают клет-
чн I ку до менее высокополимеризованных сахаров, тогда как одни
Оиктерии, например Cytophaga, образуют за счет клетчатки слизи-
е I i.ic молиозиды, а другие — кислоты и газы. Следовательно, в по¬
лисных почвах разрушение клетчатки осуществляют одновремен¬
153
но как организмы с высокоспециализированным обменом ве¬
ществ, так и очень активные, но значительно менее специализи¬
рованные микробы.
Важная составная часть растительных тканей — лигнин очень
медленно расщепляется грибами и аэробными бактериями. Медли»-
тельность разрушения этого вещества обусловливает тенденцию к
накоплению в почве различных продуктов расщепления лигнина. -
Промежуточные соединения, образующиеся в процессе все»
вышеназванных реакций: декстрины, слизистые полиозиды, лету¬
чие и нелетучие органические кислоты, используются другими
сбраживающими микроорганизмами для синтеза сложных ве¬
ществ, из которых состоит их протоплазма, или микроорганизма¬
ми, вызывающими их полную минерализацию с образованием уг¬
лекислоты и воды.
Таким образом, цикл углерода более схематичен, чем цикл азо¬
та. Чрезвычайно разнообразные и многочисленные сбраживаю-,
щие микроорганизмы обеспечивают ряд превращений, приводя¬
щих в конечном счете к полной минерализации углерода, содер¬
жащегося в различных составных растительных тканях. На каж¬
дом этапе разрушения часть углеродосодержащих соединений
исключается из процессов минерализации и включается в новые
реакции синтеза. Среди этих реакций особенно важны реакции,
приводящие к образованию резервных веществ — гумуса. Реак¬
ции, обеспечивающие углеродное питание органотрофов — фик¬
саторов молекулярного азота, наглядно показывают переплетение
и взаимосвязь циклов углерода и азота.
Циклы серы, фосфора и других минеральных элементов. В ре¬
зультате активности множества растений и микроорганизмов ми¬
неральные элементы S, Р и другие переходят последовательно из
органических соединений в минеральные и обратно. В минераль¬
ных соединениях эти элементы могут находиться в восстановлен?
ной или в окисленной форме; их соединения могут быть раство¬
римыми или нерастворимыми. Соответственно они могут усваи¬
ваться или не усваиваться растениями; в почве они могут нахо¬
диться в свободном состоянии или входить в состав гумусовых
органических комплексов. Эти различные состояния и их динами¬
ческое равновесие регулируют почвенные микроорганизмы. Цик¬
лы минеральных элементов тесно связаны с циклами углерода и
азота.
12.4. ВЗАИМОСВЯЗЬ ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ
И РАСТЕНИЙ
Микроорганизмы в почве входят в состав сложного биоценоза
и оказывают друг на друга и на высшие растения или угнетающее,
или стимулирующее действие. Взаимовлияние как между самими
154
микроорганизмами, так и между микроорганизмами и растениями
может быть сведено к следующим основным типам: симбиоз, ме-
мбиоз, антагонизм и др.
Типичным примером симбиоза может служить тесное сожи-
1сльство между грибами и водорослями, приводящее к образова¬
нию более сложного и более приспособленного к природным ус-
мониям растительного организма — лишайника. Другим ярким
примером симбиотического сожительства в почве является симби¬
оз грибов с высшими растениями, когда грибы образуют на кор¬
нях растений микоризу. Ярко выраженный симбиоз наблюдается
между клубеньковыми бактериями и бобовыми растениями.
Распространенный тип взаимоотношений между микроорга¬
низмами в почве — метабиоз. Одним из типичных примеров мета¬
биоза является взаимоотношение между азотобактером и целлю-
позоразлагающими бактериями. Эти организмы в результате своей
жизнедеятельности создают условия, благоприятные для взаимно¬
го развития.
Быстрая минерализация органического вещества в почве идет
нить благодаря совместной жизнедеятельности различных групп
микроорганизмов. Развитие облигатных анаэробных бактерий в
почве совершенно невозможно, если наряду с ними не развивают¬
ся аэробные бактерии, поглощающие молекулярный кислород.
Развитие в почве нитрифицирующих бактерий второй фазы про¬
цесса немыслимо без жизнедеятельности нитрифицирующих бак-
герий первой фазы, окисляющих аммиак в азотную кислоту.
Антагонизм между микроорганизмами объясняется тем, что
один группы микроорганизмов выделяют в среду вещества, тормо-
иицие развитие других групп микробов. Так, отдельные виды ак-
ншомицетов выделяют в почву вещества (антибиотики), тормозя¬
щие развитие некоторых бактерий.
взаимодействие между микроорганизмами, населяющими по¬
чну, и растениями продолжается и после отмирания последних.
' )ти взаимодействия способствуют трансформации органического
исщества растений. Они могут завершаться либо полной минера¬
лизацией, либо накоплением гумуса. До недавнего времени, со¬
гласно теории В. Р. Вильямса, процессы гумификации органичес¬
ких остатков могли проходить только на глубине не менее 20 см
при участии анаэробных бактерий. Причем в этих процессах мог¬
ли участвовать и растительные остатки луговой формации. Расте¬
ния степной фракции, согласно теории В. Р. Вильямса, в процессе
гумусообразования не могли участвовать, так как полностью мине¬
рализовались в аэробных условиях аэробными бактериями. Эти
особенности трансформации растительных остатков В. Р. Вильямс
объяснял особенностями групп растений луговой и степной рас¬
тительной формации. При этом он не учитывал роль почвенных
Пес позвоночных животных и недооценивал влияние вспашки на
процессы гумификации.
155
12.5. ТОКСИКОЗ ПОЧВЫ И ЕГО
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ
Растения в процессе своей жизнедеятельности выделяют веще¬
ства, отрицательно влияющие на последующие культуры (коли-
ны) или подавляющие развитие микроорганизмов (фитонциды).
Микроорганизмы, развивающиеся в ризосфере культурных расте¬
ний, выделяют вещества, подавляющие жизнедеятельность после¬
дующих растений (маразмины) или других микроорганизмов (ан¬
тибиотики)
Неблагоприятное сочетание этих сложных процессов — основ¬
ная причина почвоутомления, вызывающего снижение урожая, а
также несовместимость некоторых культур в севообороте. Куль¬
турные растения могут страдать от абиотических веществ, выделя¬
емых различными почвенными организмами.
Почвоутомление — природное явление, обусловленное многи¬
ми причинами, большинство из которых (вынос питательных ве¬
ществ, распространение специфических сорняков, вредителей,
болезней и микроорганизмов, ухудшение водно-физических
свойств почвы и др.) можно в какой-то мере устранить за счет
применения удобрений, пестицидов, агротехники, севооборотов.
Однако есть факторы, вызывающие почвоутомление, связанные с
накоплением в почве физиологически активных токсинов. После¬
дние образуются при химическом взаимодействии растений в ре¬
зультате поступления в почву из корневых выделений и продуктов
разложения пожнивных и корневых остатков. Это явление назы¬
вается аллелопатией.
При бессменном выращивании культур растения влияют на
почву односторонне. Почва может истощаться одним каким-
либо элементом питания. В севообороте происходит более рав¬
номерное потребление и более эффективное использование под¬
вижных форм элементов питания. Бессменная отвальная и бе¬
зотвальная обработки почвы без учета биологических особеннос¬
тей культур также снижают их урожайность. Наиболее сильное
почвоутомление вызывает бессменное выращивание сахарной
свеклы, льна, подсолнечника, гороха, проса, капусты, огурца и
других культур.
Систематическое применение органических и минеральных
удобрений смягчает, но не устраняет полностью неблагоприятное
воздействие бессменного выращивания культур.
В преодолении почвоутомления и несовместимости выращива¬
ния культур особенно большое значение имеет внедрение сево¬
оборотов, которые, как биологический фактор, выполняют огром¬
ную санитарную роль. Однако существенно снизить или полнос¬
тью избавиться от негативного действия почвоутомления и алле-
лопатического влияния растений друг на друга можно лишь при
содержании почвы в чистом пару или смене агрофитоценоза.'
156
12.6. АГРОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ
АКТИВНОСТИ ПОЧВЫ
Для нормального функционирования почвенных организмов
необходимы энергия и питательные вещества. Для подавляющего
большинства микроорганизмов такой источник энергии — орга¬
ническое вещество почвы. Поэтому активность почвенной микро-
фпоры зависит главным образом от поступления или наличия в
почве органического вещества. Для оценки деятельности почвен¬
ной биоты используют показатель биологической активности по-
Ч11Ы.
Под биологической активностью почвы понимают общую ее
(июгенность, определяемую, как правило, подсчетом общего ко-
нНчества почвенных микроорганизмов. В связи с несовершен-
< том методик этот метод определения дает условную, примерную
характеристику биологической активности почвы. Иногда для ха¬
рактеристики биологической активности почвы определяют коли¬
чество отдельных физиологических групп микроорганизмов, на¬
пример нитрифицирующих или целлюлозоразлагающих бактерий
и т.д.
Ьолее точные и важные показатели биологической активности
почвы устанавливают методом, основанным на учете результатов
деятельности почвенных организмов. Универсальный показатель
деятельности почвенных организмов — продуцирование ими ди¬
оксида углерода. Поэтому учет выделяемого почвой диоксида уг-
нерода — основной биохимический способ определения биологи¬
ческой активности почвы.
биологическая активность почвы — важнейший показатель
уровня плодородия почвы и условий роста и развития растений.
) 1|>и содержании в почвенном воздухе более 2—3 % диоксида угле¬
рода наступает угнетение растений. Но чем интенсивнее выделе¬
ние С02 из почвы, тем активнее происходят в ней биологические
процессы, тем лучше условия для возделывания культур и выше
п ч потенциальная урожайность.
Выделение С02 из почвы в приземный слой атмосферы назы-
ин ют дыханием почвы. Интенсивность дыхания почвы зависит от ее
снойетв, гидротермических условий, характера растительности,
tiipo технических мероприятий. Выделение диоксида углерода
Почвой усиливается при ее окультуренности в связи с активизаци¬
ей биологических процессов и улучшением условий аэрации.
Уменьшение выделения С02 почвой (снижение биологической
iiK I ивности) может ухудшить поступление кислорода в почву, что,
и ( вою очередь, будет способствовать образованию токсичных ве¬
ществ. При недостатке кислорода корневые выделения и проме¬
жуточные продукты минерализации гумуса превращаются в силь-
иовосстановленные соединения, что обусловливает создание оча-
юп токсичности в почве. При этом в зоне корня некоторых расте¬
157
ний избирательно накапливаются некоторые группы микроорга¬
низмов, неблагоприятно действующих на растения.
Таким образом, биологическая активность является интегриро¬
ванным показателем плодородия почвы.
Контрольные вопросы и задания }
1 Перечислите представителей микрофауны, населяющих почву. 2 Каковы
особенности гетеротрофных и автотрофных бактерий9 3 Что является главны#
экологическим фактором, определяющим природу и количество содержащихся I
почве живых организмов? 4. Какова роль ферментов в почвообразовательном про¬
цессе9 5 Изложите суть биологического цикла азота и углерода 6 Что такое сим¬
биоз9 7 Охарактеризуйте антагонистические отношения между растениями и по¬
чвенными микроорганизмами. 8 Что такое почвоутомление9 9 Перечислите при¬
емы, предотвращающие почвоутомление. 10 Каково агрономическое значение
биологической активности почвы?
Глава 13
ТЕПЛОВОЙ И СВЕТОВОЙ РЕЖИМЫ ПОЧВ
И ИХ РЕГУЛИРОВАНИЕ
•
Количество тепла в почве, следовательно, и ее температура из¬
меняются даже в течение суток. То же можно сказать и об осве¬
щенности поверхности почвы. Изменчивость этих величин оказы¬
вает большое влияние на ход почвообразовательного процесса И
условия роста (развития) растений. От умения регулировать эти
режимы зависят воспроизводство плодородия почвы и урожай¬
ность культурных растений.
13.1. ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ
Тепловой режим почвы включает совокупность поступления и"
отдачи тепла почвой, его передвижения в ней и всех изменений
температуры почвы.
Источники тепла в почве — лучистая энергия солнца (прямая*
рассеянная, а также атмосферная радиация); тепло, получаемое of
воздуха; тепло, образующееся в результате разложения органичес*
ких остатков; внутреннее тепло земного шара; тепло от радиоактив-'
ных процессов, происходящих в почве. Из пяти источников тепло-,
вой энергии последние три настолько малы, что ими можно пре¬
небречь. Количество тепла, получаемого почвой от воздуха, также?
невелико и может быть существенным лишь в отдельных случаях,,
например при вторжении теплых воздушных масс. Таким образом,
наиболее важный источник тепла — лучистая энергия солнца.' 1
158
Среднее количество тепла, поступающего к земле, составляет
К,134Дж/см2 в 1 мин (солнечная постоянная), но количество сол¬
нечной энергии, поступающей на поверхность почвы, меньше
иеледствие рассеивания ее атмосферой, а также отражения от зем¬
ной поверхности. В средних широтах приток солнечной радиации
и околополуденные часы составляет 0,33—6,3 Дж/см2 в 1 мин.
Тепловые свойства почвы. Это свойства, благодаря которым лу¬
чистая энергия Солнца поглощается поверхностью почвы, превра¬
щается в тепловую энергию, аккумулируется, передвигается от
слоя к слою и излучается с поверхности почвы.
Основные тепловые свойства почвы — теплопоглотительная
способность, теплоемкость, теплопроводность, теплоиспускатель-
нми способность.
1 Теплопоглотительная способность. Это по¬
глощение почвой лучистой энергии Солнца. Поэтому теплопогло-
I ительную способность называют еще лучепоглотительной.
Теплопоглотительная способность почвы обычно характеризу¬
емся величиной альбедо (А), которая показывает, какую часть по¬
ступающей лучистой энергии отражает почва. Альбедо представля¬
ет собой отношение отраженной радиации к суммарной, поступа¬
ющей к поверхности почвы, выраженное в процентах. Для идеаль¬
но отражающей поверхности альбедо равно 100 %, а для
иЬсолютно черного тела, целиком поглощающего поступающую
нучистую энергию Солнца, альбедо стремится к нулю. Альбедо за-
ииеит от цвета почвы, ее структурного состояния, влажности и
имровненности поверхности, а также от особенностей растений,
ипста листьев и стеблей (табл. 21).
21. Альбедо различных пород, почв и растительности (по Чудновисому)
Почва, порода
Альбедо, %
Культура, растительность
Альбедо, %
Чернозем сухой
14
Пшеница яровая
10-25
Чернозем влажный
8
Пшеница озимая
16-23
(V розе м сухой
25-30
Травы зеленые
26
Серозем влажный
10-12
Травы высохшие(сено)
19
! пн па сухая
23
Хлопчатник
20-22
1 ни на влажная
16
Рис
12
Песок белый, желтый
34-40
Картофель
19
Наиболее существенное влияние на лучепоглотительную и
кучеотражательную способность почв оказывают количество и
кичество гумуса, определяющие цвет почвы, а также ее грануло¬
метрический состав. Высокогумусированные почвы (чернозе¬
мы) поглощают лучистой энергии на 10—15 % больше, чем ма-
/мн умусированные, так же как и глинистые по сравнению с пес¬
чаными.
159
Альбедо орошаемых участков на 5—11 % ниже, чем сухих. Аль¬
бедо чистого сухого снега составляет 88—91 %, мокрого — 70—82 %.
Теплоемкость. Различают весовую и объемную теплоем¬
кость почвы. Весовая теплоемкость — количество тепла, затрачи¬
ваемое на нагревание 1 г почвы на 1°С (Дж/г на ГС). Объемная
теплоемкость — количество тепла, затрачиваемое для нагревания
1 см3 почвы на 1°С (Дж/см3 на 1 °С).
Теплоемкость зависит от минералогического, гранулометричес¬
кого состава и влажности почвы, а также от содержания в ней орга¬
нического вещества. Например, у кварцевого песка весовая теплоем¬
кость 0,196, а объемная 0,517. Теплоемкость же торфа соответствен¬
но 0,477 и 0,601. Весовая и объемная теплоемкость воды равна 1.
Весовая теплоемкость для большинства минеральных почв в
абсолютно сухом состоянии колеблется в сравнительно узких пре¬
делах—от 0,17 до 0,2. По мере повышения влажности теплоем¬
кость песчаных почв возрастает до 0,7, глинистых — до 0,8, а тор¬
фянистых—до 0,9. Глинистые почвы отличаются большой влаго-
емкостью и весной медленно прогреваются, вследствие чего их
называют холодными. Легкие по гранулометрическому составу
почвы (песчаные, супесчаные) весной прогреваются быстрее. По¬
этому они получили название теплых почв.
При одинаковом увлажнении более теплоемки те почвы, в ко¬
торых больше гидрофильных коллоидов. Чем гумусированнее по¬
чва, тем она более теплоемка. Теплоемкость рыхлых почв значи¬
тельно выше теплоемкости плотных.
Теплопроводность почвы. Это способность почвы
проводить тепло. Она измеряется количеством тепла в калориях,
которое проходит за 1 с через 1 см3 почвы.
Тепло в почве передается через разделяющие твердые частицы,
воду или воздух; при непосредственном контакте частиц между
собой; излучением от частицы к частице; конвекционной переда-.
чей тепла через газ или жидкость.
На величину теплопроводности влияют химический и грануло¬
метрический состав, влажность, содержание воздуха, плотность и
температура почвы. Например, теплопроводность воздуха состав¬
ляет 0,00025 Дж • см3/с, а торфа и гранита — соответственно 0,001 и‘
0,03 Дж • см3/с.
В сухом состоянии почвы, богатые гумусом и обладающие вы¬
сокой порозностью аэрации, очень плохо проводят тепло.
Химико-минералогический состав почвы незначительно влия¬
ет на теплопроводность, так как передача тепла через газовую и
воздушную среды осуществляется чаще, чем при контакте между
частицами.
Теплопроводность тем больше, чем крупнее гранулометричес¬
кие элементы почвы (пыль, песок).
Теплопроводность твердой фазы примерно в 100 раз больше
теплопроводности воздуха. Поэтому рыхлая почва менее тепло-
160
ироводна, чем плотная. При повышении плотности с 1,1 до 1,6 г/см3
юплопроводность возрастает в 2—2,5 раза. При увеличении пори¬
стости с 30 до 70 % теплопроводность уменьшается в 6 раз. При
равных условиях более влажная почва теплопроводнее, чем сухая.
11ри увеличении влажности почвы с 0 до 25—30% теплопровод¬
ность увеличивается в 5 раз.
Для оценки скорости выравнивания температуры различных
горизонтов почвы используют понятие «температуропроводи-
иость». Она определяется изменением температуры в 1 см^ почвы
в результате поступления в нее некоторого количества тепла, про¬
текающего за 1 с через 1 см3 поперечного сечения при разности
температуры, равной 1 °С на расстоянии 1 см.
, Теплоиспускательная способность почвы. Это
способность почвы выделять тепловые лучи. Она зависит от состо¬
яния почвы, поверхности, степени ее увлажнения.
Минеральные почвы благодаря большей теплопроводности
пучше излучают тепло, чем торфянистые.
Влажные почвы из-за большой теплоиспускательной способ¬
ности воды выделяют значительно больше тепловых лучей, чем
сухие. Почвы с гладкой поверхностью отличаются меньшей тепло¬
испускательной способностью по сравнению с шероховатыми.
Ознакомившись с тепловыми свойствами почвы, рассмотрим,
in чего складывается радиационный, или тепловой, баланс почвы.
До поверхности почвы доходит не весь радиационный поток теп-
II,I, а лишь некоторая его часть, называемая радиационным, или
тепловыму балансом (R). Этот поток тепла расходуется на турбу-
||ситный поток тепла в атмосферу (Р), на нагревание почвы (А) и
па испарение влаги (LE). Уравнение теплового баланса имеет сле¬
дующий вид:
R = LE+P + A,
I /к* L — скрытая теплота испарения; Е — суммарное испарение за данный период
иремени.
В зависимости от соотношения между количеством энергии,
поглощаемой поверхностью почвы, и количеством энергии, рас¬
ходуемой на излучение, нагрев воздуха и испарение влаги, поверх¬
ность почвы будет нагреваться и охлаждаться.
Количество поступающей на поверхность почвы лучистой
энергии подчинено суточной и годовой периодичности. Такая же
периодичность наблюдается и в изменении температуры поверх¬
ности почвы.
В суточном цикле поверхность почвы нагревается с восхода
солнца до 14 ч, затем она начинает охлаждаться. В годовом цикле
она нагревается с марта до июля, а потом охлаждается.
Поверхностный слой служит источником тепла для остальной
юл щи почвы, в которой оно распределяется в результате тепло¬
I.Iк. 277
161
проводности почвы. О характере распределения тепла можно су¬
дить по изменению температуры в различных слоях почвы. В тече¬
ние суток в почве наблюдаются одна волна нагревания и одна вол¬
на охлаждения. Первая возникает на поверхности почвы с восхо¬
дом солнца и заканчивается в 14 ч, вторая — в 14 ч и заканчивается
с восходом солнца. Максимальные и минимальные температуры
на разных глубинах наступают не одновременно, а с запаздывани¬
ем тем большим, чем больше глубина. На глубине 65—70 см запаз¬
дывание достигает суток. На этой же примерно глубине суточные
колебания затухают. Резко выраженные колебания сглаживаются
на глубине около 40 см.
Амплитуды годовых колебаний подчиняются той же законо¬
мерности, что и амплитуды суточных колебаний: достигают наи¬
большей величины на поверхности, уменьшаясь с глубиной.
И здесь с глубиной наблюдается запаздывание наступления
максимальных и минимальных температур. На глубине 160 см оно
превышает 1 мес. Полное затухание колебания температур насту¬
пает на глубине примерно 13—14 м.
В летние месяцы наибольшие среднесуточные температуры на¬
блюдаются на поверхности почвы; с глубиной они снижаются сна¬
чала быстро, а затем постепенно. В зимние месяцы распределение
обратное: температура нарастает с глубиной. Переход от зимнего
распределения к летнему происходит в конце апреля, а от летнего
к зимнему — в начале сентября.
Огромное влияние на температурный режим почвы оказывает
снеговой покров. Снег —плохой проводник тепла, поэтому он
уменьшает излучение его из почвы и отдачу в атмосферу, т. е.
уменьшает охлаждение почвы.
Тепловой режим почв зависит от рельефа местности. Экспози¬
ция склонов и их крутизна определяют разницу в количестве теп¬
ла, получаемого от солнечной радиации. Почвы на южных, юго-
западных и юго-восточных склонах прогреваются лучше, чем на
северных, северо-западных и северо-восточных склонах и водо¬
разделах.
Почвы, покрытые растительностью (озимые, травы, лес и т.д.),
промерзают меньше, чем непокрытые (без растительности или
мульчи).
Типы температурного режима. В разных почвенно-климати¬
ческих зонах складываются различные температурные режимы
почв. Основываясь на характере промерзания и величине сред¬
негодовой температуры, выделено 4 типа температурного режима
(по Димо).
Мерзлотный. Характерен для областей с вечной мерзло¬
той. Нагревание почвы сопровождается ее протаиванием, а охлаж¬
дение — промерзанием до верхней границы многолетнемерзлого
грунта. Среднегодовая температура почвы и температура почвы на
глубине 0,2 м самого холодного месяца отрицательные.
162
Длительно сезоннопромерзающий. Процесс
нагревания в начальной стадии сопровождается оттаиванием, а
процесс охлаждения — глубоким промерзанием. Длительность про¬
мерзания не менее 5 мес. Глубина проникновения отрицательных
|смператур превышает 1м. Среднегодовая температура обычно
положительная. Температура на глубине 0,2 м самого холодного
месяца отрицательная.
Сезоннопромерзающий. Процесс нагревания вна¬
чале сопровождается оттаиванием, а процесс промерзания — не-
I н убоким промерзанием. Глубина проникновения отрицательных
н'мператур не более 2 м. Длительность сезонного промерзания от
нескольких дней до 5 мес. Температура на глубине 0,2 м самого
колодного месяца отрицательная. Среднегодовая температура по¬
ложительная.
Непромерзающий. Промерзания не наблюдается. От¬
рицательные температуры почвы отсутствуют или держатся не¬
сколько дней. Температура на глубине 0,2 м самого холодного ме¬
шка положительная.
Основной показатель теплообеспеченности почв - сумма ак-
иншых температур (>10 °С) в почве на глубине 20 см (по Димо),
ш к как здесь располагается основная масса корней растений.
( учма активных
температур поч¬
вы на глубине
.'О см, °С
О -400
'100-800
К00 —1200
I .ми)—1600
I (*()()—2100
Теплообеспечен-
ность почв
Низкая
Весьма слабая
Слабая
Ниже средней
Средняя
Сумма активных
температур поч¬
вы на глубине
20 см у °С
2100-2700
2700-3400
3400-4400
4400-5600
5600-7200
Теплообеспечен-
ностъ почв
Выше средней
Хорошая
Весьма хорошая
Высокая
Весьма высокая
Геплообеспеченность почв основных почвенно-климатических
1им России снижается с запада на восток. Самая низкая она в та-
•*но-лесной зоне, а весьма хорошая в зоне сухой степи. Наилуч-
hiiih обеспеченность почв в зоне сухих и влажных субтропиков.
Температурный режим почвы непосредственно влияет на раз-
ии I ие растений. Особенно это сказывается на скорости роста кор-
М#иоп системы (табл. 22).
22. Скорость роста корней пшеницы (по Бурстрему)
I Указатель роста
Прирост, ММ
гйрмимсиис сырой массы, мг
Мимо клеток, образовав¬
шие и ндоль корневого
НРр*ни
Температура почвы, вС
7
15
20
26
33
11,8
23,1
23,7
32,3
1,0
81
120
121
140
1,9
57
88
173
257
163
Отдельные сельскохозяйственные культуры по-разному реаги¬
руют на температурный режим почвы. Так, наибольшая масса
клубней картофеля образуется при температуре, не превышающей
15—20 °С, тогда как для развития мощной корневой системы у
хлопчатника оптимальна температура почвы 28—30 °С. Темпера¬
тура оказывает непосредственное влияние на регулирование тех
органов растений, ради которых их возделывают.
Разные культуры требуют для прорастания семян неодинаковое
количество тепла (табл. 23). Для правильного районирования раз¬
личных сельскохозяйственных культур, установления срока посе¬
ва, регулирования теплового режима и т. д. необходимо знать от¬
ношение растений к теплу. i
Тепловые условия оказывают большое влияние на жизнедея¬
тельность микроорганизмов и, следовательно, на обеспеченность
растений элементами минерального питания, скорость разложе¬
ния органического вещества, синтез гуминовых веществ и т.д.
23. Минимальные и оптимальные температуры почвы, необходимые
для прорастания семян и появления всходов
Температура прорастания
семян, °С
Температура появления
Культуры
всходов, °С
минимальная
оптимальная
минимальная
оптимальная
Клевер, люцерна, конопля
0-1
2-3
__
Рожь, пшеница, ячмень, овес,
горох, вика, чина, тимофеевка
1-2
25-30
4-5
6-12
Свекла, гречиха, бобы, лен,
люпин, нут
3-4
25-30
6-7
—
Картофель, подсолнечник
5-6
31-37
8-9
—
Кукуруза, просо, суданская
трава, соя, кориандр
8-10
37-45
10-11
15-18
Фасоль, сорго, клещевина
10-12
—
12-13
—
Хлопчатник, рис, кунжут,
арахис
12-14
37-45
14-15
18-22
Повышение температуры изменяет ряд свойств воды, напри¬
мер вязкость и поверхностное натяжение, что увеличивает ее под¬
вижность. При резком понижении температуры почвы происхо¬
дит конденсация водяных паров на поверхности почвы или на
границе рыхлого и плотного ее слоев. Понижение температуры
почвенной влаги приводит к повышению растворимости газов —
углекислоты и кислорода. Колебания температуры почвы улучша¬
ют газообмен в почве и состав почвенного воздуха. При понижен¬
ной температуре некоторые растения меньше усваивают азота,
фосфора и калия. Промораживание почвы вызывает значительные
изменения ее физико-химических свойств.
Тепловой режим почвы оказывает большое влияние на все про¬
цессы, проходящие в почве, которые тесно связаны с растениями и
определяют условия роста, развития растений и их продуктивность.
164
13.2. СВЕТОВОЙ РЕЖИМ
Световой режим почвы — совокупность поступлений и отдачи
(отражения) света почвой.
Основной источник света, падающий на землю, — лучистая
•мсргия Солнца. Световому режиму свойственны суточные и го¬
довые циклы (периодичность) поступления на землю.
Поскольку источник световой и тепловой энергии, тепло¬
ного и светового режима почвы один — лучистая энергия Солн¬
ца, чаще и полнее рассматривались тепловой режим почвы,
его значение и приемы регулирования. Световой же режим по-
4IH.I недооценивали, хотя он оказывает, пожалуй, не меньшее
ипияние на почвообразовательный процесс, чем тепловой ре¬
жим.
Лучистая энергия Солнца, притекающая к поверхности почвы
н взаимодействующая с ней, играет решающую роль в дифферен¬
циации пахотного слоя. Верхняя часть пахотного слоя более пло¬
дородная и биологически более активная, поскольку она подвер¬
нется воздействию солнечного света. Это доказано эксперимен-
мшьно. В опытах И. Б. Ревута и Н. А. Абросимовой почва, облу¬
ченная солнечным светом в течение 3 сут, содержала аммо-
и и иного азота в 2 раза больше и обеспечила больший урожай яч¬
меня, чем почва, находившаяся в темноте.
Дифференциацию пахотного слоя дерново-подзолистой почвы
и южного чернозема определяли в условиях разной интенсивное -
III освещения в поле под пленками. Ее устанавливали по урожаю
и некоторым показателям биологической активности.
И опыте на дерново-подзолистой почве уже через 50 дней после
перемешивания наблюдалась разнокачественность пахотного
той. Отношение урожая, выращенного на почве слоя 10—20 см, к
урожаю с почвы слоя 0—10 см составляло 58 %, а под черным ук¬
рытием — 87 %. Следовательно, дифференциация пахотного слоя
н почве под черным укрытием выражена слабее, чем на делянках
Пол прозрачным укрытием.
11од прозрачным укрытием наблюдается более резкая диффе¬
ренциация по выделению С02 и особенно по отзывчивости нит-
рифнкаторов. В почве под прозрачными пленками накапливается,
кик правило, больше нитратов, чем под черными. Микробиологи¬
ческий анализ свидетельствует, что количество нитрификаторов в
Почве, находившейся под прозрачной пленкой, превышало их ко¬
личество под черной пленкой.
< олнечный свет влияет на микроорганизмы, обитающие в по-
Чие, и на процессы, протекающие в ней. С уменьшением длины
«нега, падающего на поверхность почвы, возрастает численность
Почвенной микрофлоры. Наибольшее количество микроорганиз¬
мов наблюдается в почве при ее облучении ультрафиолетовыми
лучами, наименьшее — в области красной радиации. Однако меха¬
165
низм действия солнечного света на микробиологическую актив¬
ность различных почв еще не выяснен.
Зона непосредственного проникновения солнечного света в
почвенную толщу ограниченна. Следовательно, воздействие сол--
нечного света на почвенные процессы имеет сложный характер,
т. е. солнечный свет влияет на какие-то составляющие почву ком-,
поненты, изменяет их свойства, что положительно сказывается на
условиях жизни микроорганизмов в почве.
В верхнем пахотном слое среди компонентов почвы, на кото¬
рые может воздействовать солнечный свет, прежде всего надо от¬
метить гумусовые вещества, покрывающие пленками частицы
твердой фазы. Следовательно, влияние солнечной радиации на
почвенные процессы необходимо связать в первую очередь с вли¬
янием света на органическое вещество почвы, которое является ее
составной частью и служит основой почвенного плодородия. Раз-
нокачественность гумуса пахотного и подпахотного горизонтов
объясняется фотохимическим выцветанием его под влиянием уль¬
трафиолетовых лучей солнечного света в верхнем слое почвы, не
затененном или слабо затененном растительностью.
Под влиянием ультрафиолетового света окрашенные органи¬
ческие вещества способны присоединять кислород даже в молеку¬
лярной форме. При этом происходит активированное светом,
окисление органических веществ, которое называют выцветанием.
Выцветание почвенного гумуса под влиянием солнечного света
прямо связано с биологической активностью и плодородием почв.
При постоянстве количественного состава гумус претерпевает ка¬
чественные изменения, благоприятно влияющие на процессы
нитрификации.
В состав гумуса входят органические соединения, способные
ингибировать деятельность почвенных ферментов. Ультрафиоле¬
товые лучи солнечного света, падающего на поверхность почвы,
подобно метилированию в искусственных условиях инактивируют
ингибирующие вещества в составе гумуса, что повышает биологи¬
ческую активность, следовательно, и плодородие почвы. Такое
фотометилирование изменяет количество наиболее характерных
для гумусовых веществ почвы функциональных групп, что сказы¬
вается на коллоидно-химических свойствах гумуса. Именно под,
влиянием солнечного света в течение вегетационного периода1'
происходит дифференциация пахотного слоя почв по коллоидно¬
химическим свойствам гумуса (Лактионов).
Фотометилирование гумуса в естественных условиях имеет
противоречивый характер. С одной стороны, уменьшение количе¬
ства функциональных групп при фотоокислении гумуса под влия--
нием ультрафиолетовых лучей солнечного света ухудшает колло-
идно-химические свойства гумуса, которые определяются коли¬
чеством активных функциональных групп. Таким образом, при
длительном пребывании почвы под паром или пропашными
166
культурами в ней постепенно ухудшаются коллоидно-химические
свойства гумуса, что снижает потенциальные возможности его
участия в структурообразовании, поглотительной способности
почв и т. д. Это отрицательный фактор действия солнечного света
на почву и происходящие в ней процессы. С другой стороны, сни¬
жение количества функциональных групп под влиянием фотоме-
I илирования — следствие фотоокисления, а именно той части
органических соединений в составе почвенного гумуса, которая
может вызывать ингибирование почвенных ферментов. Это поло¬
жительный фактор действия солнечного света на почву.
Следовательно, можно утверждать, что солнечный свет — мощ¬
ный фактор почвообразования и формирования плодородия почв.
Называя фотоокисление части почвенного гумуса, он снижает его
ингибирующее действие на ферментативные процессы в почве,
чем способствует повышению биологической активности и эф¬
фективного плодородия почв.
Солнечный свет не только повышает эффективное плодородие,
по и плодородие почвы оказывает существенное влияние на эф¬
фективность освещенности. Причем с возрастанием эффективно-
ю плодородия значимость освещенности возрастает.
Следовательно, в перспективе в системе питания растений пре¬
мил и рующее значение для получения устойчивых урожаев будет
иметь воздушное и световое питание.
13.3. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО
И СВЕТОВОГО РЕЖИМОВ
Регулирование теплового и светового режимов почв должно
ориентироваться на улучшение условий жизни культурных расте¬
ний. В зависимости от условий зоны оно может быть направлено
ни увеличение притока тепла и света к поверхности почвы (север¬
ные районы) или на его уменьшение (южные районы).
Приемы активного влияния на тепловой режим почвы можно
ршдслить по характеру действия на агротехнические, агромелио-
рнмпшые и агрометеорологические. По направленности приемов
piMVJiирования теплового режима выделяют: лучшее использова¬
ние основных и дополнительных источников тепла; сохранение и
уменьшение расхода почвой тепла; устранение перегрева почвы
(Иоробьев).
К группе агротехнических приемов относятся способы обработ¬
ки почвы: глубокое рыхление, прикатывание, гребневание, остав-
нгнпе стерни, мульчирование. Агромелиоративные приемы включа¬
ют месонасаждение, борьбу с засухой, орошение, осушение. Агро¬
метеорологические приемы направлены на снижение излучения
пита из почвы, борьбу с заморозками и т. д.
Ио (действие мелиоративных приемов на тепловой режим более
167
устойчиво и радикально. Лесные полосы оказывают комплексное
действие на тепловой и водный режимы почв. Они способствуют
накоплению снега на полях и сокращают сток талых вод, непос¬
редственно влияя на температуру почвы. Лесные насаждения из¬
меняют микроклимат местности, снижают скорость ветра в меж¬
полосном пространстве по сравнению с открытой местностью на
20—40 %. Это уменьшает вертикальный обмен приземного слоя
воздуха с атмосферой и способствует понижению температуры
воздуха в межполосном пространстве днем и повышению ее но¬
чью.
Орошение снижает отраженную радиацию на 20 %. После по¬
лива уменьшается и излученная радиация. Все это увеличивает
приход тепловой энергии к почве. Орошение изменяет тепловую
аккумуляцию почвы. Коэффициент теплопроводности неорошае¬
мой почвы меньше, чем орошаемой. Орошение увеличивает теп¬
лопроводность почвы, что способствует более равномерному ее
прогреву и уменьшению температурных колебаний. Тепловой
приток к поверхности почвы из воздуха значительно выше на оро¬
шаемых участках, где испарение больше. В целом на орошаемом
поле более благоприятный микроклимат.
К группе мелиоративных относятся приемы, направленные на
изменение микрорельефа почвы. На выровненных участках
уменьшаются прогреваемость почвы и аэрация посевов, снижают¬
ся аккумуляция рассеянной радиации и конвективный теплооб¬
мен воздуха с почвой.
Применение больших доз органических удобрений способству¬
ет повышению температуры почвы. Наиболее доступные приемы
регулирования теплового режима — агротехнические. Создание
гребнистой поверхности не требует больших затрат и специальных
техники и технологии, способствует лучшей прогреваемости по¬
чвы, улучшает конвективный тепловой обмен воздуха с почвой,
что создает условия для морозостойкости растений во время замо¬
розков. Температура почвы на гребнистой поверхности более вы¬
сокая. Это особенно важно для северных областей, так как на
гребне в течение дня температура почвы выше на 3—5 °С, чем на
выровненных участках.
Глубина обработки почвы существенно влияет на ее тепловой
режим. При глубокой пахоте создается резкая неоднородность по¬
чвы по профилю: изменяются плотность и влажность, общая по¬
ристость и пористость аэрации. Все это оказывает влияние на изме¬
нение теплопроводности и теплоемкости. Температура почвы за¬
висит от соотношения между отдельными статьями теплового ба¬
ланса. Так, величина испарения в весенний период не зависит от
влажности, а теплоотдача воздуха и радиационный баланс зависят
от изменения температуры поверхности почвы. Выявляется пря¬
мая зависимость теплового баланса от теплового потока в почву,
который определяется тепловыми свойствами и температурой по-
168
■ты на ее поверхности. Разница в температуре нагрева почвы с
различной мощностью пахотного горизонта пропорциональна
глубине вспашки.
Прикатыванием почвы можно вызвать повышение ее среднесу¬
точной температуры на 3—5° С в 10-сантиметровом слое, залегаю¬
щем ниже уплотненной прослойки. Это объясняется более высо¬
кой теплопроводностью уплотненного слоя.
Температуру почвы можно изменить мульчированием поверх¬
ности. Мульчирующее покрытие меняет отражательный и излуча-
тельный элементы радиационного баланса, т.е. альбедо и констан¬
ты излучения поверхности почвы. Черная мульча уменьшает аль¬
бедо почвы на 10—15 %, что приводит к снижению отражательной
.способности и нагреванию почвы. Кроме того, изменяются и дру¬
гие компоненты теплового баланса — испарение, теплоаккумуля-
I щя и т. д. Белая мульча может служить средством снижения избы¬
точного нагревания почвы. Использование в качестве мульчирую¬
щего покрытия прозрачных пленок приводит к более интенсивно¬
му нагреванию почвы, чем применение темных пленок. Это
объясняется тем, что прозрачные пленки пропускают видимую
часть солнечного спектра и инфракрасную радиацию к поверхнос¬
ти почвы и уменьшают расход тепла.
К простейшим приемам регулирования теплового баланса от¬
носятся снегозадержание, создание дымовых завес, затенение по¬
верхности почвы с помощью щитов, белой мульчи и др.
Приемы регулирования светового режима почвы в основном те
же, что и приемы регулирования теплового режима, так как ос¬
новная статья прихода тепла и света в обоих балансах одна и та же —
солнечная радиация. Более специфическое отношение к регули¬
рованию светового режима имеют еще не названные приемы уве¬
личения площади черного пара и пропашных культур в структуре
посевных площадей, применение разреженных посевов и увеличе¬
ние площади питания.
Умелое регулирование теплового и светового режимов почв
способствует воспроизводству почвенного плодородия и суще¬
ственно повышает урожайность сельскохозяйственных культур.
Контрольные вопросы и задания
I. Дайте определение теплового режима почвы. 2. Что такое световой режим
почиы? 3. Дайте характеристику теплопоглотительной способности почвы. 4. Что
шкос теплоемкость почвы? 5. Что такое радиационный баланс, из чего он склады-
шктея? 6. Охарактеризуйте суточные и годовые амплитуды колебаний температу¬
ры почвы. 7. Перечислите и дайте характеристику типов температурного режима.
Н Как влияет температурный режим почвы на рост и развитие растений? 9. Како-
ип значение света для почвы и растений? 10. Назовите приемы регулирования теп-
м оно го и светового режимов почвы.
Глава 14
ПИТАТЕЛЬНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ
И ЕГО РЕГУЛИРОВАНИЕ
•
Кроме воды, поглощаемой из почвы, для образования органи¬
ческих веществ в процессе фотосинтеза зеленому растению необ¬
ходимо множество минеральных веществ. В клетке эти вещества
выполняют целый ряд структурных функций, а также вовлекаются
в действие специфических ферментов, регулирующих важные ас¬
пекты метаболизма клетки. Все минеральные элементы, за исклю¬
чением азота, происходят в конечном счете из материнской поро¬
ды почвы. Азот поступает из атмосферы главным образом благода¬
ря процессу азотфиксации.
Для удовлетворения потребности зеленого растения в мине-'
ральных веществах, необходимых для роста, должно быть соблю¬
дено несколько условий. Во-первых, минеральные вещества дол¬
жны содержаться в почве в форме, доступной для их поглощения
клетками корня. Это означает, что они должны находиться в по¬
чвенном растворе, но иногда они могут высвобождаться из по¬
чвенных частиц благодаря растворяющей деятельности корней.
Во-вторых, почва должна хорошо аэрироваться, чтобы в клетках
корня могло происходить окислительное фосфорияирование, по¬
скольку поглощение минеральных веществ требует непрерывного
снабжения энергией. Наконец, в растении должна эффективно
функционировать транспортная система по доставке минераль¬
ных веществ к потребляющим клеткам.
Совокупность всех процессов поступления, трансформации и
использования (расходования) элементов питания растений, обес¬
печивающих наличие в почве определенного количественного и
качественного состояния их, формирует питательный режим по¬
чвы в целом и каждого элемента в отдельности.
14.1. АЗОТ В ПОЧВЕ И ПУТИ РЕГУЛИРОВАНИЯ
АЗОТНОГО РЕЖИМА
Азот в жизни почвы, как и в жизни растений, играет особую
роль. Он находится в почве главным образом в форме органичес¬
ких соединений, которые происходят из растительных и живот¬
ных остатков. Известное накопление азота возможно только в
этой форме. Поэтому его содержание в почве зависит от количе¬
ства органического вещества, прежде всего гумуса. Следовательно,
чем больше гумуса содержат почвы, тем больше в них азота
(табл. 24).
170
24. Общий запас гумуса и азота в различных почвах, т/га (по Тюрину)
Гумус
Азот
Почва
0—20 см
0—100 см
0—20 см 0—100 см
) 1,срново-подзолистая
< ерая лесная
53
109
99
215
3,2 6,6
6,0 12,0
Чернозем:
выщелоченный
мощный
обыкновенный
192
224
137
99
37
153
549
709
426
229
83
282
9,4
11,3
7,0
26,5
35,8
24,0
7.5
10.5
I емно-каштановая
( срозем
Краснозем
1 На содержание азота в почве влияет и антропогенная деятель¬
ность. По данным В. Д. Мухи, окультуренные почвы содержат азота
па 5—30 % больше, чем почвы в естественном состоянии.
Валовой запас азота изменяется от 0,02—0,05 % в дерново-под-
юлистых песчаных почвах до 0,2—0,5 % в черноземах.
Накопление азота в почве обусловлено биологической аккуму¬
ляцией его из свободного азота атмосферы, так как почвообразую-
тие породы содержат азот в очень небольшом количестве. Поэто¬
му одной из важнейших задач почвоведов, агрохимиков и биохи¬
миков является повышение эффективности азотфиксации. Азот в
форме стабильной молекулы N2 составляет 8 % атмосферы. Перед
фиксацией (восстановлением азота до аммиака) эта молекула дол¬
жна дестабилизироваться и расщепиться. Образующийся при
фиксации аммиак (NH3) может поглощаться корнями растений
как таковой или после окисления его почвенными микроорганиз¬
мами до нитратов (N03). В большинстве почв образование N03 из
N Н3 идет очень быстро.
Фиксация азота осуществляется главным образом некоторыми
сиободноживущими бактериями, потребляющими органическое
нещество почвы: аэробная форма Azotobacter и анаэробная
Clostridium. Бактерии рода Rhizobium, которые тоже участвуют в
фиксации азота, живут в корневых опухолях или клубеньках опре¬
деленных видов растений семейства бобовых (горох, бобы, соя,
люцерна, клевер, вика). Эта взаимовыгодная ассоциация двух
организмов называется симбиозом, так как ни Rhizobium, ни расте-
иие-хозяин в отдельности не способны фиксировать и восстанав-
лииать атмосферный азот. Каждый тип растения-хозяина имеет
спой симбиотический Rhizobium. Взаимное узнавание растения-
хозяина и бактерий осуществляется путем прикрепления особого
Г>елка (лектина), находящегося на поверхности клеток корневого
полоска, к специфической бактерии.
После прикрепления к хозяину вторгшийся организм проника¬
ет и клетки необычно искривленных корневых волосков, которые,
очевидно, деформируются под влиянием выделяемых бактериями
171
ростовых гормонов группы ауксина. Внутри клетки-хозяина бак¬
терии делятся, и образовавшееся потомство изменяет свою форму,
превращаясь в бактериоды, содержащиеся в инфекционной нити,
которая проходит от верхушки клеточной стенки корневого во¬
лоска через центр клетки. Окончательным результатом такого
проникновения является образование бородавчатых выпуклостей,
называемых клубеньками.
Возможны симбиотические ассоциации между бактериями
рода Spirillum и растением-хозяином. Это менее прочный тип ас¬
социации, так как Spirillum может выращиваться отдельно от хо¬
зяина.
Фиксация азота осуществляется Fe2+- и Мо~-содержащим фер¬
ментом нитрогеназой. Фермент нитрогеназа связывается с моле¬
кулой N2 (N = N) и восстанавливает ее до аммиака (NH3). Некото¬
рые микроорганизмы, обитающие в почве, могут окислять аммиак
(NH3) до нитратов (NOJ). Большинство растений предпочитает
поглощать и использовать азот, внесенный в виде нитратов, хотя
такой азот включается в растительный материал в форме высоко-
восстановленных аминогрупп (—NH2). Фермент нитратредуктаза
восстанавливает нитраты обратно до аммония с помощью восста¬
новительных дыхательных переносчиков, таких, как NADPH.
Нитратредуктаза, вероятно, содержит молибден в своем активном
центре, и это, возможно, главная ^метаболическая роль молибдена
в растениях. Восстановление NOJ до NH3 может, очевидно, про¬
исходить через такие промежуточные соединения, как азотистая
кислота (HONO) и гидроксиламин (NH2OH).
Аммиак токсичен для растительных клеток, поэтому он не дол¬
жен накапливаться в них в больших количествах. Аммиак превра¬
щается в аминокислоты, вступая в реакцию с а-кетоглутаровой
кислотой, в результате чего образуется глутаминовая кислота, а
при дальнейшем добавлении аммиака — глутаминамид глутами¬
новой кислоты. Другие аминокислоты синтезируются в ходе про¬
цесса переаминирования, при котором глутаминовая кислота вза¬
имодействует с другими кетокислотами — предшественниками
новых аминокислот, перенося на них свою аминогруппу и превра¬
щаясь вновь в а-кетоглутаровую кислоту. Аспарагиновая кисло¬
та — один из первых продуктов реализации переаминирования. В
этом случае рецептором аминогруппы служит щавелевоуксусная
кислота. При дополнительном связывании аммиака с аспараги¬
новой кислотой образуется аспарагинамид аспарагиновой кисло¬
ты. Преимущественно в форме этих четырех компонентов — глута¬
миновой кислоты, глутамина, аспарагиновой кислоты и аспараги¬
на — и транспортируется фиксированный азот от клетки по всему
растению.
Таким образом, общий круговорот азота в природе представ¬
ляет собой обратимый переход его свободной газообразной
формы в атмосфере в фиксированную форму в почве или био¬
172
логической системе. В растительных клетках поглощенные нит¬
раты вновь восстанавливаются до аммиака, который затем свя¬
зывается с определенными органическими кислотами, в резуль¬
тате чего образуются аминокислоты, а затем белки. Эти веще¬
ства перевариваются животными и превращаются в животные
• юлки и азотные продукты обмена — в мочевину и мочевую кис¬
лоту. В конечном счете все животные и растения отмирают и
разлагаются в почве с образованием простых азотистых ве¬
ществ, таких, как аммиак. Эти вещества постоянно рециркули¬
руют через биологические системы, создавая круговорот азота,
благодаря действию денитрифицирующих бактерий фиксиро¬
ванный азот в виде свободного молекулярного азота возвраща-
' с I ся в атмосферу, откуда он опять может фиксироваться бакте¬
риями.
Действие разных форм азота на рост и развитие растений раз¬
лично для отдельных видов растений и конкретных почвенных ус¬
ловий. Ионы нитрата и аммония представляют собой соединения,
в форме которых азот преимущественно усваивается растениями.
11 ри этом на нейтральных и слабокислых почвах лучше усваивает¬
ся аммиачная форма, тогда как при повышенной кислотности
почв — нитратная форма (рис. 6).
Значение имеет и тот факт, что при обильном внесении азот¬
ных удобрений нитраты могут накапливаться в растениях, в то
время как аммиак служит кислотным ядром. Отравление расте¬
ний происходит в результате образования амидов. Если при этом
1амасы углерода недостаточны, например при прорастании мел-
косемянных культур, то наблюдается угнетение растений. Следо¬
нательно, высокие дозы азота в форме чистых аммиачных солей
не могут быть использованы до или сразу после посева мелкосе-
мянных культур (свекла, морковь, мак, злаковые травы и др.).
Аналогичное явление наблюдается при применении амидных
удобрений, особенно мочевины, так как при ее превращении об¬
разуется аммиак. Поэтому для обеспечения этих культур азотом
при раннем внесении удобре¬
ний применяют комплексное
аммиачно-нитратное удобре¬
ние. Однако при использова¬
нии больших количеств амми¬
ачных или амидных удобрений
их следует вносить так, чтобы
еще до посева произошла час¬
тичная их нитрификация или
I’ih. 6. Поглощение аммиачного и нит-
|нпного азота при различной кислотнос¬
ти почвы
N,Mr/100rno4Bbi
173
часть общей дозы удобрений вносят через некоторое время после
посева.
Различное действие отдельных форм азотных удобрений опре¬
деляется их влиянием на реакцию почвы. Так, после поглощения
растением ионов аммония из сульфата аммония в почве находится
кислый остаток, что обусловливает подкисление почвы, т. е. это
удобрение физиологически кислое. При постоянном применении
физиологически кислых удобрений без внесения карбоната каль¬
ция существует опасность подкисления почвы, прежде всего низ¬
кобуферных почв легкого гранулометрического состава. Если в
этих условиях регулярное известкование для устранения кислот¬
ности не проводят, то аммиачные удобрения уступают по своей
эффективности нитратным.
Чистые нитратные соли в противоположность аммиачным со¬
лям являются физиологически щелочными. Цианамид кальция
также относится к щелочным удобрениям из-за высокого содер¬
жания кальция. Однако его продолжительное применение не уг¬
нетает растения, так как углекислота, выделяющаяся в процессе
дыхания корней, противодействует существенному подщелачива-
нию почвенного раствора. При применении натриевой селитры в
почвенном поглощающем комплексе может происходить накоп¬
ление ионов натрия за счет вытеснения кальция, вследствие чего
ухудшается структура почвы. Эффективность различных форм
азота зависит также от особенностей возделывания культур.
Изложенное свидетельствует о важной роли азота и его форм в
формировании среды произрастания культурных растений и их
урожайности. Поэтому важнейшая задача агронома — создание
оптимального азотного режима и его регулирование.
Основные приемы регулирования азотного режима заключают¬
ся в следующем:
в увеличении органической части в твердой фазе почвы путем
внесения органических удобрений (навоз, торф), широком ис¬
пользовании растительных остатков (стерня, солома и т.д.), возде¬
лывании сидеральных культур, совершенствовании севооборота —
повышении в нем доли культур сплошного посева, в первую оче¬
редь многолетних трав;
увеличении содержания в почве подвижных форм азота, ис¬
пользуемых растениями, путем внесения минеральных удобрений;
создании условий для фиксации атмосферного азота;
повышении эффективности использования азота почвы путем-
регулирования реакции почвенного раствора; уменьшении темпов
минерализации органического вещества почвы за счет снижения
интенсивности обработки почвы;
использовании кальцийсодержащих соединений (гипса, извес¬
ти, доломитовой муки, мергеля и др.);
совершенствовании способов внесения азотных удобрений
(дробное внесение и т. д.);
174
совершенствовании структуры посевных площадей и чередова¬
ния культур в севооборотах;
улучшении агрофизических свойств почвы и повышении об¬
щей культуры земледелия.
14.2. ФОСФОР В ПОЧВЕ И ПУТИ РЕГУЛИРОВАНИЯ
ФОСФОРНОГО РЕЖИМА
Общие запасы фосфора, содержащиеся в почве, относительно
нелики. Однако большая часть (примерно 90 %) его находится в
иеусвояемой или трудноусвояемой для растений форме. Валовое
содержание фосфора в почвах различного типа изменяется менее
существенно, чем азота. Общее количество его в почвах с увеличе¬
нием плодородия возрастает (табл. 25).
25. Валовой запас фосфора в пахотном слое почв (по Клечковскому
и Петербургскому)
Почва
%
т/га
Дерново-подзолистая песчаная 0,03—0,06 0,9—1,8
Дерново-подзолистая суглинистая 0,04—0,12 1,2—3,6
Чернозем 0,1—0,3 3—9
( ерозем 0,08—0,2 2,4—6
Аналогично изменяется и содержание подвижного фосфора в
почве. В менее плодородных почвах (дерново-подзолистые, свет¬
ло-серые лесные) антропогенное влияние, направленное на увели¬
чение содержания в них фосфора, более существенно, чем в более
плодородных почвах (Муха).
В почве фосфор находится в форме органических и минераль¬
ных соединений. Органические соединения представлены нуклеи¬
новыми кислотами, нуклеопротеидами, фосфатидами, сахарофос-
фатами и др. Минеральные соединения фосфора содержатся в поч¬
ках главным образом в виде солей кальция, магния, железа и
алюминия ортофосфорной кислоты. Фосфор может находиться в
почве в составе минералов апатита, фосфорита и вивианита, а так¬
же в поглощенном состоянии в виде фосфат-аниона.
Минеральный фосфор в почвах представлен в основном мало¬
подвижными формами. Растворимость фосфатов кальция, маг¬
ния, алюминия и железа тем меньше, чем выше их основность.
Кислые почвы содержат химически активные формы железа и
алюминия. Фосфор в них в большей степени находится в виде
фосфатов железа и алюминия [FeP04, А1Р04, Ре2(0Н)зР04,
Л12(0Н)3Р04 и др.] или связан полутораоксидами в виде адсорбци¬
онных соединений, способных к частичному обмену фосфат-
ионами, входящими в их состав.
175
В нейтральных или слабощелочных почвах преобладают фос¬
фаты кальция. В почвах, богатых кальцием, фосфаты кальция по¬
степенно переходят в наиболее устойчивую форму гидроксилапа-
тита Са3(Р04)2 • Са(ОН)2, более основную, чем трехкальциевый
фосфат Са3(Р04)2.
Минеральные фосфаты — основной источник фосфора для рас¬
тений. Фосфор органических соединений усваивается главным
образом после их минерализации.
Наиболее благоприятная реакция среды для усвоения растени¬
ями фосфат-ионов — слабокислая (pH 6 — 6,5).
Все легкорастворимые формы фосфора, вносимые с минераль¬
ными удобрениями, примерно лишь на треть усваиваются растени¬
ями и в почве быстро переходят в труднорастворимые соединения.
Соединения фосфора — не только важнейший элемент пита¬
ния растений, они также благоприятно влияют на физические и
биологические свойства почвы. Эти соединения способствуют
протеканию в почве коллоидно-химических и микробиологичес¬
ких процессов, определяющих образование и поддержание водо¬
устойчивой структуры. Структурные агрегаты, обогащенные иона¬
ми фосфора, содержат коллоиды, которые устойчивы против на¬
бухания и свертывания под влиянием внешних воздействий.
Почвы, хорошо обеспеченные фосфорной кислотой, чаще все¬
го отличаются хорошим структурным состоянием, а также высо¬
кой биологической активностью, так как фосфорная кислота од¬
новременно оказывает положительное действие и на жизнь бакте¬
рий в почве.
Для многих микробов, а также свободноживущих азотфиксато-
ров характерно высокое содержание в их организмах Р205. Но в
основном фосфорные удобрения стимулируют развитие клубень¬
ковых бактерий, живущих симбиотически на корнях бобовых рас¬
тений.
Несмотря на важную роль фосфора в жизни растений, в боль¬
шинстве почв ощущается его недостаток. Это явление наблюдает¬
ся во многих странах.
Существуют различные способы регулирования фосфорного
режима. Главнейший из них — внесение минеральных и органи¬
ческих удобрений. Это основной путь улучшения фосфорного ре¬
жима. Не менее важное значение имеет и повышение усвояемости
части почвенных фосфатов для растений. На кислых почвах при
известковании труднорастворимые фосфаты железа и алюминия
переходят в легкоусвояемые формы. На многих почвах известко¬
вые удобрения часто действуют, как фосфорные удобрения. На
щелочных почвах, в которых фосфорная кислота связана в форме
трикальцийфосфата, предпочтительнее применение подкисляю¬
щих почву удобрений.
Фосфорная кислота может также мобилизовываться при внесе¬
нии в почву органического вещества. Активность почвенных мик-
176
I н (организмов, стимулируемая внесением органических удобре¬
нии, обусловливает в почве повышенное образование С02 и
нгледствие этого большее усвоение фосфора растениями. Фосфа-
н.| почвы растворяются как под действием образовавшегося С02,
i;ik и под влиянием продуктов обмена микробов. Кроме того, гу-
м и новые вещества в качестве защитных коллоидов противодей-
г гнуют закреплению фосфорной кислоты.
Обработка почвы и возделывание растений с глубокой корне-
iioii системой и высокой растворяющей способностью труднодос-
I v1111 ых фосфатов способствуют тому, что фосфаты почвы стано-
иится доступнее. Особенно хорошей растворяющей способностью
обладают люпин, горчица, гречиха. Люпин, корни которого ухо-
жп глубоко в почву, может использовать и фосфаты подпахотного
гноя. Люцерна, клевер и другие бобовые, в меньшей степени рожь
и кукуруза могут растворять труднодоступные соединения фосфо¬
ра с помощью своих относительно мощных корневых систем и
(шагодаря этому мобилизовать их в круговорот фосфора.
Медленно растворимые фосфорные удобрения лучше всего
мгиствуют при тщательном перемешивании с почвой.
14.3. КАЛИЙ В ПОЧВЕ И ПУТИ РЕГУЛИРОВАНИЯ
КАЛИЙНОГО РЕЖИМА
Калий важен для оптимального роста растений, получения вы¬
соких урожаев, а также для поддержания плодородия почв. Анало-
I пчно фосфору содержание калия учитывают не в виде элементар¬
ною калия, а в виде оксида К20. Коэффициент пересчета К в К20
ранен 1,204, а К20 в К — 0,830. Обычно К20 называют калием.
Содержание калия в почвах относительно высокое (табл. 26);
оно зависит от типа образования почв, минералогического и гра¬
нулометрического составов и степени выветривания минералов.
На почвах тяжелого гранулометрического состава валовое содер¬
жание К20 может составлять 2 % и более. Значительно меньше ка¬
пп я в почвах легкого гранулометрического состава. Основная
•пи ть калия находится в почве в составе кристаллической решетки
первичных и вторичных минералов в малодоступной для растений
форме. Некоторые из этих минералов, такие, как биотит и муско-
iiin, отдают калий довольно легко и могут служить источником
мобилизации доступного калия.
11очвенный калий делят на необменный, обменный и находящий-
си и почвенном растворе. Доля обменного калия по отношению к
иГмцему запасу чаще всего менее 5 %, а в почвенном растворе на¬
ходится только 1 % всего обменного калия. Однако эти три формы
к мни я нельзя четко разграничить. Между обменным и необмен¬
ным калием существует определенное равновесие. При резком па-
жчши содержания обменного калия необменный калий переходит
177
в обменное состояние (Т. Н. Кулаковская, В. Д. Муха). Это кол1ф
чество калия в таком случае может быть резервом калия, доступ
ного для растений. С другой стороны, калий удобрений мож«
необменно закрепляться в почве. Тогда говорят о фиксации кали!
Названные процессы в большой мере зависят от обеспеченное!!
почвы водой. Во влажные годы в почве содержится больше дос
тупного калия, чем в засушливые, потому что в сухой почве фи*
сация калия усиливается.
26. Валовой запас калия в пахотном слое почв (по Клечковскому и Петербургскому
Почва
*2°
т/га
Дерново-подзолистая песчаная 0,5—0,7 15—21
Дерново-подзолистая суглинистая 1,5—2,5 45—75
Чернозем 2—2,5 60—75
Серозем 2,5—3 75—90
Физическое действие калия и других катионов, образующих б
калием единый комплекс, до сих пор полностью не выяснено. Оно,
очевидно, основывается на общем регулировании коллоидного со»
стояния живого вещества, режима влаги и обмена веществ в раств»
нии и распространяется на управление процессами набухания про»
топлазмы и регулирование расхода воды устьицами, что облегчает
приспособление растений к временным периодам засухи.
Недостаток калия выражается в неблагоприятном для растений
водном режиме. Это способствует повышению содержания азота!
растении, распаду белков и появлению в растении продуктов ИХ
распада.
Ионы К могут оказывать токсичное действие. Поэтому при с»
ответствующих условиях в почве должны постоянно находиться
ионы-антагонисты, такие, как ионы Са и Mg. В то время как кал^*
ций уменьшает поглощение воды растениями и увеличивает $0
расход, калий вызывает сильное набухание, увеличивает противо»
действие протоплазмы отдаче влаги. I -
Влияние калийных солей на свойства почвы зависит от их сф>
става. Низкопроцентные калийные соли с высоким содержанием
натрия и хлора оказывают диспергирующее действие, т. е. разр^«
шают структурные агрегаты почвы, так как вызывают пептизациЮ
почвенных коллоидов, вытесняя из поглощающего комплекс!
ионы кальция. Частое и обильное применение калийных солеЙ^
особенно на средних и тяжелых почвах, приводит к образованию
корки, заплыванию и уплотнению почвы. Особенно великц
склонность к образованию корки на почвах, недостаточно насы»
щенных кальцием.
На бесструктурных, легких почвах уплотняющее действие ка«
лийных солей не вредно. Высокая водопроницаемость этих поч!
178
несколько снижается, а опасность осолонцевания не так велика.
Ilo-ггому каинит и сильвинит кроме лугов и пастбищ применяют
па песчаных почвах.
Реакция почвы не меняется под воздействием кислых остатков
капийных солей до тех пор, пока обеспеченность почвы кальцием
находится на достаточном уровне. Натрий калийных солей оказы-
иает слабое подщелачивающее действие. Однако на ненасыщен¬
ных основаниями кислых почвах активная кислотность их может
попытаться при частом и обильном применении калийных удоб¬
рений. Ионы калия, поглощаемые почвенным поглощающим
комплексом, освобождают ионы водорода и алюминия, которые
уменьшают pH почвенного раствора и могут угнетать рост расте-
I tuiii. При хорошей обеспеченности почвы кальцием не следует
опасаться ее подкисления, хотя ионы кальция после вытеснения
их ионами калия поступают в почвенный раствор, откуда они мо-
I v г быть вымыты. Сама почва даже после значительного примене¬
ния калийных удобрений не подкисляется.
И регулировании калийного режима почвы первостепенное
hi,пение имеют изменение содержания доступного для растений
кания и скорость превращения общих запасов калия в доступную
форму. Содержание доступного для растений калия изменяют пу-
н'м «несения удобрений с учетом их влияния на почву.
большинство почв тяжелого гранулометрического состава, как
ошечалось, содержат достаточное количество калия. Однако рас-
(епия часто не могут использовать этот запас, так как содержание
усвояемого калия недостаточно для получения высоких урожаев.
И результате интенсификации сельского хозяйства даже богатые
калием почвы стали нуждаться в нем, вследствие чего иногда про¬
исходит значительное снижение плодородия почвы.
При неблагоприятных структуре, реакции почвенного раство¬
ра, очень высокой поглотительной способности или значительном
обеднении почвы обменным калием калийные удобрения нужно
ипосить в больших дозах. Так, например, в богатых калием мар-
теных и пойменных почвах калий связан так прочно, что только
инссение минеральных калийных удобрений может повысить уро¬
жайность культур. Очень бедны калием песчаные почвы и верхо-
iii.ii; болота. Поэтому урожайность возделываемых растений на
лих почвах значительно повышается при внесении калийных
удобрений.
Калий удерживается почвенным поглощающим комплексом
1ш< же, как и другие катионы, соответственно своей валентности и
гидратации и может эквивалентно обмениваться с другими осно-
иа пнями. Известкование и гипсование освобождают соответству¬
ющее количество калия и благодаря этому могут значительно спо¬
собствовать мобилизации труднодоступного почвенного калия.
Мри недостатке в почве калия его усвояемость растениями умень¬
шается, потому что ионы калия не могут замещаться менее под-
179
вижными катионами Н+ и А13+. Калий, как и другие катионы,
закрепляется в почве тем сильнее, чем меньше степень насыщен»,
ности основаниями. *
Биологическая активность и плодородие почвы при использо*»
вании калийных удобрений повышаются не очень сильно, но до*
вольно заметно, особенно если калийные удобрения вносят однд*
временно с навозом и в почве достаточно кальция и фосфора. По*
скольку навоз подщелачивает почву, повышается поглощение по¬
чвенного калия. Наряду с этим усиливается поглощение
растениями азота, фосфора, магния.
Оптимальный водный режим почвы и отсутствие сорняков-*
условия успешного применения калийных удобрений.
При длительном применении только минеральных калийных
удобрений без внесения навоза содержание калия в почве при не*
достаточной емкости поглощения последней снижается настоль¬
ко, что растения испытывают острый недостаток калия. Высокое
содержание кальция и гумуса улучшает калийный режим. Внесе¬
ние калийных удобрений, особенно в форме K2S04, способно уве¬
личить количество органического вещества в почве, так как суль*
фаты функционально участвуют в образовании гумуса.
14.4. ОЛИГО- И МИКРОЭЛЕМЕНТЫ
Наряду с азотом, фосфором и калием важная роль в питатель¬
ном режиме почв принадлежит таким элементам, как кальций,
магний, сера, железо, алюминий, натрий, кремний, и микроэле¬
ментам. Кальций, магний, сера, железо, алюминий, натрий и
кремний могут находиться в почве в виде органоминеральных со¬
единений, т. е. соединений полутораоксидов с низкомолекуляр¬
ными органическими кислотами. В качестве примера таких соеди¬
нений можно привести уксусную соль железа, в которой железо
входит в состав катиона:
Катион
Fe3(CH3COO)36+
и щавелево-железную соль,
аниона:
Катион Анион
ЗН+ Fe(C204)3-.
Образование хорошо растворимых в воде комплексных солей
объясняет, каким образом полутораоксиды могут передвигаться в
почвенном профиле.
Анион
(СН3СОО)3~
в которой железо входит в состав
180
Названные элементы находятся в почве также в виде солей
шнкомолекулярных органических кислот. Из кислот этой группы
могут встречаться щавелевая, муравьиная, масляная, лимонная,
нблочная, уксусная и др. Со щелочными катионами кислоты дают
тли, растворимые в воде, соли со щелочноземельными катиона¬
ми часто нерастворимы. Соли могут присутствовать в свежих рас-
I тельных остатках и вновь образовываться при их разложении.
Содержание названных элементов и их соединений в почве не¬
мел и ко. Поэтому их называют олигоэлементами. Однако роль их в
почвообразовании может быть значительной.
Химические элементы, которые содержатся в почве и в биоло-
I ических объектах в незначительных количествах, условно назы-
мают микроэлементами. К ним относятся бор (В), марганец (Мп),
молибден (Мо), медь (Си), цинк (Zn), кобальт (Со), йод (I), фтор
(I ) и др. Микроэлементы выполняют важную физиологическую и
биохимическую роль в жизни растений, животных и человека.
Недостаток микроэлементов в почве резко снижает урожай ра¬
нений и его качество. При недостатке меди в почве наблюдаются
иолегание растений, невызревание семян и резкое снижение уро¬
жайности. При недостатке бора затрудняется прорастание пыль¬
цевых трубок, опадает завязь, снижается урожай семян, растения
поражаются болезнями. При недостатке цинка развивается «розе-
юч мая болезнь» листопадных деревьев.
В ходе выветривания и почвообразования одни микроэлементы
накапливаются в почвах, другие, наоборот, вымываются, теряют-
гя. Основной источник микроэлементов в почвах — почвообразу-
ющие породы. Почвы, развитые на продуктах выветривания кис-
пих пород (гранитах, липаритах), бедны Ni, Со, Си, а почвы, об¬
разовавшиеся на продуктах выветривания основных пород (ба-
ыльтах, габбро), обогащены этими микроэлементами.
Главные почвообразующие породы таежно-лесной, лесостеп¬
ной и степной зон —морены, покровные и лёссовидные суглин¬
ки, лёсс — содержат примерно одинаковое количество Zn, Со, Си,
Мо, и лишь флювиогляциальные пески и супеси значительно
обеднены ими. Молибдена в них меньше в 2—3 раза, а остальных
•цементов в 4—7 раз. Из коренных пород глинистые сланцы бога¬
че других пород цинком, кобальтом, медью.
Микроэлементы могут поступать в почву с газами атмосферы,
лммом вулканов, с метеорными осадками, при внесении пестици¬
дов для борьбы с болезнями и вредителями растений.
Микроэлементы в почвах содержатся: в кристаллической ре¬
шетке первичных и вторичных минералов в виде изоморфной
подмеси; в форме нерастворимых соединений (солей, оксидов); в
ионообменном состоянии; в составе органического вещества; в
почвенном растворе.
Огромная роль в миграции олиго- и микроэлементов, их био-
ногической аккумуляции принадлежит высшим и низшим расте-
181
ниям. Корни растений извлекают эти элементы из низших гори»
зонтов почв и материнских пород и переносят их в верхние горни
зонты. В большей степени это свойственно доннику, норичнику!
др. В золе этих растений Мо в 100 и 1000 раз больше, чем в порей
де, в то время как в золе других растений его столько же, сколько,!
породе или немногим больше. |
Биогенная концентрация микроэлементов зависит от зональ^
ных особенностей. На подвижность микроэлементов в почве, иН
миграционную способность, аккумуляцию, вынос и доступное^
их растениям оказывают влияние реакция среды (pH), окислу
тельно-восстановительные условия, концентрация СОг и органи*
ческое вещество почвы. При кислой реакции почв подвижность
Мо уменьшается, но увеличивается подвижность Си, Zn, Мп, Со,
Некоторые микроэлементы (В, I, F) подвижны как в кислой, так И
в щелочной среде. \
Микроэлементы с переменной валентностью в зависимости Щ
окислительно-восстановительных условий почвы могут перехо»
дить с высшей валентности на низшую и наоборот, что существен^
но отражается на их миграционной способности. При смене воср
становительных (анаэробных) условий окислительными (аэроб»
ными) некоторые микроэлементы, переходя с высшей валентнос¬
ти на низшую, образуют нерастворимые соединения и выпадают
в осадок: Мп2+ —, другие, наоборот, приобретают подвижч
Сг3+
ность и легко мигрируют: ——»Сгб+.
Большое влияние на подвижность микроэлементов оказывает
концентрация С02 в почвенном растворе. Такие микроэлементы,
как Mn, Ni, Ва, Sr и другие, способны образовывать соли угольной
кислоты (карбонаты и бикарбонаты). При повышенной концент¬
рации С02 в почвенном растворе карбонаты переходят в бикарбо*
наты, что повышает их растворимость и увеличивает миграцией*
ную способность микроэлементов.
На подвижность микроэлементов в почвах влияют гумус и низ*
комолекулярные органические кислоты: муравьиная, лимонная»
щавелевая и др. Одни микроэлементы образуют с органическим
веществом растворимые соединения, другие (Си, I) —закрепля¬
ются и становятся недоступными для растений.
Содержание микроэлементов и их распределение по профилю
различных типов почв неодинаковы. В дерново-подзолистой почве
максимальное содержание таких микроэлементов, как Zn, Со, Мо,
Си, отмечается в породе (горизонт С), в подзолистом горизонте их
содержится менее 50 % по сравнению с породой, а в гумусовом го»‘
ризонте их больше, чем в подзолистом, но меньше, чем в породе.
В черноземах микроэлементов в гумусовых горизонтах обычно
больше, чем в породе, но бывают и отклонения, вызванные опод»
182
тленностью, солонцеватостью, карбонатностью, выпаханностью
п другими обстоятельствами.
Сельскохозяйственные культуры могут испытывать как недо-
i таток, так и избыток микроэлементов. Это зависит не от валового
юдержания их, а от содержания подвижных форм.
Почвы характеризуются как очень бедные подвижными форма¬
ми микроэлементов при следующем их содержании (мг/кг почвы):
медь <0,3, цинк <0,2, марганец <1, кобальт <0,2, молибден <0,05,
(юр <0,1, а бедные соответственно 1,5; 1; 10; 1; 0,15; 0,2. При ука-
laiiHOM содержании микроэлементов в почвах их применение в
качестве удобрений эффективно.
Контрольные вопросы и задания
j
1. Что такое питательный режим? 2. Назовите источники азота в почве. 3. Как
изменяется содержание азота в различных почвах? 4. Перечислите приемы регу¬
лирования азотного режима в почве. 5. Как изменяется содержание фосфора в
почвах различного типа? 6. Каково действие фосфора на растение и почву? 7. Пе-
рг числите приемы регулирования фосфорного режима в почве. 8. Охарактеризуй-
и* формы калия в почве. 9. Как влияет калий на свойства почвы? 10. Перечислите
приемы регулирования калийного режима. 11. Что такое олиго- и микроэлемен-
и.Г- 12. Охарактеризуйте значение их для жизни растений.
Глава 15
ПОЧВЕННОЕ ПЛОДОРОДИЕ И УРОЖАЙ
•
Плодородие — основное специфическое свойство почвы, каче¬
ственно отличающее ее от исходной (материнской) горной поро¬
ды. Плодородие почв тесно связано с их генетическими особенно¬
стями, а для пахотных почв также и с характером сельскохозяй¬
ственного использования.
15.1. ПОНЯТИЕ О ПОЧВЕННОМ ПЛОДОРОДИИ
Под плодородием в настоящее время понимают способность по¬
чвы как компонента биосферы обеспечивать необходимые для
жизнедеятельности растений земные факторы и условия, опреде¬
ляющие питательный, водно-воздушный, температурный, окис¬
лительно-восстановительный и другие режимы.
Исходным почвообразующим породам присущи зачатки, элемен¬
ты плодородия. Примитивные, формирующиеся почвы обладают оп¬
ределенным «примитивным» плодородием. По мере развития почв
развивается и их плодородие. Почвенное плодородие отличается вы¬
сокой динамичностью и четко реагирует на изменения факторов и
условий почвообразования. Особенно сильное влияние на уровень
плодородия почв оказывает хозяйственная деятельность человека.
183
Основоположники современной науки о почве В. В. Докучаев,
П. А. Костычев, Н. М. Сибирцев, отмечая зависимость урожайнос¬
ти растений от климатических, погодных, геоморфологических,
почвенных условий, предлагали оценивать плодородие по свой»
ствам почвы и уровню урожайности.
В. Р. Вильямс подчеркивал, что понятия о почве и ее плодоро-
дии неразделимы. Он рассматривал плодородие как важнейший
качественный признак почвы, разделял факторы жизни растений
на космические и земные.
Наиболее полный учет факторов почвенного плодородия был
начат С. П. Кравковым и А. Н. Соколовским.
В. И. Вернадский, создав учение о биосфере, поставил вопрос об
исследовании плодородия как планетарного явления, в основе ко-
торого лежит процесс захвата веществ живой материей. Он, в част¬
ности, писал: «...вся научная постановка вопроса о плодородии, о
количестве создаваемого жизненными процессами вещества Ht
данной площади земли может быть правильно поставлена только
на почве геохимических явлений. До сих пор этот вопрос ставился
только ощупью, в узкой форме, без учета всех элементов создавае¬
мого человеком при этом культурного сгущения.
Но вопрос о плодородии ставился с узко человеческой точки
зрения: о получении продуктов, необходимых человеку. Эта зада¬
ча частная. Она может быть правильно поставлена и решена толь¬
ко тогда, когда выяснится основной вопрос: есть ли предел коли¬
честву вещества, которое может быть захвачено живой материей и
введено ею в состав составляющих их организмов на определен¬
ной площади земли?»*.
Развивая это направление, П. С. Погребняк предложил пони¬
мать под естественным плодородием способность всей природы
обеспечивать растения факторами жизни и выделил при этом три
основные категории плодородия: плодородие почвы, плодородие
климата и плодородие растений.
15.2. КАТЕГОРИИ И ФОРМЫ ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ
В настоящее время в научной и учебной литературе по почво¬
ведению, земледелию, агрохимии можно встретить много терми¬
нов (часто синонимов), обозначающих различные виды, формы,
категории почвенного плодородия. Однако анализ имеющихся
данных позволяет сделать вывод о том, что плодородие любой по¬
чвы проявляется в двух формах: потенциальное (пассивное) и дей¬
ствительное, или актуальное (эффективное, экономическое для
пахотных почв).
^Вернадский В И Живое вещество — М Наука, 1978
184
Об уровне (величине) потенциального плодородия судят по за¬
пасам необходимых для растений питательных веществ, агрофи-
шческим, агрохимическим, физико-химическим и другим свой-
с там почв, а об уровне (величине) действительного, эффективно-
I о плодородия — по урожайности растений.
Природное плодородие характеризует исходные потенциаль¬
ные возможности почвы, действительное (эффективное) — сте¬
пень использования этих возможностей.
Поскольку запасы питательных веществ и свойства почвы
обусловлены ее природными, генетическими особенностями и
ирисущи почве как природному телу, то потенциальное плодоро¬
дие обычно отождествляют с природным (естественным). Дей¬
ствительное эффективное плодородие измеряют урожайностью
сельскохозяйственных культур и представляют как результат (эф¬
фект) воздействия человека на почву, поэтому оно относится к
пахотным почвам.
Воздействуя на почву, человек не только все больше использует
природные почвенные ресурсы, увеличивая эффективное плодо¬
родие, но и существенно изменяет потенциальные возможности
почвы — ее потенциальное плодородие. Обработка почвы, приме¬
нение удобрений, мелиоративные и другие мероприятия изменя¬
ют природное (естественное) плодородие, создают искусственно
как бы новую его часть — искусственное плодородие. Созданное че¬
ловеком искусственное плодородие не может существовать от¬
дельно: сочетаясь с естественным (природным) плодородием, оно
образует качественно новую категорию — природно-экономическое
(естественно-антропогенное) плодородие.
Природно-экономическое плодородие обрабатываемых (пахот¬
ных) почв тем выше, чем выше исходное природное плодородие и
чем больше труда и средств вложено человеком в почву (т.е. чем
ныше искусственное плодородие). Однако воздействие антропо¬
генного фактора на развитие почвенных процессов, состав и свой¬
ства почвы, а следовательно, и на уровень почвенного плодородия
исключительно интенсивное и носит неоднозначный характер.
Результатом хозяйственной деятельности человека может быть как
улучшение исходных целинных почв, так и их ухудшение, сниже¬
ние потенциального и эффективного плодородия.
Поэтому природно-экономическое плодородие, т. е. плодородие
пахотных почв, может быть выше или ниже, чем природное плодо¬
родие, — плодородие (исходное) аналогичной целинной почвы.
Таким образом, в почвенном плодородии четко выделяют
природное (естественное) плодородие, свойственное целинным по¬
мпам, и природно-экономическое (естественно-антропогенное) пло¬
дородие, свойственное обрабатываемым почвам. Данным катего¬
риям одинаково присущи потенциальное и действительное (эф¬
фективное, экономическое для пахотных почв) формы плодоро¬
дия.
185
Следует отметить, что термин «экономическое плодородие*
ученые понимают по-разному. Одни из них понятие «экономи-*
ческое плодородие» отождествляют с эффективным плодородием,
другие — представляют его как сравнительную стоимостную ха-*
рактеристику урожая, произведенную с единицы земельной пло¬
щади.
Б. А. Никитин, определяя эффективное и экономическое пло¬
дородие, подчеркивал, что эффективное плодородие проявляется
через продуктивность (урожайность) растений или других населя¬
ющих биогеоценоз организмов. Уровень эффективного плодоро¬
дия в отношении как культурных, так и диких растений, нахо¬
дится в сильной зависимости от погодных условий. Эффективное
плодородие на почвах сельскохозяйственных угодий предстает
нам в форме экономического.
Нам представляется, что экономическое плодородие — это конк^
ретное проявление эффективного плодородия на каждом данном
уровне экономического развития сельскохозяйственного произн
водства.
Для сравнительной оценки пахотных земель широко использу¬
ют понятие «нормативное плодородие». Этим термином обознача¬
ют эффективное плодородие конкретной почвы в условиях возде¬
лывания сельскохозяйственных культур по принятой (эталонной)
для данной зоны технологии. Другими словами — это средний
многолетний уровень урожайности ведущих сельскохозяйствен¬
ных культур, выращиваемых по принятой для данной зоны техно¬
логии на конкретной почве.
Уровень потенциального плодородия почвы определяют:
содержание гумуса и его качество, влияющие на запасы азота и
других питательных и ростактивирующих веществ, поглотитель-'
ную способность почвы, структурное состояние и агрофизические
характеристики;
содержание питательных веществ (азот, фосфор, калий, сера и
другие макро- и микроэлементы, их общее количество и степень
подвижности, доступности растениям), определяющее питатель¬
ный режим;
гранулометрический состав, влияющий на общий химический и
минералогический состав, поглотительную способность и буфер¬
ность почвы, структурное состояние, агрофизические характерис¬
тики, водно-воздушный и тепловой режимы, интенсивность и со-1
отношение процессов трансформации и минерализации органи¬
ческого вещества почвы, аккумуляции и вымывания;
состав обменно-поглощенных катионов, влияющий на состояние
почвенных коллоидов, агрофизические свойства, реакцию по¬
чвенного раствора и его физиологическое равновесие;
микробиологическая и ферментативная активность, влияющая
на процессы трансформации органических и минеральных соеди¬
нений, питательный режим;
186
общий химический и минералогический состав, определяющий дей-
п нительные и потенциальные возможности, резервы плодородия;
реакция почвенного раствора, солевой состав, фитотоксичные ве¬
щества, влияющие на токсикационный режим;
структурное состояние корнеобитаемого слоя, мощность и стро¬
ение почвенного профиля, влияющие на водно-воздушный режим,
шрофизические свойства почвы;
величина максимальной гигроскопичности и диапазон активной
таги, влияющие на водный режим;
уровень грунтовых вод и их минерализация, влияющие на водный
режим, химический состав, физико-химические и агрофизические
свойства почвы.
1 Кроме того, на уровень потенциального плодородия почвы су¬
щественно влияет хозяйственная деятельность человека — антро¬
погенный фактор.
Перечисленные природные факторы потенциального плодоро¬
дия характеризуют непосредственно почву и могут быть точно оп¬
ределены и учтены в динамике.
Потенциальное плодородие — относительно стабильная харак¬
теристика, позволяющая сопоставлять почвы разных территорий
и угодий, оценивать возможности их использования в перспекти¬
ве .
Уровень эффективного плодородия почвы, устанавливаемый по
урожайности возделываемых сельскохозяйственных культур, зави¬
сит не только от почвы, но и от погодно-климатических условий,
(шологических особенностей растений, воздействия человека.
Таким образом, уровень эффективного плодородия почвы — это
уровень плодородия конкретной экологической системы, точнее,
ш ропедоценоза*. Факторы, которые определяют эффективное пло¬
дородие почвы, являются практически факторами урожая; веду¬
щее значение среди них принадлежит антропогенному воздейст¬
вию. Взаимосвязь факторов, определяющих урожайность возде¬
лываемых растений, а следовательно, и уровень эффективного
плодородия почвы, показана на рисунке 7.
Уровень эффективного плодородия определяют следующие по¬
казатели:
Почва: питательный режим (содержание и динамика доступных
форм питательных веществ, их соотношение); водный режим (содер¬
жание и динамика доступной влаги, передвижение воды); воздуш¬
ный режим (содержание 02, С02, NH3 и др. в почвенном воздухе);
гспловой режим (температура почвы, ее динамика); содержание рост-
)iK I ивирующих и других физиологически активных веществ; реакция
почвенного раствора; наличие фитотоксичных соединений.
* Агропедоценоз — это элемент территории, единой по характеру почвенного
покрова и агроценоза с присущими им организмами и режимами, однородный в
и< морфологическом и гидротермическом отношении.
187
Рис. 7. Взаимосвязь урожая и определяющих его факторов (по В. Д. Мухе)
Погодно-климатические условия: солнечная радиация (коли¬
чество и распределение во времени ФАР); количество и распреде¬
ление атмосферных осадков; температурный режим (сумма актив¬
ных температур, длительность вегетационного периода, годовой
ход среднемесячных температур и пр.); относительная влажность
воздуха и ее динамика; количество СО2 и наличие воздушных миг¬
рантов в атмосфере.
Растение', сорт, репродукция, качество семян и др.
Фитосанитарные условия', сорная растительность (состав, коли¬
чество); болезни культурных растений; вредители культурных рас¬
тений.
Антропогенное воздействие: механическая обработка почвы, аг¬
ротехника; севообороты (набор и чередование сельскохозяй¬
ственных культур, их возделывание); внесение органических
удобрений, применение сидератов; внесение минеральных удоб¬
рений; применение ростактивирующих веществ, регуляторов пи-
188
пшия; применение пестицидов; химическая мелиорация (приме¬
нение извести, гипса, кислование почвы и др.); гидромелиорация
(осушение, орошение); противоэрозионная мелиорация; органи¬
зация территории.
При оценке факторов эффективного плодородия почвы необ¬
ходимо выделять наиболее информативные показатели, а также
учитывать интенсивность и направленность развития важнейших
почвенных процессов, прежде всего трансформацию органическо-
ю вещества и минералов.
Сопоставление данных о направленности и интенсивности
(скорости) изменения показателей потенциального и эффектив¬
ного плодородия позволяет прогнозировать характер развития по¬
чвенного плодородия и определять приемы антропогенного воз¬
действия.
15.3. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Формирование урожая и эволюция почвенного плодородия
11 роисходят в строгом соответствии с законами земледелия. Иссле¬
дования ученых разных специальностей — агрохимиков, почвове¬
дов, агрономов, физиологов (Либих, Вильямс, Митчерлих и др.),
позволили выявить и сформулировать важнейшие законы земле¬
делия.
1. Закон незаменимости и равнозначности факторов жизни рас¬
тений. В соответствии с этим законом для нормального роста и
развития растений в равной степени необходимы все экологичес¬
кие факторы. Отсутствие любого из них приводит к гибели расте¬
ний, причем один фактор не может быть заменен другим. Напри¬
мер, то, что растения в процессе своей жизнедеятельности потреб¬
ляют большое количество воды и сравнительно мало минеральных
веществ, ни в коей мере не означает преимущества воды как фак¬
тора. Растение может погибнуть даже из-за недостатка какого-
пибо микроэлемента, например меди или цинка. При этом недо¬
статок меди невозможно восполнить цинком или бором, так же
как заменить азот фосфором или калием, и наоборот.
2. Закон минимума, оптимума и максимума. Согласно этому за¬
кону каждый фактор жизни растения характеризуется мини¬
мальным, максимальным и оптимальным значениями показате-
пей. Минимальное определяет наименьшее количество фактора,
обеспечивающее рост и развитие растения, максимальное — наи¬
большее, выше которого растение гибнет; при оптимальной ин¬
тенсивности фактора создаются наилучшие условия для жизнеде¬
ятельности. Минимум и максимум — две «пороговые» точки дей¬
ствия фактора, соответствующие наихудшему развитию растения,
а зона между этими значениями представляет экологическую ва-
ментность живого организма (рис. 8).
189
Урожай
Экологическая валентность
Угнетение
Ухудшение
Ухудшение
Рис.8. Воздействие экологических факторов на продуктивность агрофитоценозов
Различные растения имеют неодинаковую экологическую ва¬
лентность, т. е. по-разному относятся к изменению интенсивнос¬
ти действия фактора (температура, вода, свет), что необходимо
учитывать при их возделывании. Например, известны растения
теплолюбивые и морозоустойчивые, засухоустойчивые и влаголю¬
бивые, короткого и длинного дня и т. д. Реакция растений на ми¬
нимальные, оптимальные и максимальные температуры, недоста¬
ток и избыток воды в почве, повышение доз минеральных удобре¬
ний — результат действия рассматриваемого закона.
3. Закон комплексного действия и оптимального сочетания факто¬
ров. Согласно этому закону развитие растений происходит под по¬
стоянным воздействием всех экологических факторов, а для полу¬
чения высокого урожая сельскохозяйственных культур необходи¬
мо их оптимальное сочетание. Комплексное действие факторов
жизни растений отличается от суммарного действия каждого в от¬
дельности, так как изменение одного фактора влечет за собой из¬
менение других и при оптимальном сочетании эффективность их
действия повышается.
Растения не просто приспосабливаются к внешним условиям,
как бы отвечая на действие различных факторов, а сами активно
влияют на среду обитания. В такой сложной взаимосвязи и комп¬
лексном действии нередко проявляется своеобразный «эффект
компенсации» факторов: не замены одного фактора другим, а уси¬
ления общего положительного действия. Так, применение удобре¬
ний обусловливает повышение концентрации питательных веществ
в почвенном растворе, в результате растениям для образования
органического вещества требуется меньше воды. Показателен в
этом отношении опыт академика П. П. Лукьяненко: при возделы¬
вании озимой пшеницы (сорт Безостая 1, предшественник — под¬
солнечник) на неудобренном фоне общий расход воды для образо¬
вания 1 ц зерна составил 122,8 т, а на удобренном фоне — 60,4 т,
урожайность зерна была соответственно 3,07 и 5,38 т/га.
190
Закон комплексного действия и оптимального сочетания фак-
1оров жизни растений имеет особое значение в практике земледе-
ння. Он указывает на необходимость создания условий для опти¬
мального одновременного действия всех экологических факторов
и сочетании. Такие условия могут быть обеспечены совместным
действием оптимальных в каждом конкретном случае агротехни¬
ческих, агрохимических, мелиоративных и других приемов, кото¬
рые лежат в основе прогрессивных технологий возделывания сель¬
скохозяйственных культур.
4. Закон лимитирующего фактора. Согласно закону недостаток
одного фактора снижает положительное действие всех других, при
гтом уровень урожайности зависит от количества лимитирующего
фактора. Например, недостаток азота в почве приводит к умень¬
шению содержания хлорофилла в листьях, ослаблению роста и к
общему угнетению растения. В результате поступление в растение
поды и питательных веществ ухудшается. Для нормального разви¬
тия растений, повышения их урожайности необходимо выявить и
устранить именно этот недостаток. В данном случае воздействие
па другие факторы ожидаемого эффекта не дает.
В разных природных зонах, на различных почвах урожайность
ограничивают разные факторы. В лесной зоне на дерново-подзо-
нистых почвах лимитирующим фактором являются низкое содер¬
жание питательных элементов и повышенная кислотность по¬
чвенного раствора, в степи на черноземах южных и каштановых
почвах — недостаток воды. Поэтому для резкого увеличения уро¬
жайности сельскохозяйственных культур на почвах лесной зоны
необходимо известкование и внесение удобрений, а в степи —
улучшение водного режима почв.
5. Закон возврата в почву питательных веществ. Предусматри¬
вает возмещение питательных элементов, потерянных почвой в
результате выноса с урожаем, в процессе эрозии, вымывания и по
другим причинам, при помощи внесения удобрений или соответ¬
ствующих агротехнических приемов. Возвращение в почву пита¬
тельных веществ позволяет не только поддерживать на должном
уровне урожайность сельскохозяйственных культур, но и предот¬
вращать истощение, деградацию почв. Поэтому закон возврата пи¬
тательных веществ имеет исключительно важное значение для
сельскохозяйственного производства, нарушение его может при¬
вести к утрате почвенного плодородия.
Применение удобрений — важнейшее средство повышения пло¬
дородия почв и увеличения урожайности сельскохозяйственных
культур. Поступающие в почву с удобрениями азот, фосфор, ка¬
лий и другие дефицитные в земледелии элементы помогают воз¬
делываемым растениям эффективнее использовать воду, солнеч¬
ную энергию, прочие экологические факторы, создавать дополни¬
тельную продукцию.
Результаты исследований круговорота и баланса питательных
191
веществ в земледелии дают четкое представление об агрохимичес¬
ком состоянии почв и необходимых количествах и составе удобре¬
ний. Увеличение производства и внесения минеральных удобрений)
повышенное внимание (особенно в последние годы) к использо¬
ванию органических удобрений значительно улучшили баланс пи¬
тательных элементов (азота, фосфора, калия) в земледелии, одна¬
ко дефицит их еще не полностью устранен.
Следует отметить, что в современных условиях интенсифика¬
ции земледелия, когда перед сельскохозяйственной наукой и
практикой стоит задача расширенного воспроизводства почвенно¬
го плодородия, расчет необходимого для внесения в почву количе¬
ства питательных элементов по выносу неприемлем. Его следует
вести на перспективу, исходя из задач обеспечения стабильного
уровня урожайности сельскохозяйственных культур и плодородия
почв.
6. Закон соответствия растительного сообщества своему место¬
обитанию и необходимости соблюдения правильного чередования
сельскохозяйственных культур во времени и пространстве. Дан¬
ный закон составляет научную основу «принципа плодосмена» —
чередования во времени и пространстве культурных растений,
различающихся между собой по физиологическим, биохимичес¬
ким, агрономическим и другим показателям, т. е. правильного се¬
вооборота. Сельскохозяйственные посевы — это растительные со¬
общества, жизнь которых характеризуется сложным разносторон¬
ним взаимовлиянием растений и местообитания. Культурные рас¬
тения предъявляют различные требования к условиям внешней
среды (экологическим факторам) и неодинаково воздействуют на
почву, населяющие ее организмы, сорную растительность. Имея
разную по мощности, глубине проникновения, способности усва¬
ивать питательные вещества корневую систему, сельскохозяй¬
ственные культуры с разной интенсивностью потребляют из по¬
чвы питательные элементы и воду. Различия в развитии надзем¬
ной части культурных растений определяют неодинаковую сте¬
пень использования фотосинтетически активной солнечной
радиации (ФАР) и защиты почвы от эрозии. Так, зерновые куль¬
туры (пшеница, рожь, овес) потребляют сравнительно больше азо¬
та и фосфора, а масличные (подсолнечник, клещевина) и корне¬
плоды (сахарная свекла, картофель) — калия, бобовые — кальция.
При этом бобовые культуры обогащают почву азотом, создавая
благоприятные условия для зерновых. Наиболее интенсивно ис¬
пользуют ФАР и защищают почву от эрозии весной и в первой
половине лета зерновые культуры, а в середине и конце лета —
корнеплоды.
В естественных условиях растительные сообщества (фитоцено¬
зы) объединяют разные растения, что позволяет разносторонне и
более полно использовать плодородие почв, условия местообита¬
ния. Фитоценоз постоянно развивается: состав и соотношение ра-
192
сгений в нем могут меняться в соответствии с сезонными измене¬
ниями внешних условий в течение года. Чем разнообразнее видо¬
вой состав фитоценоза, тем он жизнеспособнее, более тесно взаи¬
мосвязан со средой обитания и с почвой.
На каждой однородной в геолого-геоморфологическом и гид¬
ротермическом отношении территории почвенный и раститель¬
ный покровы с присущими им организмами и процессами пред¬
ставляют собой единую (целостную) биодинамическую систему,
называемую биопедоценозом.
В процессе сельскохозяйственного производства при возде¬
лывании культурных растений динамически уравновешенный
комплекс естественного растительного сообщества и местооби¬
тания разрушается, возникает новый, упрощенный — поле с
посевом какой-либо одной сельскохозяйственной культуры.
Многократные бессемейные посевы этой культуры на одной
территории вызывают истощение почвы в результате односто¬
роннего использования элементов ее плодородия. Возникает
диспропорция между накоплением и потреблением питатель¬
ных веществ. Кроме того, при бессменном возделывании куль¬
турные растения поражаются характерными для них болезнями
и вредителями, угнетаются сорной растительностью. Это значи¬
тельно снижает урожайность.
Следует отметить, что сельскохозяйственные культуры по-раз¬
ному относятся к бессменным посевам. Есть растения, которые
практически нельзя бессменно выращивать на одном и том же ме¬
сте, например сахарная свекла, лен. В агрономии существуют по¬
нятия «свеклоутомление» и «льноутомление». Другие растения —
конопля, кукуруза, картофель — неплохо переносят длительное
бессменное возделывание. Однако для всех культур наиболее эф¬
фективно правильное чередование их во времени и пространстве,
т.е. выращивание в севообороте. Севооборот как бы моделирует
фитоценоз, это созданное человеком культурное, агрономическое
растительное сообщество, или агроценоз. Севооборот способству¬
ет повышению плодородия почв и урожайности сельскохозяй¬
ственных культур при наименьших затратах производства.
Д. Н. Прянишников, объясняя более высокую продуктивность
правильного чередования культурных растений в севообороте по
сравнению с бессменным их возделыванием, выделил 4 группы
причин:
химического характера, обусловленные различием химичес¬
кого состава растений и особенностями потребления ими пита¬
тельных веществ;
физического характера, заключающиеся в различном влиянии
растений на физические свойства и влажность почвы;
биологического характера, связанные с разным отношением
растений к болезням, вредителям и сорнякам;
экономического (организационно-хозяйственного) характе¬
7 Чак. 277
193
ра, обусловленные разным количеством и распределением во вре¬
мени труда, необходимого для выращивания сельскохозяйствен¬
ных культур.
7. Закон положительного эффекта в природном почвообразова¬
тельном процессе. Отражает сущность почвообразования, состоя¬
щую в аккумуляции энергии и биогенных элементов в верхнем
слое литосферы. Прогрессивно размножаясь, живые организмы по¬
глощают из окружающей среды и накапливают в местах своего
обитания все возрастающее со временем количество солнечной
энергии и питательных веществ.
Кроме того, в биосфере постоянно протекают процессы услож¬
нения структур вещества, накопления информации, возрастания
трофических уровней. В результате образуется особое природное
тело — почва, плодородие которой возрастает по мере развития
биологических процессов — аккумуляции органического вещества
и элементов питания.
Кроме рассмотренных существуют и другие законы, например
закон автотрофности зеленых растений, базирующийся на теории
минерального питания растений и фотосинтеза; закон фотосин-
тетической активности и оптимизации факторов; закон поступле^
ния, передвижения и превращения минеральных элементов в расте¬
ниях и др.
Рассмотренные ранее законы земледелия являются основными.
Научное понимание и практическое использование их позволяют
правильно применять агротехнические, агрохимические, почвен¬
но-мелиоративные и другие мероприятия, повышать культуру
земледелия, эффективно регулировать почвенное плодородие и
программировать урожайность возделываемых сельскохозяйствен¬
ных культур.
15.4. ПЛОДОРОДИЕ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ПОЧВ
Почвенное плодородие, как уже отмечалось, обусловлено дей¬
ствием природных и антропогенных факторов. При низком уров¬
не земледельческой культуры плодородие почвы определяется в
основном природными факторами, естественными свойствами и
составом самой почвы. По мере роста культуры земледелия уро¬
вень почвенного плодородия все больше зависит от антропоген¬
ного фактора — приемов воздействия человека на почву и на агро-
педоценоз в целом.
Уровень плодородия главнейших типов почв и его изменение в
результате вносимых удобрений (только один антропогенный
фактор) представлены в таблице 27.
Согласно данным таблицы наиболее высоким эффективным
плодородием, проявляющимся в оптимальных условиях темпера¬
туры и влажности, обладают черноземы. По мере продвижения к
194
26. Урожайность овса на различных типах почв в зависимости от использования
удобрений (по Лебедянцеву)
Почвы
Без удобрений
г/сосуд
NPK
г/сосуд
1 Год золистые
7,6
100
51
572
( ерые лесные и черноземы опод-
8,3
109
48
482
юленные
Черноземы типичные и обыкно-
14,4
189
61
327
иенные
Чгрноземы южные и каштано-
13,7
180
62
352
I1I.IC
( сроземы
11,6
153
54
365
подзолистым почвам (на север) и к сероземам (на юг) уровень
плодородия снижается. Применение полного минерального удоб¬
рения (NPK) резко увеличило количество растительной продук¬
ции (причем наибольший эффект был на низкоплодородных по¬
мпах), но не изменило установленную ранее закономерность. Раз¬
ница в плодородии рассматриваемых типов почв обусловлена
различиями питательного режима, физико-химических и агрофи-
шчсских показателей (содержание доступных форм азота, фосфо-
ра, калия, уровень гумусированности, реакция почвенного раство¬
ра, состав обменно-поглощенных катионов, структурность почвы
и т. д.), что отражает генетические особенности этих почв.
Отмечая различия в уровне потенциального и эффективного
иподородия зональных типов почв, следует подчеркнуть их при¬
родные, генетические причины.
Низкое плодородие подзолистых и дерново-подзолистых почв
пес пой зоны обусловлено влиянием подзолистого процесса почво¬
образования. Именно он формирует кислые почвы с токсичными
лия растений подвижными формами алюминия, ненасыщенные
основаниями, слабогумусированные, с плохими агрофизическими
снойствами и низким содержанием питательных веществ.
Черноземы типичные, обыкновенные и южные лесостепи и степи
отличаются наиболее высоким плодородием. Хорошая гумусиро-
ниипость, близкая к нейтральной или нейтральная реакция поч¬
ием иого раствора, насыщенность кальцием, высокая буферность,
if р н и сто - ко мковатая структура и благоприятные агрофизические
1'Иойства, большие запасы питательных веществ — все это резуль¬
тат черноземного (дернового) процесса почвообразования.
Серые лесные почвы и черноземы оподзоленные лесостепи в соот¬
ветствии с их генезисом занимают по основным агропочвенным
характеристикам промежуточное положение между черноземами
И дерново-подзолистыми почвами.
Каштановые почвы сухих степей, бурые полупустынные почвы
oft налают невысоким плодородием в связи с осолонцеванием и за¬
солением, низкой гумусированностью, щелочной реакцией по-
195
чвенного раствора, малой емкостью поглощения и другими агро¬
номически неблагоприятными характеристиками, обусловленны¬
ми почвообразованием в условиях недостаточного и неустойчиво¬
го увлажнения, высоких температур, наличия солей.
Человек в процессе сельскохозяйственного использования
почв изменяет их природное плодородие при помощи примене*
ния удобрений, обработки, внесения мелиорантов (известь, гипв
и др.), орошения, осушения и т. д. Улучшение водно-воздушногЗ
и питательного режимов, агрофизических, агрохимических, физи?
ко-химических характеристик, биологической активности и т. Д,
существенно повышает почвенное плодородие.
Контрольные вопросы и задания
1. Что такое плодородие почвы9 2 Назовите категории и формы почвенного
плодородия. 3 Чем определяется уровень потенциального плодородия почвы?
4 Чем определяется уровень эффективного плодородия почвы9 5. Чем природно|р
плодородие почвы отличается от природно-экономического? 6. Назовите факторы
урожая. В чем их взаимосвязь? 7 Сформулируйте основные законы земледелия,
8 Дайте сравнительную характеристику плодородия основных зональных типов
почв
Глава 16
ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ
И КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЧВ
•
Географическое распространение почв на земной поверхнос*
ти обусловлено территориальным распределением природный
условий. «Поскольку все важнейшие почвообразователи, — от'«
мечал В. В. Докучаев, — распределяются на земной поверхнос¬
ти в виде поясов или зон, вытянутых более или менее парад.;
лельно широтам, то неизбежно, что и почвы... должны pacnot
лагаться на земной поверхности зонально, в строжайшей за*'
висимости от климата, растительности и пр.». Эта сформу-,
лированная В. В. Докучаевым широтно-зональная концепция по«
лучила дальнейшее развитие у К. Д. Глинки, JI. И. Прасолова:,
И. П. Герасимова, В. А. Ковды, Н. Н. Розова и др. В почвенном
покрове Земли в качестве наиболее крупных единиц выделены
широтные почвенно-климатические пояса.
196
16.1. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЧВ
Почвенно-климатический (почвенно-биоклиматический) пояс
представляет собой совокупность широтных почвенных зон и гор¬
ных (вертикальных) почвенных провинций, объединенных сход¬
ством факторов и условий почвообразования. В зависимости от
термических особенностей климата различают полярный, боре-
лльный, суббореальный, субтропический и тропический почвен¬
но-климатические пояса, которым соответствуют определенные
шпальные типы почв, характеризующиеся прежде всего похожи¬
ми -режимами почвообразования.
Почвенно-климатические пояса (по Глазовской) подразделя¬
ются на почвенно-биоклиматические области, которые характе¬
ризуются почвами, близкими по режиму атмосферного увлаж¬
нения и типам растительности. В частности, выделяют: влаж¬
ные области с лесным таежным или тундровым растительным
покровом (экстрагумидные и гумидные); переходные области
к) степным ксерофитно-лесным и саванным растительным по¬
кровом (субгумидные и субаридные); сухие области с полупус-
и.шным и пустынным растительным покровом (аридные и эк-
ттрааридные).
В почвенно-биоклиматических областях почвенный покров
представляет собой сочетание зональных и интразональных типов
почв, что обусловливает определенную неоднородность, поэтому
внутри области выделяют несколько почвенных зон. Почвенная
юна представляет собой ареал почвенных сочетаний, в состав ко-
юрых входят зональные и сопутствующие им интразональные по¬
чвы. В современной терминологии название зоны дают по преоб¬
ладающим в ней типам почв.
Например, зона подзолистых и буротаежных почв, зона обык¬
новенных и южных черноземов степи, зона серо-бурых почв суб-
Гюреальной пустыни. При более дробном делении выделяют по¬
чве! и ibie подзоны с преимущественным распространением опре-
М'псиных зональных подтипов почв на переходах от одной зоны к
другой, а также почвенные фации и провинции. Почвенные фа¬
ции — это части зоны, различающиеся между собой по темпера-
(уриому режиму почв и характеру увлажнения, а почвенная про¬
винция выделяется аналогично почвенной фации, но с более точ¬
ным масштабом показателей.
Закономерность в распределении зональных типов почв по по-
ч ж • п! i о - би о кл и м атич еск и м поясам и областям проявляется следу¬
ющим образом.
И полярном поясе выделяют зону арктических почв
Дрк тики и зону тундровых глеевых и тундровых иллювиально-гу-
mvi овых почв Субарктики.
197
Вбореальном поясе, который занимает около поло¬
вины территории нашей страны, выделяют Европейско-Западно*
Сибирскую таежно-лесную область с подзолистыми, глеево-под-
золистыми и дерново-подзолистыми почвами; Восточно-Сибир¬
скую мерзлотно-таежную область с мерзлотно-таежными, глеево-
мерзлотно-таежными почвами; Дальневосточную таежно-лесную
область с подзолистыми, буротаежными и пепловулканическими
почвами. I
В суббореальном поясе выделяют четыре области:
западная буроземно-лесная область с бурыми лесными почвами
широколиственных лесов; центральная лесостепная и степная об¬
ласть с серыми лесными почвами, оподзоленными выщелоченны¬
ми и типичными черноземами лесостепи, с обыкновенными и
южными черноземами степи, а также с темно-каштановыми и
каштановыми почвами сухой степи; восточная буроземно-лесная
область с подзолисто-бурыми и бурыми лесными почвами хвойт
но-широколиственных лесов; полупустынная и пустынная об¬
ласть со светло-каштановыми и бурыми почвами полупустынь,
серо-бурыми почвами суббореальной пустыни и малокарбонатны¬
ми сероземами предгорной полупустыни.
В субтропическом поясе выделяют субтропичес¬
кую влажную область с красноземами и желтоземами влажных ле^
сов; субтропическую ксерофитно-лесную область с коричневыми
и серо-коричневыми почвами; субтропическую полупустынную и
пустынную область с серо-бурыми почвами субтропической пус¬
тыни и сероземами предгорий полупустынь.
Помимо широтной зональности существует вертикальная по¬
ясность, или вертикальная зональность, установленная еще В. В. До¬
кучаевым для горных стран. Вертикальная зональность выражается
в последовательной смене вертикальных почвенных зон от верши¬
ны горной страны к подножию. В целом она аналогична законо¬
мерности широтной зональности, но с менее резкой выраженнос¬
тью зон.
Например, вместо тундры в горах формируются горные луга, i,
вместо таежных — широколиственно-хвойные леса. 1
Кроме зональных почв довольно широкое распространение
имеют интразональные и азональные почвы. К интразональным
почвам относят болотные, солонцовые почвы и почвы на карбо¬
натных породах, которые встречаются во всех зонах. На их форА
мирование зональные условия влияют в значительно меньшей
степени, чем определенные интразональные факторы — гидро¬
морфизм, осолонцевание и т.д. К азональным почвам относятся
молодые, формирующиеся почвы, не успевшие приобрести зо¬
нальные особенности. Это почвы на свежем аллювии, молодые'
каменистые почвы на элювии плотных массивно-кристалличес¬
ких пород, примитивно-щебнистые, грубоскелетные и другие ли¬
тогенные почвы, молодые рыхлопесчаные почвы на песке и т. д.
198
16.2. СИСТЕМАТИКА И НОМЕНКЛАТУРА
ПОЧВ
Систематика почв выступает как научная основа и введение в
классификацию. Она призвана осмысленно (систематизированно)
представить знание о почве, почвенном разнообразии и взаимоот¬
ношениях между различными группами почв, о специфических
особенностях каждой почвенной единицы (таксона).
Основы почвенной систематики были заложены В. В. Докучае-
мым. Систематика решает три задачи: определяет качественные и
количественные различия между существующими почвами; на¬
ми шивает возможно полную информацию об этих почвах и на ос¬
новании имеющихся данных формирует логически последова-
юльный перечень почв, в соответствии с которым составляют но¬
менклатурный список и классификацию почв.
Номенклатура почв представляет собой перечень, совокуп¬
ность наименований и терминов в соответствии со свойствами
и положением в систематике почв. В основу отечественной ге¬
нетической номенклатуры почв положены их народные назва¬
ния, отражающие наиболее характерные свойства; например, к
г»ну почв относятся подзол, чернозем, серые лесные почвы, бу¬
ротем, каштановые почвы, солончак, солонец, солодь. Многие
и I н их названий вошли в мировое почвоведение как научные
|грмины. В результате развития и уточнения номенклатуры
мочи термины и названия их стали более сложными, отражаю¬
щими не только важнейшие свойства, но и количественные ха¬
ри ктсристики процессов почвообразования. Так, при обозначе¬
нии подтипов в названии почв указывают отклонение от цент-
рнш.пого подтипа для каждого генетического типа почв. Напри¬
мер, в типе серых лесных почв выделяют следующие подтипы:
1'Нетло-серая, серая и темно-серая лесная почва, где серая лес-
нпн почва является главным подтипом. При выделении рода и
нилл почв называют количественные и качественные характе¬
ристики процессов, например светло-каштановая сильносолон-
Неиатая почва.
Таким образом, номенклатура почв содержит полное их назва¬
ние, и котором последовательно приведены наименования типа,
полтина, рода, вида, разновидности, разряда. Например, чернозем
(тин) южный (подтип) солонцеватый (род) малогумусный (вид)
i|«i кош инистый (разновидность) на легкоглинистом карбонатном
rtii t c (разряд).
Морфологические признаки, по которым почва может быть
«Писана и определена, т. е. отнесена к конкретному типу, роду,
|1й нюмидности, называют диагностическими признаками, а сам
Процесс выделения каждой конкретной почвы — диагностикой
Нтп (детально это рассмотрено в главе 3).
199
16.3. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЧВ
Классификация почв — одна из главных и наиболее сложных тв'4
оретических проблем в почвоведении, поскольку, как отмечал
А. Н. Соколовский, задача всякой классификации не только в coj
ставлении номенклатурных списков, но и в упорядочении пред4
метов, явлений и установлении связи между ними, выяснении згй
кономерностей, управляющих ими. <i
Проблема классификации в почвоведении вызвала наибольшее
количество дискуссий и, по выражению А. М. Глазовской, является
одновременно и самой старой, и самой молодой. В истории развив
тия почвенных классификаций можно выделить четыре этапа|
1) додокучаевский, когда преобладали геолого-петрографически®)
химические и физические принципы классификации, а почву раоц
сматривали как продукт выветривания горной породы или оти
мирания растительности; 2) докучаевский, когда В. В. Докучаев,
Н. М. Сибирцев, К. Д. Глинка и их последователи заложили осноя
вы и разработали принципы генетической классификации почщ
3) современный период (примерно с 50-х годов XX в.), когда был|
окончательно разработана система таксономических единиц Ц
диагностических показателей, получили развитие национальны!
классификации почв в различных странах и более полно стали
учитывать режимы почвообразования и экологические условия^
4) новый период (с начала 90-х годов XX в.), когда в классифи*
кации учитывают все стадии антропогенных трансформаций, щ
нимающие соответственно разные уровни в иерархической систе^
ме таксономических единиц — от отделов до подтипов. Выделяв»
мые типодиагностические горизонты по набору и содержанию со¬
поставимы с diagnostic horizonts FAO/WRB и Soil Taxonomy, a
генетические признаки — с diagnostic properties.
Под таксономической единицей (таксоном) понимают поч?
венную единицу, определяющую последовательность учета ге;-
нетических характеристик и точность установления места по-
чвы в классификационной системе. В современной классифи¬
кации почв основной таксономической единицей является тип
почвы. "
Тип почвы. Это группа почв, которые характеризуются одно¬
типностью поступления и трансформации органического веще¬
ства, минеральной массы, процессов миграции и аккумуляции ве!-
щества и почвенных режимов в целом, сходством строения по¬
чвенного профиля и характером мероприятий по воспроизводству
почвенного плодородия. •>
Это группа почв, развивающаяся в однотипных условиях поч*
вообразования и характеризующаяся четким проявлением веду*
щих процессов почвообразования. К почвенным типам относятся
подзол, чернозем, солонец, солодь и т.д. В пределах типа почв вы¬
деляют подтипы. 1
200
Подтип почвы. Это группа почв, которые представляют собой
переходные почвенные образования между типами почв. При вы¬
делении подтипов учитывают подзональные и фациальные осо¬
бен ности территории.
Род почвы. В пределах подтипа выделяют роды почв, которые
утчняют генетическую характеристику почв, учитывая влияния
различных местных условий (состав почвообразующих пород, со-
пав и глубину залегания грунтовых вод, наличие реликтовых и
антропогенных характеристик почвообразования и т. д.).
Вид почвы. В пределах рода выделяют виды почв, которые уста¬
навливают количественные различия в проявлении основного
почвообразовательного процесса. Почвы разделяют на виды по
п смени развития солонцового, подзолистого или других почвооб¬
разовательных процессов, мощности гумусового или подзолистого
три зонтов, уровню гумусированности и т.д.
Разновидность почвы. В пределах вида выделяют разновидности
почв, которые отражают различия почв по гранулометрическому
составу верхних почвенных горизонтов.
Разряд почвы. Наиболее точной и иерархически низкой таксо¬
номической единицей является разряд почвы, который разделяет
почвы по характеру почвообразующих пород.
Вазовая классификация почв представляет собой систему объе¬
динения почв в группы соответственно их генезису, свойствам и
уровню плодородия; она приведена в книге «Классификация и
диагностика почв СССР» (1977).
Новая «Классификация почв России», изданная в 2000 г., явля-
е гея профильно-генетической и основана на строении почвенного
профиля и его свойствах. Эта классификация разработана специ-
шп.по созданной комиссией Почвенного института им. В. В. Доку¬
чаева под руководством JI. Л. Шишова. В данной классификации
выделены единицы высокого ранга и учтены антропогенно-пре-
оЬразованные почвы. Общая схема классификации почв приведе¬
на в таблице 28.
28. Классификация почв (на типовом уровне)
Почвы
естественные
антропогенно преобразованные
I. Ствол Постлитогенные почвы
Отдел Глееземы
I '(<*(’юмы
! ч гг иг мы грубо гумусовые
I ирфиио-глееземы
Глееземы
Агроглееземы
Агроторфяно-глееземы
201
Продолжений
Почвы
естественные
антропогенно преобразованные
Криоземы
Торфяно - кр иоземы
Отдел Криоземы
Отдел Альфегумусовые почвы
Подбуры Агроторфяно-подзолы глеевые
Сухоторфяно-подбуры Агродерново-подзолы
Подбуры глеевые Агродерново-подзолы глеевые
Торфяно-подбуры глеевые
Дерново-альфегумусовые
Дерново-альфегумусовые глеевые
Подзолы
Подзолы глеевые
Торфяно-подзолы глеевые
Дерново-подзолы
Дерново-подзолы глеевые
Отдел Текстурно-дифференцированные почвы
Подзолистые Агроторфяно-подзолисто-глеевые
Подзолисто-глеевые Агродерново-подзолистые
Торфяно-подзолисто-глеевые Агродерново-подзолисто-глеевые
Дерново-подзолистые Агросерые
Дерново-подзолисто-глеевые Агросерые глеевые
Серые Агротемногумусовые подбелы
Серые глеевые Агротемногумусовые подбелы глеевые
Темногумусовые подбелы
Темногумусовые подбелы глеевые
Отдел Светлоземы
Светлоземы Светлоземы
Светлоземы иллювиально-железистые Светлоземы иллювиально-железистые
Светлоземы дерновые Светлоземы дерновые
Отдел Органо-аккумулятивные почвы
Дерновые Дерновые
Темногумусовые Агродерновые
Перегнойные Агротемногумусовые
Рендзины »
Рендзины перегнойные
Отдел Метаморфические
Буроземы Буроземы
Буроземы грубогумусовые Буроземы грубогумусовые
Палевые Палевые
Агропалевые
Отдел Аккумулятивно-гумусовые почвы
Черноземы Агрочерноземы
Черноземы глинисто-иллювиальные Агрокаштановые
Темные слитые Каштановые
Каштановые Агроглинистые темные
202
Продолжение
Почвы
естественные
антропогенно преобразованные
11 ерноземовидные
11ллювиально-глинистые
Иллювиально- глинистые
Агрочерноземовидные
Отдел Аккумулятивно-гумусовые гидрогенно-трансформированные почвы
I умусово-глеевые
I (ерегнойно-глеевые
I умусово-криптоглеевые
нерегнойно-криптоглеевые
Агрогумусово-глеевые
Агроперегнойно-глеевые
Агрогумусово-криптоглеевые
Агрогумусово-криптоглеевые
Агроперегнойно -криптоглеевые
Отдел Малогумусовые аккумулятивно-карбонатные почвы
Ьурые аридные
Отдел Щелочно-глинисто-дифференцированные почвы
( олонцы темные
( олонцы светлые
(’олонцы криптоглеевые темные
( олонцы криптоглеевые светлые
(’олоди
( олоди светлые (дерновые)
('олоди темные
( олоди светлые (дерновые) глеевые
( олоди темные криптоглеевые
Горфяно-солоди глеевые
Агросолонцы темные
Агросолонцы светлые
Агросолонцы криптоглеевые темные
Агросолонцы криптоглеевые светлые
Агросолоди светлые
Агросолоди темные
Агросолоди светлые (дерновые) глеевые
Агросолоди темные криптоглеевые
Солончаки светлые
Солончаки темные
Солончаки светлые глеевые
( ’олончаки темные криптоглеевые
( олончаки соровые
Отдел Галоморфные почвы
Солончаки вторичные
Отдел Литоземы
Литоземы торфяные
JI итоземы грубогумусовые
Литоземы светлые
Литоземы темные
Агролитоземы светлые
Агролитоземы темные
Отдел Абраземы (эроземы)
Абраземы альфегумусовые
Абраземы глинисто-иллювиальные
Абраземы метаморфические
Абраземы аккумулятивно-карбонатные
Абраземы солонцовые
Отдел Агроземы
Агроземы светлые
Агроземы темные
Агроземы светлые глеевые
Агроземы темные криптоглеевые
203
Продолжение
естественные
Почвы
антропогенно преобразованные
Агроземы торфяные
Агроземы торфяно-минеральные
Агроземы альфегумусовые
Агроземы текстурно-дифференцирован¬
ные
Агроземы метаморфические
Агроземы глинисто-иллювиальные
Агроземы аккумулятивно-карбонатные
Агроземы солонцовые темные
Агроземы солонцовые светлые
Отдел Агроабраземы (агроэроземы)
Агроабраземы
Агроабраземы глее вые
Агроабраземы криптоглеевые
Агроабраземы альфегумусовые
Агроабраземы метаморфические
Агроабраземы глинисто-иллювиальные
Агроабраземы аккумулятивно-карбонат-
ные
Агроабраземы солонцовые
Отдел Лкваземы
Рисовые почвы
Регационно аккумулятивные
Насыпные
II. Ствол Синлитогенные почвы
Отдел Слаборазвитые почвы
Аллювиальные слоистые
Слоисто-пепловые вулканические
Эоловые
Пролювиальные
Отдел Аллювиальные почвы
Аллювиальные светлогумусовые (дер- Агросветлогумусовые аллювиальные
новые)
Аллювиальные темногумусовые Агроторфяно-глеевые аллювиальные
Аллювиальные торфяно-глеевые Агрогумусово-глеевые аллювиальные
Аллювиальные перегнойно-глеевые Агрогумусово-криптоглеевые аллюви¬
альные
Аллювиальные гумусово-глеевые Агрослитые аллювиальные
Аллювиальные гумусово-криптоглеевые
Аллювиальные слитые
Аллювиальные гумусово-криптоглеевые
мергелистые
Аллювиальные гумусово-глеевые рудя-
ковые
204
Продолжение
Почвы
естественные
антропогенно преобразованные
Отдел Вулканические почвы
< Кристые Агроохристые
( ухоторфяно-охристые
< )\ристо-подзолистые
< v хоторфяно-охристо-подзолистые
Отдел Агроземы аллювиальные
Агроземы аллювиальные светлые
Агроземы аллювиальные темные
Агроземы аллювиальные глеевые
Агроземы аллювиальные криптоглеевые
Агроземы аллювиальные торфяно-мине¬
ральные
Отдел Стратоземы
< I ратоземы светлые Агростратоземы светлые
< I ратоземы темные Агростратоземы темные
( петлые на погребенной почве Агростратоземы светлые на погребенной
почве
* I ратоземы темные на погребенной Агростратоземы темные на погребенной
иочис почве
III. Ствол Органогенные почвы
Отдел Торфяные почвы
1орфяные олиготрофные (верховые торфяники)
1орфяные эутрофные (низинные торфяники)
( ухоторфяные
Отдел Агроторфяные почвы (торфоземы)
Агроторфяные олиготрофные
Агроторфяные эутрофные
Отдел Хемодеграземы
Хемоземы
Химически преобразованные почвы
Стволы как высшие таксономические единицы отражают раз-
лоление почв по соотношению процессов почвообразования и ли-
мм енеза. Отделы характеризуются сходством основных элементов
г I роения профиля и единством создающих их главных процессов
11 оч I юобразования.
Основой диагностики важнейших таксономических единиц
тужит система диагностических горизонтов и признаков. Особое
место в этой системе занимает группа антропогенно-преобразо-
п.н п 1ых диагностических горизонтов и признаков, отличающихся
205
от естественных структурной организацией, вещественным соста¬
вом и аналитическими показателями. Данные диагностические
показатели служат основой для выделения антропогейно- и техно¬
генно-преобразованных почв, которые в зависимости от степени
их трансформации выделяют на различном таксономическом
уровне — от подтипа до отдела. : ,
Такие почвы являются результатом определенного этапа есте¬
ственно-антропогенного процесса почвообразования. '
Вместе с естественными почвами они формируют природ¬
но-антропогенные ряды в направлении от естественных к наи¬
более трансформированным почвам и, наоборот, от антропо¬
генно-преобразованных путем регенерации — к естественным
почвам.
Профильно-генетический подход к диагностике основных так¬
сономических единиц позволяет выделить новые типы почв, а
также изменить сущностное понимание особенностей традицион¬
но выделяемых типов и подтипов почв по сравнению с «Класси¬
фикацией и диагностикой почв СССР» (1977).
Из новой классификации исключены все типы луговых
почв, выделявшиеся по глубине залегания грунтовых вод. Со¬
лонцы вместо трех зональных подтипов разделены на два са¬
мостоятельных типа — темные и светлые. Значительно сузи¬
лось количество типов серых и каштановых почв за счет пере¬
ходных подтипов. «Классификация почв России» (2000) пол¬
ностью исключает серии фациальных подтипов, выделенных
по термическим показателям. Динамические показатели, та¬
кие, как водный, температурный и другие режимы, биохими¬
ческие процессы учитывают лишь в той мере, в какой они от¬
ражены в профиле.
Горизонты и признаки как диагностические основания для
разделения почв учитывают и в американской классификации Soil
Taxonomy (1987), где они имеют по существу одинаковый «вес»
при определении таксономического уровня. Однако строгое ран¬
жирование таксономической значимости диагностических гори¬
зонтов и признаков впервые осуществлено в «Классификации
почв России». Кроме того, в отличие от принятого в Soil
Taxonomy широкого использования в диагностике жестких коли¬
чественных показателей в российской системе горизонты диагно¬
стируют преимущественно по качественным морфологическим и
аналитическим показателям.
В новой классификации в качестве самостоятельных типов вы¬
делены почвы, сформировавшиеся под влиянием установленной
В. Д. Мухой закономерности эволюции почвообразования в ант¬
ропогенных условиях.
206
16.4. КЛАССИФИКАЦИЯ АНТРОПОГЕННО-
ПРЕОБРАЗОВАННЫХ ПОЧВ
Основанием для определения таксономических единиц антро¬
погенно-преобразованных почв на уровне типа служит строение
их профиля как вновь сложившейся системы, нехарактерной для
природных почв и состоящей из комбинации унаследованных ес¬
тественных и вновь созданных горизонтов.
Типовую) специфику профиля окультуренных или деградиро-
нанных почв определяет наличие агрогенно-преобразованного по-
itepxHOCTHOijo гомогенного горизонта, сформировавшегося при
долговременных регулярных механических перемешиваниях и
инесении различных органических и минеральных веществ. Агро-
i снно-преобразованный горизонт образуется на месте одного или
нескольких поверхностных горизонтов природных почв, а иногда
из материала срединных горизонтов, почвообразующих пород или
нанесенного субстрата.
Если в почвах под антропогенно-преобразованным горизонтом
сохраняются в ненарушенном состоянии гумусово-аккумулятив¬
ные, элювиальные и другие типодиагностические горизонты, по¬
зволяющие идентифицировать антропогенно-преобразованные
почвы по аналогии с природными почвами, то наименование та¬
ких почв образуется с помощью приставки «агро» к названиям ти¬
пов близких по строению естественных почв.
Если антропогенная трансформация природных почв приводит
к более существенным изменениям всего профиля, то для обозна¬
чения антропогенно-преобразованных почв, профиль которых
преобразован по существу в новое природное тело, используют
оригинальные названия (рис. 9).
Выделяют агроземы, абраземы и торфоземы, характеризующие¬
ся специфическими, сформированными гомогенными антропо-
гемно-преобразованными горизонтами, залегающими на сохра¬
нившемся срединном горизонте или непосредственно на почвооб¬
разующей породе; стратоземы, в которых поверхностные гори¬
зонты сформированы в толще привнесенного материала; акваземы,
объединяющие почвы, используемые под культуру риса, в кото¬
рых признаки, вызванные длительным затоплением, сочетаются с
частичными механическими нарушениями естественного профи-
пи; хемодеграземы — почвы, испытавшие сильное химическое заг¬
рязнение.
Степень антропогенной трансформации почв зависит не толь¬
ко от характера, продолжительности и интенсивности антропо¬
генных воздействий, но и от строения исходных природных почв
(рис. 10).
Так, естественные почвы с одним органогенным горизонтом
небольшой мощности при земледельческом освоении трансфор¬
мируются непосредственно в агроземы, минуя стадию агроесте-
207
18 см
45 см
Естественная Абразем Стратозем
почва Агрозем Агроабразем Агростратозем
A Y— светлогумусовый
PY— агрос ветлогумусовый
PU—агротемногумусовый
RU - стратифицированный
темный
РВ—постабразионный
EL—элювиантный
В T—тексту рн ый
BI — иллювиально¬
глинистый
Рис. 9. Схема возможных антропогенных преобразований профиля дерново-
подзолистой почвы
ственных почв. Напротив, стадия агроестественных почв является
практически единственной для почв с мощным гумусовым или
органогенным горизонтом. Почвы, изначально имеющие с повер¬
хности серию разнообразных маломощных типодиагностических
горизонтов (например, подбуры, подзолы, дерново-подзолы и
другие типы отдела альфегумусовых почв), в процессе формирова¬
ния антропогенно-преобразованного горизонта утрачивают при¬
знаки типовой принадлежности и сливаются в один тип — агрозе¬
мы альфегумусовые.
Подтипы в антропогенно-преобразованных почвах выделяют
на основании качественных особенностей естественных генети¬
ческих горизонтов и признаков, обусловленных антропогенным
воздействием.
208
Подтипы, выделяемые на основании антропогенно-обуслов-
иенных показателей, представляют собой в основном переходы к
шким новым образованиям, как агроземы, абраземы, стратоземы
и др. Подтипы, соответствующие начальной стадии антропопедо-
гспеза, ограничивающейся лишь частичной перестройкой отдель¬
ных генетических горизонтов при сохранении целостности исход¬
ного почвенного профиля, служат переходным звеном между аг-
Кстественные почвы Агроестественные почвы Агроземы
Отдел Альфегумусовые почвы
11одбуры
Горфяно-подбуры
Дерновые
11 одзолы
Дерно во-по дзолы
Агроподзолы гетерогенные -
Афодерново-подзолы
)> Альфегуму¬
совые
I к>дзол истые с
Дерново-подзолистые -
(Ч'рыс
Отдел Текстурно-дифференцированные почвы
А гро подзол истые гетерогенные -
^ Афодерново-подзолистые -
► Афосерые -
} Текстурно-
дифференци¬
рованные
1\ лдзины ■
Дерновые ■
1»\роземы
Отдел Органоаккумулятивные почвы
Афорендзины
Афодерновые
Отдел Метаморфические почвы
!»\ роземы глубокогумусовые
ческие
Отдел Аккумулятивно-гумусовые почвы
Черноземы >- Афочерноземы
К;iциановые >. Афокаштановые
Отдел Щелочно-глинисто-дифференцированные почвы/yf
///'-
< плоди >» Афосолоди ^
( ононцы темные -
I 1>;юпцы светлыс-
->► Афосолонцы темные
-^Афосолонцы светлыс-
^Аккумулятив-
но-карбонатные
- Солонцовые
••in*. К). Влияние генетического строения почв на их классификацию при антропо¬
генном воздействии
209
роестественными и естественными почвами. Примером таких
подтипов являются образования с гетерогенным или турбирован-
ным пахотным горизонтом с признаками слабого или умеренного
химического загрязнения и др.
Принципы классификации антропогенно-преобразованных
почв позволяют отразить реальную специфику их строения и
свойств. Поэтому определение таксономического положения ант¬
ропогенно-преобразованных почв не требует реконструкции про¬
филя исходных почв, что наиболее приемлемо при описании почв
городских территорий.
Контрольные вопросы и задания
1. Охарактеризуйте закономерности распространения почв на земной поверх¬
ности. 2. Назовите основные зональные типы почв. 3 Что такое систематика и
номенклатура почв7 4. Назовите таксономические единицы почв и охарактери¬
зуйте их. 5. Что такое классификация почв? 5 Назовите принципы новой класси¬
фикации почв России. 6 Каковы особенности классификации антропогенно-пре¬
образованных почв?
Глава 17
ПОЧВЫ ТУНДРОВОЙ ЗОНЫ
•
17.1. УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
Почвообразование в тундре связано с широким проявлением
мерзлотных явлений.
Климат. Особенностью климата зоны является недостаток теп¬
ла. Климат создается под воздействием морского и континенталь¬
ного воздуха. Недостаток тепла проявляется в длительной холод¬
ной зиме и коротком прохладном лете. Для зоны характерно из¬
быточное увлажнение.
Среднегодовая температура колеблется от —0,2 °С на западе до
—9°С в континентальной части. Сумма биологически активных
температур (£Т > 10 °С) колеблется от 400—600 °С на севере до
1000—1400 °С на юге. Количество атмосферных осадков уменьша¬
ется с запада (600 мм) на восток (150 мм). Продолжительность ве¬
гетации исключительно мала — 40—50 дней. Особенность зоны —
благоприятный для растений световой режим (круглосуточный
или продолжительный полярный день), который обусловливает
быстрый рост возделываемых сельскохозяйственных культур в те¬
чение вегетационного периода.
Рельеф. В большей части зоны рельеф равнинный, встречаются
холмы, гряды, замкнутые заболоченные понижения (рис. 11).
Тундровая зона захватывает горные массивы Урала, Чукотки и др.
210
Рис. 11. Природный ландшафт тундры (по Перельману)
Характерная особенность зоны — формирование рельефа под воз¬
действием мерзлотных явлений: трещинообразование, пучение,
селифлюкция (сползание почвогрунтов по склону), термокарст.
Здесь формируются бугорковатый, пятнисто-мелкополигональ-
мый, крупнобугристый микрорельефы тундры.
Почвообразующие породы представлены различными по гра¬
нулометрическому составу ледниковыми, аллювиальными, морс¬
кими отложениями. Распространены элювиальные и делювиаль¬
ные щебнистые породы.
Растительность. Особенность тундрового ландшафта заключа¬
ется в отсутствии леса. В южной части зоны встречаются низко¬
рослые пойменные леса. В типичной тундре господствует мохово¬
лишайниковая растительность.
17.2. ГЕНЕЗИС
Исследование почв тундры проводили Д. А. Драницина, В. И. Го-
родкова, Е. И. Иванова, И. А. Караева, В. Таргульян. В. В. Докуча¬
ев и Н. М. Сибирцев выделяли тундровые почвы в самостоятель¬
ный генетический тип.
Недостаток тепла, наличие вечной мерзлоты обусловливают
развитие биохимических процессов, с которыми связано почвооб¬
разование, только в верхних (10—20 см) прогреваемых слоях.
Годовое поступление органического вещества в почву исклю¬
чительно мало — 0,5—1 т/га. Растительный опад обеднен био-
фильными элементами, особенно кальцием. В целом биологичес¬
кая активность в тундре низкая.
Органические соединения в виде грубых слаборазложившихся
остатков накапливаются на поверхности почвы. Избыток влаги
приводит к оторфовыванию. В почвах большое количество водо¬
растворимых органических веществ. Гумусовые вещества пред¬
ставлены слабоконденсированными фульвокислотами, которые
преобладают над гуминовыми. Избыточное переувлажнение ак¬
тивного слоя почвы, обилие водорастворимых кислых органичес¬
ких соединений способствуют развитию оглеения. Гумусовые со¬
единения связываются с полутораоксидами.
211
В зависимости от дренированное™ территории, гранулометри¬
ческого состава почв, прихода тепла и влаги происходит переме¬
щение продуктов почвообразования по профилю почвы, что обус¬
ловливает развитие различных типов почв. На легких щебнистых
грунтах формируются подбуры (Таргульян), на юге зоны — тунд¬
ровые подзолистые почвы.
На формирование почвенного покрова тундры огромное влия¬
ние оказывают физические (механические) так называемые мерз¬
лотные процессы.
Генетический профиль тундровых глеевых почв тяжелого гра¬
нулометрического состава часто деформирован: минеральные го¬
ризонты изогнуты и разомкнуты, фрагменты верхнего органоген¬
ного горизонта погребены на различной глубине. Это вызвано
процессами пучения и солифлюкции Пучением грунтов называ¬
ют неравномерное увеличение объема при промерзании за счет
имевшейся в грунте воды. Этот процесс наиболее ярко проявляет¬
ся в суглинистых и глинистых почвогрунтах, где происходит ин¬
тенсивная миграция воды вверх к более холодным слоям, что на¬
блюдается зимой. В результате верхний слой почвы поднимается,
образуя специфический микрорельеф (бугорки, бугры), чему так¬
же способствует солифлюкция — текучесть грунта по склону.
Оттаявший за весенне-летний период верхний почвенный слой
сильно переувлажнен. Он приобретает консистенцию плавуна и
сползает вниз под воздействием силы тяжести, так как обладает
небольшой мощностью и залегает на горизонте вечной мерзлоты.
Процесс солифлюкции связан с проявлением тиксотропности
грунта. Главная роль в формировании тиксотропной структуры
криогенных почв принадлежит гелю коллоидной кремнекислоты,
ее комплексным соединениям с гидратами железа, алюминия и
подвижными гумусовыми веществами (Ливеровский).
Почвы тундровой зоны формируются под влиянием многолет¬
ней мерзлоты, т. е. в результате криогенеза. Особенностями поч¬
вообразования в тундровой зоне являются: низкая скорость био¬
химических процессов; господство физических (мерзлотных) про¬
цессов трансформации почвогрунта; слабая дифференциация про¬
филя на генетические горизонты; наличие в профиле признаков
криогенной деформации, криогенной оструктуренности, крио¬
генной коагуляции коллоидов и т. д.; накопление грубых органи¬
ческих остатков; глубина распространения процессов почвообра¬
зования определяется не глубиной проникновения влаги, а глуби¬
ной проникновения положительных температур.
Тундровые глеев ы е почвы. Типичны для тундры.
Профиль тундровой глеевой почвы* имеет следующее строе¬
ние:
* Название и строение почвы приведены по базовой «Классификации и диаг¬
ностике почв СССР» (1977 г)
212
Ао о-^835~Gj5,
До — подстилка, состоящая из грубых органических остатков; Bg — оглеенный пе¬
реходный слабогумусированный горизонт; G — глеевый темно-сизый горизонт,
залегающий на слое вечной мерзлоты.
В разных подтипах тундровых глеевых почв строение профиля
неодинаковое. Тундровые глеевые гумусовые почвы обладают
хорошо диагностируемым гумусово-перегнойным горизонтом
мощностью 3—5 см. Тундровые глеевые перегнойные почвы ха¬
рактеризуются наличием органогенного горизонта, обогащенно¬
го до 60 % органическим веществом и мощностью 5—7 см. Тунд¬
ровые глеевые типичные почвы имеют слой тундрового войлока
из остатков мхов и кустарничков. Тундровые глеевые торфянис¬
тые почвы обладают органогенным горизонтом мощностью от
.’—6 до 15—20 см, редко до 30 см. Общая мощность профиля 60—
100 см.
Почвы разделяют по характеру оглеения: если глеевый гори-
юнт хорошо выражен, то почва глеевая, при отсутствии сплошно¬
го оглеения — глееватая.
В зависимости от гранулометрического состава тундровые глее-
ные почвы разделяют на роды.
Для тундровых глеевых почв типична слабая дифференциация
профиля, что связано с наличием плотных с низкой порозностью
глеевых горизонтов. Низкая водопроницаемость глеевых тиксо-
I ропных горизонтов, слой вечной мерзлоты способствуют разви¬
тию боковой миграции элементов по органогенным горизонтам.
Профиль почвы однороден по илу, полутораоксидам. Однако,
как отмечалось, оглеение и оподзоливание в подзонах типичной и
южной тундры способствуют слабой дифференциации профиля
( табл. 29).
Органическое вещество почв представлено грубыми полураз-
иожившимися остатками растительных и животных организмов,
песпецифические органические соединения составляют 30—40 %
гумуса почв. В составе гумусовых кислот преобладают фульво-
кнелоты (Сг к : Сф.к = 0,1— 0,6), связанные с полутораоксидами.
Гумусовые соединения исключительно подвижны, что способ-
с гиует пропитыванию профиля бесцветными органическими ве¬
ществами.
Реакция почвенного раствора тундровых почв изменяется от
слабокислой до нейтральной и зависит от материнской породы.
(>рганогенный слой всегда более кислый, чем минеральные. В
юпе тундры преобладают арктические и мерзлотно-таежные по¬
мпы.
Тундровые почвы имеют низкое потенциальное плодородие.
'Эффективное плодородие обусловлено гидротермическим режи¬
мом.
213
29. Химический и гранулометрический состав тундровых почв
а
§
и ^
S?*
О
o'
V
5 S rf
in
IIS'
о
o'
£
1
IT)
&
o'
i 2
£ a
S у
red о
cT
£
H с
л u
SI
CO 2
o'
u
g
w
>
u
2
2
X
X 2
£5
3C
+
3
X
X
I
5
+
о
С
а
Д
u
Q
£
a
о
X4
i i з
€бЯ
3
£2-8
«
is
¥8
11
>2
>:з
§
I
!
1
vo
2
I
*
о о о о
Tt ОО ГЧ 40
^ ГЧ ГЛ гп
00^ ON
СО o' о o'
<N ЧОл *П VO
rj-*' CO fO ro"
I
о
0
5 '»D
со го ro
<D
1
с
о
^ оо со t--
w Г) n CN
Д
О О О Q
ON CO
Ю — fN 40
О
чо ^
40
CN
О о
ON О
ON 'З-
§
3
s
a:
g <N —I
о _ ^ ^
§
§
:s
I
§■
s
I
*
£
<N 40^ Ол SO
оо" Tt r-Г со"
""I. 4 "Чч
Óà CO* Tt in
СЧ О 00
rfr Tf in »n
S?S8§
<®oS
o.
CD
03
5
s
o.
A
0
2 чо •—* о
5 го n ’t
1
<D
o.
с
О Tf чо со
1У (N (N (N
X
§ о о о
2 СМЛ ON
^ 40 Tf «п
о о о о
^ Ш -Н ON
On оо in
>sf
0
<30
§
<3
1
^ оо оо С,
g с--'' £2 о' з
§
I
I
'В
§
1
50
!
р
L О ON CN
! тг о" о
го Ов^ 00Л
•—Г —Г
h. (N 1Л
L in о rt^
! ГО S гг"
I (N со Ож
Г rf* Tt' ЧО*4
rf СЮ ЧОл чо
ГГ in чо"
o!CS§
Tim
'l-SSS
«?<<«
214
Потери при прокаливании.
17.3. АГРОНОМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Развитие земледелия в данной зоне ограничено тепловыми ре¬
сурсами территории: недостаточным количеством активных тем¬
ператур (от 400 до 1400 °С)* , неглубоким залеганием (30—80 см
летом) слоя вечной мерзлоты.
В этой зоне плодородие почв не определяет эффективность
земледелия. Освоение тундровых почв связано с улучшением теп¬
лового режима. Возможно эффективное использование почв лег¬
кого гранулометрического состава при внесении высоких доз
органических и минеральных удобрений на приусадебных участ¬
ках под ранние овощные культуры. Из культур открытого грунта
возделывают картофель, капусту, лук, морковь, редис, кормовые
корнеплоды, ячмень на зеленый корм, травы.
Тундра — кормовая база северного оленеводства и животновод¬
ства мясомолочного направления.
Почвы тундры и лесотундры по эффективности сельскохозяй¬
ственного использования объединены в следующие группы:
пригодные для оленьих пастбищ (глеевые);
пригодные под культурные сенокосы, пастбища и для возделы¬
вания овощных культур (иллювиально-гумусовые почвы легкого
гранулометрического состава);
пригодные под сенокосы и пастбища, однако для их освоения
необходимы мелиорация земель, оптимизация водно-воздушного
и пищевого режимов почв (пойменные дерновые почвы).
Сельскохозяйственное использование тундровых земель имеет
ряд особенностей:
почвенный покров, представленный комплексом почв тяжело¬
го гранулометрического состава, при антропогенном воздействии
быстро деградирует, активизируются процессы механической, фи¬
зической трансформации почв. Восстановление процессов почво¬
образования происходит очень медленно и требует больших зат¬
рат;
эффективное сельскохозяйственное использование тундровых
земель связано с повышением агрохимического фона, подбором
раннеспелых сортов и видов культурных растений.
Охрана, сохранение почвенного покрова тундровой зоны явля¬
ется приоритетным направлением природопользования согласно
современной концепции устойчивого развития.
Контрольные вопросы и задания
1. Каковы особенности почвообразования тундровой зоны? 2 Охарактеризуйте
пютав и свойства тундровой глеевой почвы. 3. Дайте агрономическую характерис¬
тику тундровых почв.
‘Сумму активных температур (ГГ > 10 °С) в 1000 'С принимают за северную
фаницу полевого земледелия.
215
Глава 18
ПОЧВЫ ЛЕСНОЙ ЗОНЫ
•
Лесная зона отличается значительным разнообразием природ¬
ных условий, которые сформировали пестрый почвенный покров.
Климат лесной зоны характеризуется как избыточно влажный,
влажный и ниже среднего обеспеченный теплом.
В восточных областях России резко возрастает континенталь-
ность, уменьшается приход тепла. Формирование почв происхо¬
дит при систематическом их увлажнении и промывании. Испаряе¬
мость всегда меньше суммы выпадающих осадков.
Растительность представлена лесной, луговой и болотной фор¬
мациями. Преобладает лесная растительность. Трава под пологом
хвойных деревьев практически не развивается.
Животный мир незначительно влияет на процессы почвообра¬
зования и формирование почв.
Почвообразующие породы весьма разнообразны по химическо¬
му, минералогическому и гранулометрическому составу. Чаще
всего встречаются моренные глины, суглинки, супеси, пески.
Прежде всего это бескарбонатные породы.
Почвенный покров характеризуется чрезвычайной пестротой,
обилием на единице площади родов, видов и даже типов почв.
Общими для почв лесной зоны являются обогащенность полуто-
раоксидами, кислая реакция почвенного раствора, а также переув¬
лажнение (гидроморфизм).
К преобладающим процессам почвообразования относятся гу-
мусонакопление, оподзоливание, оглеение.
Лесная зона расположена между тундрой и лесостепной зоной.
Южная граница в пределах европейской части России проходит
примерно по линии Тула — Рязань — Нижний Новгород — Ка¬
зань — устье р. Вятки — по р. Каме до устья р. Белой — севернее
Бийска — севернее Уфы и далее на юг вдоль Уральского хребта. В
Сибири — по линии Тагил — Ирбит — Тюмень — Новосибирск —
Томск — Нижнеудинск — Иркутск — Владивосток.
Различия природных условий лесной зоны, в частности по¬
чвенного покрова, на разных территориях объясняются широтно¬
зональной изменчивостью, а также континентальностью климата.
18.1. УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
Климат. В лесной зоне наиболее ярко проявляется континен-
тальность климата, что оказывает большое влияние на характер
сельскохозяйственного использования (табл. 30). Континенталь-
216
ность климата определяется перемещением воздушных масс в на¬
правлении долготы, вызванным разницей атмосферного давления.
В европейской части зоны круглый год преобладают западные вет¬
ры, несущие воздух Атлантики. Поэтому западная часть зоны
больше обеспечена теплом в зимний период. В центре зоны (За¬
падная Сибирь) в умеренные широты поступает арктический воз¬
дух, особенно в летнее время, что усиливает континентальность,
суровость зимы. На востоке климат формируется под влиянием
океана и имеет муссонный характер.
Умеренные положительные температуры вегетационного пери¬
ода обусловливают значительное увлажнение и промачивание
почв. Внутрипочвенный сток составляет 20—30 % общего количе¬
ства осадков. Резко континентальным климат становится в Вос¬
точной Сибири. Среднегодовая температура достигает —16 °С, а в
январе — 50 °С. Продолжительность вегетационного периода со¬
кращается. Осадки (около 90 %) выпадают в весенне-осенний пе¬
риод. Незначительная толщина снежного покрова способствует
сильному и глубокому промерзанию почв, существованию много¬
летней мерзлоты.
На Дальнем Востоке лето теплое и влажное, зима сухая и хо¬
лодная. Осадки преимущественно (80—90 %) в июле—сентябре.
По сравнению с другими климатическими зонами лесная ха¬
рактеризуется достаточным атмосферным увлажнением и удовлет¬
ворительной теплообеспеченностью. Это основной регион гаран¬
тированных урожаев зерновых культур за счет атмосферного ув¬
лажнения. Земледелие здесь специализируется на производстве
картофеля, овощей, зерновых культур, льна, хмеля, табака. Следу¬
ет отметить, что современные экономические условия, вхождение
России в мировой рынок изменили специализацию хозяйств. По
мере увеличения континентальное™ суровость зимы возрастает.
Основными направлениями сельского хозяйства становятся охот¬
ничий промысел, молочное животноводство, производство зерна
яровой пшеницы, картофеля, овощей.
Растительность. Характер растительного покрова зоны во мно¬
гом определяется широтно-зональной изменчивостью климата.
Преобладающий тип растительности — лесной. По составу расти¬
тельности в пределах европейской и западно-сибирской части
зоны выделяют три подзоны: северную, среднюю и южную тайгу.
Подзона северной тайги представлена изреженными еловыми и
елово-лиственными лесами. Травянистая растительность под по¬
логом леса отсутствует, преобладают мхи. Широко распростране¬
на болотная растительность. Здесь формируются в основном глее-
во-подзолистые и подзолистые почвы.
Подзона средней тайги представлена темнохвойными лесами.
Травянистая растительность изрежена, преобладает моховой по¬
кров. Обширные территории заняты болотами. Здесь формируют¬
ся типичные подзолистые почвы.
217
30. Основные агроклиматические показатели лесных территорий
I
&
с
и
о
л
а
с
л
§
*
8
gS
йй
s §
с- X
If
5 о*
SS
I I
§g
2 °
Cl, cl
М. О
КС
О
О
о
о
§
ю
03
5
<u
я 2
н н
о у
s S
§§
§ I
0 о
с с
1 I
о о
5 я
0 н
X о
CL ^
<tf о
t^VD
О
'О
o'
1
v~>
"4s
О
О
о
i
о
о
40
W
Л
X
X
D
CU
О
S
>»
X
о
о
й)
3
н
о
S
§
СО
t=t
о
о
X
о.
о
п
о
VO
о"
о
*=:
с
£
<ь>
з
5
X
Н
с
о
е:
О о
§VO
о
X
Cl
<D
О
О
О
I
о
о
§
ж
э
5-
а
U
«
К
X
э
о.
и
§
*
0
а
s
VD
5
U
1
О
X
с
со
ГО
X
X
&
S
•
о
Е
О
о"
о
о
I
о
о
гъ
О
о
О
о
о
о
«/*>
о
ю
о
ir>
оо
40
гч
1
(N
I
см
1
1
1
1
о
1
о
1
о
1
о
1
о
о
1/1
о
о
о
40
о
40
гГ
—*
CN
—•*
!
о
os
X
л
4
5
U
о?
СО
ЬЙ
О
а.
s
ю
5
111 ^
|§^(2
<и
0
s > w Л
g g 2 ?
П 2 5 г
4SS*
2 § S §
1 « О М
§§&§
о еюс
X
CS
со
<d 55*
« <D
£ s
£ о
а>
О,
(D
fc*
о
о
о
—• CN
I
о
о
о
с?
аз
и
со
&
(X
W
03
*
о
X
а> d я
9
а
и
X I
Л аз
3 S
fciu
S 0,5
”с|
о о 2
CL *
>> о
ю VO
>>
Е
о
VO
о
I
о
о
о
о
7
о
о
о
о
о
гч
|§
£
05
I ^
§1
§1
<D '
*1
Ss
<=t<
218
Подзона южной тайги представлена хвойными лесами с приме¬
сью широколиственных пород (береза, осина, дуб, ясень, клен).
Травянистый покров хорошо развит. Здесь формируются дерново-
подзолистые почвы.
На Дальнем Востоке встречаются светлохвойные и широколи¬
ственные леса.
На песчаных отложениях во всех подзонах лесной зоны растут
сосновые леса. В поймах рек, на местах, очищенных от леса, раз¬
вивается луговая растительность.
Животный мир. Роль фауны в формировании почв лесной зоны
крайне незначительна и состоит прежде всего в измельчении рас¬
тительного материала. Благодаря этому его поверхность увеличи¬
вается и он становится более доступным для дальнейшего исполь¬
зования микроорганизмами. Влияние почвенной фауны сказыва¬
ется и на формировании мощности гумусовых горизонтов в ре¬
зультате перемещения и переработки почвенной массы в процессе
их жизнедеятельности.
В лесной зоне фауна, влияющая на почвообразование, пред¬
ставлена преимущественно клещами, преобразующими верхние
слои подстилки.
Рельеф и почвообразующие породы. Главная особенность лесной
зоны — исключительное разнообразие почвообразующих пород,
которым присущи различный гранулометрический и минералоги¬
ческий состав. Рельеф представлен возвышенностями и низмен¬
ностями.
Незначительные изменения рельефа, материнской породы
обусловливают различия в почвообразовании.
На формирование рельефа и почвообразующих пород огром¬
ное влияние оказала деятельность ледника. Возвышенности пред¬
ставлены озами, конечной мореной, камами. К ним относятся Ли-
товско-Белорусская, Валдайская, Смоленско-Клинско-Дмитровс-
кая возвышенности, Северные Увалы, Тиманский кряж. Поверх¬
ность их расчленена речными долинами, балками, оврагами.
Наиболее распространенные почвообразующие породы — мо¬
ренные глины, суглинки, супеси, преимущественно бескарбонат-
ные. Часто встречаются покровные глины и суглинки, подстилае¬
мые различными по составу и происхождению отложениями. Вод-
но-ледниковые и озерно-ледниковые пески и супеси часто пере¬
слаиваются суглинками и глинами. Элювиальные образования
представлены известняками, мергелями.
В лесной зоне также расположены низменности (Полесско-
Днепровская, Верхневолжская, Окско-Мокшинская, Мещерская,
Западно-Сибирская). Это плоские, слабоволнистые территории с
плохой дренированностью, иногда с невысокими всхолмлениями.
Почвообразующие породы представлены древнеаллювиальными,
водно-ледниковыми отложениями преимущественно песчано-су¬
песчаного и суглинистого гранулометрического состава.
219
Восточнее р. Енисея располагаются Среднесибирское плоско¬
горье и горные системы Восточной Сибири и Дальнего Востока.
Рельеф сложный, материнские породы представлены главным об¬
разом элювием и делювием коренных пород.
На Дальнем Востоке горные хребты соседствуют с равнинными
и низменными территориями, сложенными четвертичными и тре¬
тичными суглинистыми и песчаными отложениями.
18.2. ГЕНЕЗИС
Формирование почв лесной зоны происходит в условиях избы¬
точного увлажнения под влиянием лесной, луговой и болотной
растительности. Разнообразие почвообразующих пород, различия
растительных сообществ, видового состава растительности обус¬
ловили пестроту почвенного покрова.
В лесной зоне выделяют четыре основных типа почв: подзолис¬
тые, дерново-карбонатные, дерново-глеевые, болотно-подзолис¬
тые.
Типовые различия почв определяются процессами гумусона-
копления, оподзоливания, оглеения, перераспределения элемен¬
тов по профилю почв.
Сформировавшиеся в лесной зоне почвы характеризуются на¬
коплением грубого органического материала, наличием горизон¬
тов разрушения, вымывания почвенных соединений (элювиаль¬
ный) и аккумуляции илистых частиц, полутораоксидов, гумусовых
веществ (иллювиальный), влиянием переувлажнения на транс¬
формацию органоминеральной части почвы.
Происхождению лесной зоны и зональных почв посвящены мно¬
гие исследования. Это работы И. В. Норина, С. П. Яркова, Н. П. Ре-
мезова, Е. Н. Ивановой, И. С. Кауричева, Т. В. Аристовской и др.
О генезисе подзолистых почв лесной зоны высказано несколь¬
ко гипотез.
Коллоидно-химическая гипотеза о развитии подзолистого про¬
цесса в результате разрушающего воздействия на почвенное тело
ионов Н+, вытесняющих другие обменно-поглощенные катионы,
была выдвинута К. К. Гедройцем. Этот процесс происходит под дей¬
ствием воды и усиливается благодаря растворенной в ней углекис¬
лоте, которая образуется при разложении органических остатков.
Не насыщенный основаниями почвенный коллоидный комплекс
разлагается на оксиды кремния, алюминия, железа. Продукты
кислого гидролиза под воздействием нисходящих токов воды пе¬
ремещаются вниз по профилю до грунтовых вод или формируют,
коагулируя под воздействием электролитов, на некоторой глубине
иллювиальный горизонт.
Биологическая гипотеза о развитии подзолистого процесса под
воздействием специфических органических кислот была высказа¬
220
на В. Р. Вильямсом. Согласно этой гипотезе процесс оподзолива-
ния развивается в почвах, находящихся под покровом лесной рас¬
тительности, где образуются специфические органические кисло¬
ты, характеризующиеся высокой агрессивностью и вызывающие
разложение почвенных минералов. Под воздействием нисходящих
токов воды продукты распада в форме устойчивых органомине¬
ральных соединений перемещаются в нижележащие слои, форми¬
руя иллювиальный горизонт.
Гипотеза, по которой подзолистые почвы формируются под
пологом лесной растительности при участии «перегнойных кис¬
лот», была высказана ранее В. В. Докучаевым, П. А. Костычевым,
Н. М. Сибирцевым.
По современным представлениям, почвы лесной зоны форми¬
руются под влиянием подзолистого процесса, который связан с
разрушением в верхней части профиля почвенных минералов и
перемещением продуктов распада вниз по профилю почв и в грун¬
товые воды. Необходимое условие развития этого процесса —
промывной водный режим, который помимо оподзоливания спо¬
собствует лессиважу (диспергированию и перемещению с нисхо¬
дящими токами воды глинистых частиц).
Интенсивность подзолистого процесса зависит в основном от
проявления процессов гумусонакопления, оподзоливания, оглее-
ния и лессиважа.
Гумусонакопление. Наиболее слабо этот процесс проходит под
пологом хвойного леса при отсутствии травянистой растительнос¬
ти. Поступающий на поверхность почвы органический материал
обеднен азотом, кальцием и содержит трудноразлагаемые, устой¬
чивые органические соединения (лигнин, смолы, дубильные ве¬
щества, воски). Хвоя составляет 70 % поступающего органическо¬
го материала. При разложении опада в первую очередь минерали¬
зуются водорастворимые легкодоступные соединения (простые
сахара, крахмал, аминокислоты). Потеря углеводов приводит к
резкому сужению отношения С: N, что замедляет минерализа¬
цию. Опад хвойных пород разлагается медленно. Через полгода
наблюдаются морфологические изменения и только через 2—7 лет
происходит гумификация опада, что приводит к образованию
«грубого», бедного основаниями гумуса. Содержащиеся в хвое
протейно-фенольные комплексы устойчивы к разложению; они
непосредственно участвуют в формировании гумуса. Ведущая роль
в гумификации опада принадлежит почвенной микрофлоре — му-
коровым грибам, которые в течение 2—6 мес практически полнос¬
тью используют находящиеся в хвое азот и фосфор. Поэтому на¬
копления в почве минеральных форм этих элементов не происхо¬
дит, так как они иммобилизованы в микробных клетках.
В лесной подстилке под воздействием грибной микрофлоры
накапливаются низкомолекулярные органические кислоты (мура¬
вьиная, уксусная, лимонная и др.). Кислые продукты гумифика¬
221
ции — фульвокислоты не полностью нейтрализованы основания¬
ми, сосредоточенными в подстилке.
Вымываемые из подстилки кислые органические соединения,
поступая в верхнюю часть почвы, взаимодействуют с ее минераль¬
ной частью. В условиях избытка кислотных соединений происхо¬
дит глубокая трансформация первичных и вторичных минералов
почв, связанная с их разрушением, диспергацией илистой фрак¬
ции. Промывной водный режим способствует постоянному удале¬
нию продуктов реакции из верхних слоев почвы и препятствует
накоплению гумусовых соединений. Формируется элювиальный
горизонт, обедненный органическим веществом, илом, полутора-
оксидами. Органическое вещество в типичных подзолистых по¬
чвах сосредоточено в подстилке и в некотором количестве в иллю¬
виальном горизонте.
При изменении характера растительного покрова (что обяза¬
тельно при вовлечении подзолистых почв в пашню, увеличении
доли лиственных деревьев, развитии травянистой растительности)
усиливается процесс накопления биофильных элементов в верх¬
ней части почвы и закрепления органического вещества.
Ведущая роль в усилении процесса гумусонакопления при¬
надлежит травянистой растительности. Процесс почвообразова¬
ния при участии в нем травянистых сообществ имеет ряд осо¬
бенностей:
высокая зольность поступающего в почву органического мате¬
риала (3—13 %), обогащенность его азотом при интенсивном био¬
логическом круговороте за счет короткого (1—3 года) жизненного
цикла;
преобладание подземной фитомассы над надземной;
гумификация органических остатков непосредственно в почве.
В лесной зоне под пологом мохово-травянистых лесов, травя¬
нистой растительности лугов происходит усиление дернового про¬
цесса, что приводит к замене почв подзолистого типа на почвы
дерново-подзолистого типа. Для последних характерны накопле¬
ние гумуса, питательных веществ, наличие водопрочной структу¬
ры в верхних горизонтах при сохранении дифференциации про¬
филя почвы по элювиальному и иллювиальному типу.
Изменение качества поступающих растительных остатков в по¬
чву (это увеличение количества азота, снижение содержания ду¬
бильных веществ, восков, смол, уменьшение активной кислотнос¬
ти) активизирует деятельность бактериальной микрофлоры. По
сравнению с подзолистыми почвами это способствует более пол¬
ной гумификации растительных остатков, уменьшению образова¬
ния агрессивных гумусовых кислот фульватного типа, усилению
аккумуляции гуминовых кислот, связанных с полутораоксидами в
верхних слоях почвы.
Однако травянистая растительность, произрастающая на под¬
золистых почвах, накапливает недостаточно азота, других био-
222
фильных элементов, фитомассы для нейтрализации и компенса¬
ции изменений, обусловленных подзолистым процессом. Про¬
мывной характер водного режима затрудняет закрепление гумуса в
почве. Противодействие дернового процесса оподзоливанию не
может предотвратить обеднение верхних слоев почвы илистыми
частицами, полутораоксидами.
Утяжеление гранулометрического состава почвообразующих
пород, наличие карбонатов кальция усиливают закрепление гуму¬
са в почве.
Временное избыточное переувлажнение верхних слоев почвы в
результате непостоянного застоя поверхностных вод или относи¬
тельно высокого уровня залегания грунтовых вод способствует
усилению накопления органического вещества на поверхности
почвы. Под еловыми или сосново-еловыми насаждениями с мохо-
во-кустарничковым наземным покровом формируется органоген¬
ный перегнойно-торфянистый горизонт, а на влажных лугах —
плотный слой дернины.
Периодическое переувлажнение верхней части профиля почв
усиливает накопление полуразложившихся растительных остат¬
ков, замедление их гумификации и минерализации, но не умень¬
шает интенсивность подзолистого процесса, формирования элю¬
виального горизонта в профиле болотно-подзолистых почв.
Гумусонакопление в почвах лесной зоны имеет ряд особеннос¬
тей:
на границе с минеральной частью почвы формируется органо¬
генный слой, представленный полуразложившимися раститель¬
ными остатками; в почве закрепляется гумусированное органичес¬
кое вещество фульватного типа;
большая часть органических соединений транспортируется че¬
рез почвенный профиль нисходящими токами воды и поступает в
грунтовые воды.
Оподзоливание. Это процесс кислотного гидролиза почвенных
минералов, перенос нисходящими токами воды продуктов взаи¬
модействия в глубь профиля почвы и аккумуляция их в иллюви¬
альном горизонте.
Для развития оподзоливания необходимо наличие в почве кис¬
лотного реагента, отсутствие щелочноземельных катионов, спо¬
собных его нейтрализовать, и существование нисходящего тока
воды, удаляющего продукты кислотного гидролиза из зоны их
формирования.
Различные исследователи отдавали предпочтение разнообраз¬
ным кислотным реагентам: иону водорода, появляющемуся в по¬
чве при диссоциации угольной кислоты (Гедройц, 1926), а также
обменно выделяемому корнями растений в процессе жизнедея¬
тельности (Роде, 1937) и аммонийному иону в условиях кислой
реакции среды (Ремезов, 1941), кислым гумусовым соединени¬
ям — фульвокислотам (Пономарева, 1964), периодическому окис¬
223
лению и восстановлению в кислой среде (Ярков, 1947), кислым
выделениям микроорганизмов почвенной грибной микрофлоры
(Вильямс, 1947; Аристовская, 1965).
Кислые растворы, воздействуя на верхний слой почвы, оподзо-
ливают его, что выражается в формировании элювиального гори¬
зонта, распространении его в глубь почвы.
Водородные ионы кислот вступают в обменные реакции с об¬
менными катионами коллоидного комплекса почвы, вытесняя их.
Поступающие в раствор соли калия, кальция, магния под воздей¬
ствием токов воды выносятся за пределы зоны образования. Из¬
быток кислот, прежде всего органических типа фульвокислот,
приводит к резкому подкислению почвенного раствора, растворе¬
нию оксидов железа, алюминия, марганца. Отмечаются комплек-
со- и хелатообразование под воздействием органических комплек-
сообразователей, миграция железа и алюминия, а также других
элементов по профилю в форме растворимых соединений комп¬
лексной природы. Таким образом, из верхних слоев почвы удаля¬
ются полутораоксиды и связанные с ними органические соедине¬
ния. Верхний горизонт оподзоленных почв приобретает белесый
оттенок.
Постоянное поступление в почву кислотных реагентов приво¬
дит к разрушению первичных и вторичных минералов: силикатов,
алюмосиликатов, феррисиликатов, которые в процессе кислотно¬
го гидролиза разлагаются на гидроксиды железа, алюминия, крем¬
ния. Происходит диспергация минеральной части почвы. Переме¬
щение веществ по профилю наблюдается преимущественно в ион¬
ной форме под воздействием нисходящих потоков воды. Удале¬
нию из верхних слоев почвы подвергаются коллоидные, илистые
минеральные частицы. Поэтому верхние горизонты подзолистых
почв обеднены илом и обогащены песчаными и пылеватыми
фракциями. В химическом составе элювиального горизонта пре¬
обладает кремний, который накапливается здесь в форме аморф¬
ного кремнезема, вторичного кварца.
Другая характерная особенность оподзоливания — формирова¬
ние в глубине почвенного профиля иллювиального горизонта,
слоя накопления илистых частиц, полутораоксидов и гумусовых
соединений.
Иллювиальная аккумуляция осуществляется в результате изме¬
нения кислотно-основных условий среды, наличия оснований,
механического поглощения, взаимодействия противоположно за¬
ряженных коллоидов. Особый в развитии оподзоливания почвы
процесс — формирование в иллювиальном горизонте новых ми¬
неральных и органоминеральных соединений. Здесь образуются
вторичные почвенные минералы каолинит, смектит, гидрослюды,
вермикулит.
Следует отметить, что в подзолистых почвах часто отмечается
несбалансированность элювиального выноса и иллювиального на¬
224
копления вещества в профиле. Балансовые расчеты для тяжело¬
суглинистых подзолистых почв показали, что весь профиль по
всем элементам, за исключением углерода и азота, формировался
в условиях отрицательного баланса. В профиле песчаных подзолов
наблюдается иная картина: накопление железа и алюминия в ил-
лювйальном горизонте значительно превышает обеднение этими
элементами элювиальной части профиля.
Приведенные данные свидетельствуют, что формирование про¬
филя почвы в процессе оподзоливания не может быть ограничено
элювиально-иллювиальным перераспределением вещества.
Естественная лесная растительность поглощает химические
элементы из корнеобитаемого слоя почвы, совпадающего с элю¬
виальной частью почвенного профиля.
Растения через корни из элювиальной части профиля ежегодно
поглощают 2,5—4 кг/га железа, в результате чего для всех мине¬
ральных горизонтов почвы складывается отрицательный биологи¬
ческий баланс по железу.
Баланс абиотической миграции железа дЛя элювиальной части
профиля положительный, т. е. из подстилки железа поступает с
током воды больше, чем выносится из элювиального горизонта.
Следовательно, абиотическая нисходящая миграция железа в есте¬
ственных условиях леса — это фактор возврата элемента в мине¬
ральную часть почвы, откуда он был вынесен в результате биоло¬
гической аккумуляции и отложен на поверхности в форме опада.
Данное положение справедливо и для других химических элемен¬
тов, различия обусловлены количеством перенесенного вещества
на поверхность почвы.
Процесс оподзоливания не является результатом только физико¬
химических взаимодействий, это сложный биологический процесс
накопления и перераспределения элементов в фитопедоценозе.
Проявление подзолистого процесса зависит также от химичес¬
кого состава материнской породы. В присутствии карбонатов
кальция этот процесс ослабевает. Кислые продукты трансформа¬
ции органического материала, поступающего в почву, нейтрализу¬
ются карбонатом кальция. Избыток катионов кальция и магния
обусловливает коагуляцию гумусовых кислот, гидроксидов железа
и алюминия, что препятствует их выносу из верхних слоев почвы.
Слабокислая реакция среды, обилие щелочноземельных катионов
способствуют изменению микробного ценоза почв. Возрастает
роль почвенных микробов в гумусообразовании, что приводит к
возникновению менее кислых продуктов, чем при грибном разло¬
жении. На сильнокарбонатных породах (элювии мела, мергеля) в
лесной зоне формируются дерново-карбонатные почвы. Глубина
залегания карбонатной породы определяет степень проявления
подзолистого процесса, содержание гумуса в верхнем слое почвы.
Развитие подзолистого процесса характеризуется рядом осо¬
бенностей:
8 Зак. 277
225
биогенный фактор обусловливает дифференциацию почвенно¬
го профиля по элювиально-иллювиальному типу путем не только
создания необходимых условий для кислотного гидролиза, но И
непосредственного выноса из почвы большого количества золь¬
ных элементов;
поглощение и накопление вечнозеленой мохово-лишайнико¬
вой растительностью биофильных элементов из вод поверхност¬
ного стока;
перемещение элементов из подстилки в почву осуществляется
как при вертикальном перемещении воды, так и боковыми пото¬
ками. Значительная часть элементов, экстрагируемых из подстил¬
ки, уносится водами поверхностного стока в период весеннего
снеготаяния, когда почвы, как правило, еще не оттаяли или насы¬
щены влагой.
Оглеение. Это процесс трансформации минеральной части по¬
чвы под воздействием постоянного или периодического переув¬
лажнения, который приводит к развитию восстановительных про¬
цессов и образованию глея.
Водный режим оказывает огромное влияние на формирование
почв лесной зоны. Промывной характер водного режима — необ¬
ходимое условие физического формирования элювиального гори¬
зонта. Временное избыточное увлажнение почв под лесом уси¬
ливает подзолистый процесс, постоянное переувлажнение поч¬
венного профиля способствует усилению гумусо- и торфообразо-
вания.
Усиление элювиирования почв происходит при поверхностном
временно избыточном увлажнении, сочетающемся с периодичес¬
ким промыванием почвы. Этот элювиально-глеевый процесс фор¬
мирует элювиальные горизонты глеево-подзолистых почв.
Согласно Ю. А. Ливеровскому и И. С. Кауричеву, элювиально-
глеевый процесс имеет следующие особенности:
контрастный водный режим, проявляющийся в контрастных
окислительно-восстановительных условиях, когда резко восстано¬
вительные условия при переувлажнении верхних слоев почвы
сменяются окислительными условиями при просыхании почвы,
усиление аэрации;
трансформация органических веществ с образованием подвиж¬
ных агрессивных форм низкомолекулярных кислот, полифенолов;
образование подвижных восстановительных форм железа и
марганца, а в кислых условиях почвенного раствора — подвижных
соединений алюминия;
взаимодействие агрессивных органических соединений с ми¬
неральной частью почвы с образованием водорастворимых орга¬
номинеральных соединений;
миграция водорастворимых соединений с нисходящими или
боковыми токами воды.
Периодическое или постоянное переувлажнение почв лесной
226
юны усиливает процесс гумусонакопления, приводит к формиро-
ианию перегнойно-торфянистого горизонта болотно-подзолисто-
го типа почв.
Оглеение в лесной зоне усиливает процессы оподзоливания
почв и накопления полуразложившегося органического материа¬
ла, не изменяя кислотный характер гумусовых соединений.
Интенсивность гумусонакопления, оподзоливания и оглеения,
их совместное действие на почву обусловили разнообразие типов
и подтипов почв лесной зоны.
18.3. СТРОЕНИЕ ПРОФИЛЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ
Почвенный покров лесной зоны представлен большим набо¬
ром почв: подзолистыми, глеево-подзолистыми, дерново-подзо-
иистыми, болотно-подзолистыми, дерново-карбонатными, дерно-
но-глеевыми, бурыми лесными и др.*
Подзолистые почвы. Расположены на хорошо дренированных
участках, формируются в условиях преобладания осадков над ис¬
парением. Генетический профиль четко дифференцирован на
юпу разрушения и выноса продуктов распада первичных и вто¬
ричных минералов (элювиальный горизонт) и зону аккумуляции
продуктов распада и синтеза новых органоминеральных соедине¬
ний {иллювиальный горизонт). Характерные свойства целинных
почв подзолистого типа — кислая реакция по всему профилю, вы¬
сокая ненасыщенность основаниями гумусово-элювиального,
•лювиального и верхней части иллювиального горизонтов, высо¬
кое содержание в верхней половине профиля обменного водорода
и алюминия, низкое содержание в коллоидном комплексе катио¬
нов Са2+, Mg2+. Элювиальный горизонт подзолистых почв облада¬
ет низкой емкостью поглощения, опесчаненностью, иллювиаль¬
ный горизонт оглинен, богат полутораоксидами. Подзолистые по¬
чни характеризуются малым содержанием гумуса, преобладанием
фульвокислот, обеднены питательными веществами.
Типичный профиль подзолистых целинных почв имеет следу¬
ющее строение:
Л 3 л Д 0 Д 4 Д Д 12 А 18 Д R35 R45 RP115 Г125
л<) 0~А0А1 4 —А1 12 ~л1А2 !8~А2 35—а2в45 —с115 ~сЧ25 —4l. >
А<, лесная подстилка из слаборазложившегося опада мощностью от нескольких
миллиметров до 10 см; — органоминеральный горизонт, сохраняющий стро¬
гими* и свойства лесной подстилки, но с более разложившимся органическим ма-
м'риллом, мощность 2—6 см; Aj — гумусово-элювиальный, светло-серый, струк-
t урн комковато-порошистая, рыхлый, мощность до 15 см; А1А2 — элювиальный
гниГннумусированный белесовато-серый, структура порошистая, неяснослоистая,
мощность 5—10 см, переход ясный; А2 — элювиальный подзолистый горизонт, са¬
мым осветленный в профиле, белесый, структура плитчатая, листовая, мощность
ни «?Scm, переход ясный; А2В — элювиально-иллювиальный, буровато-красный,
4 Торфяники и гидроморфные почвы рассматриваются в главе 22.
227
неравномерно окрашенный, отличается белесой кремнеземистой присыпкой, бе¬
лесыми пятнами и клиньями, структура ореховато-плитчатая, мелкоореховатая,
уплотнен, мощность 10—15 см, переход ясный; В — иллювиальный горизонт, са¬
мый ярко окрашенный, красно-бурый или коричневато-бурый, в нижней части
более светлый, структура ореховатая, ореховато-призматическая, по граням
структурных отдельностей имеются белесоватая присыпка SiC>2 и коричневые на¬
теки гумуса, полутораоксидов. Иллювиальный горизонт самый плотный. Его
можно подразделить на два подгоризонта (1Ь 12), различающиеся по окраске и
структуре, мощность иллювиального горизонта от 30 до 100 см. Переход в ниже¬
лежащий горизонт постепенный; ВС — переходный к материнской породе, жел¬
товато-бурый, с затеками коллоидных гидроксидов железа, структура крупно¬
призматическая, мощность 10—30 см, постепенно переходит в материнскую поро¬
ду; С — материнская порода, не измененная почвообразованием морена, желтова¬
то-бурая, тяжелосуглинистая опесчаненная с множеством валунов и валунчиков.
Подзолистые почвы обладают невысоким потенциальным пло¬
дородием. Подзолистый тип почвы подразделяется на три подти¬
па, которые обычно сменяются при движении с севера на юг
зоны. Это глеево-подзолистые, собственно подзолистые и дерно¬
во-подзолистые почвы.
Глеево-подзолистые почвы. Характеризуются поверх¬
ностным оглеением и отсутствием гумусового горизонта (А,). На по¬
верхности целинных почв находится слабооторфованная, плохо раз¬
ложившаяся лесная подстилка. Непосредственно под ней залегает
элювиальный горизонт, отличающийся сравнительно высоким (2—
4 %) содержанием вмытого гумуса, подвижных форм железа. Элюви¬
ально-иллювиальный горизонт также обогащен легко мобилизуемы¬
ми формами железа, содержание которых здесь достигает максиму¬
ма. Весь профиль почвы характеризуется кислой реакцией среды,
максимальные проявления кислотности — в оглеенных горизонтах.
Типичный профиль глеево-подзолистых почв имеет следующее
строение:
А0 о ~ A2g 5 — A2Bg 35 —В if0 —ВС 125 —С J25.
Эти почвы имеют неблагоприятный водно-воздушный и тепло¬
вой режимы, низкопродуктивны. Окультуривание наиболее эф¬
фективно на разновидностях легкого гранулометрического соста¬
ва, при этом следует учитывать фитотоксичные действия закисей
железа и алюминия.
Собственно подзолистые почвы. Характеризуют¬
ся минимальной мощностью гумусово-элювиального горизонта и
максимальной мощностью элювиального горизонта среди подти¬
пов подзолистых почв.
Выделяют следующие основные роды подзолистых почв: обыч¬
ные — развиты на суглинистых, глинистых породах с четко выра¬
женными подтиповыми признаками; остаточно-карбонатные — раз¬
виты на породах, содержащих СаС03; контактно-гумусовые — фор¬
мируются на двучленных наносах; иллювиально-гумусовые —
сформированы на песчаных, супесчаных породах, иллювиальный
горизонт содержит до 5—10 % гумуса; иллювиально-гумусово-же¬
228
лезистые — отличаются от иллювиально-гумусовых более светлой
окраской иллювиального горизонта и меньшим содержанием
вмытого органического вещества (2—4 %) и полутораоксидов (3—
5 %); иллювиально-железистые — иллювиальный горизонт окра¬
шен в охристые тона, обогащен гидроксидами железа; со вторым
осветленным горизонтом — светлый без признаков оглеения слой
на глубине 40—60 см; псевдофибровые — супесчаные, песчаные,
характеризуются тонкими (12 см) горизонтальными прослойками
ярко-ржавого ожелезненного песка или супеси.
На виды подзолистые почвы суглинистого гранулометрическо¬
го состава разделяют по степени подзолистости: слабоподзолис¬
тые — элювиальный горизонт выражен пятнами; среднеподзолис¬
тые — элювиальный горизонт сплошной, плитчатый; сильнопод¬
золистые — элювиальный горизонт сплошной, рассыпчато-лис¬
товой структуры; подзолы — элювиальный горизонт сплошной,
мучнистый, белесый.
По глубине оподзоливания (согласно нижней границе подзо¬
листого горизонта): поверхностно-подзолистые — меньше 5 см, мел¬
коподзолистые — 5—20, неглубокоподзолистые — 20—30, глубоко-
иодзолистые — больше 30 см. Подзолистые почвы, сформированные
на легких породах, разделяются на виды по характеру распределе¬
ния гумуса в профиле, по содержанию гумуса в иллювиальном и
•лювиальном горизонтах.
Д е р н о в о-п одзолистые почвы. Отличаются от под¬
золистых четко выделяющимся гумусово-элювиальным горизон¬
том мощностью до 15 см. Эти почвы из подзолистого типа наибо-
псе плодородные, так как они характеризуются большей выражен¬
ностью дернового процесса, способствующего накоплению гумуса
п питательных веществ в верхних слоях почвы.
Выделяют следующие роды: обычные почвы, остаточно-карбо¬
натные, остаточно-дерновые (в прошлом дерновые пойменные),
со вторым гумусовым горизонтом, языковатые, пестроцветные,
псевдофибровые, контактно-глубокоглееватые (оглеение на гра¬
нице песка и суглинка 80—100 см от поверхности). На виды делят:
но мощности гумусового горизонта — слабодерновые — меньше
10 см, среднедерновые — 10—15 и глубокодерновые — больше 15 см,
но глубине подзолистого горизонта — поверхностно-подзолистые—
меньше 10 см, мелкоподзолистые — 10—20, неглубокоподзолистые —
?()—30, глубокоподзолистые — больше 30 см.
Болотно-подзолистые почвы. Наслабодренированных
территориях лесной зоны, где наблюдается периодический застой
поверхностных вод или высокий уровень залегания грунтовых вод,
происходит переувлажнение почвенного профиля. В профиле поч-
IU.I появляются сизые пятна, прожилки, ржаво-охристые примазки
и даже глеевые горизонты, что в сочетании с оподзоленностью по-
толяет выделить новый тип почв лесной зоны — болотно-подзо-
иисгые. Важная особенность этих почв —наличие в их профиле
229
торфянистых и перегнойных горизонтов. Болотно-подзолистые
почвы отличаются от подзолистых наличием устойчивого оглее-
ния в элювиальном и иллювиальном горизонтах, а от болотных —
наличием подзолистого горизонта и меньшей степенью проявле¬
ния оглеения минеральной части почвы.
Для болотно-подзолистых почв характерны кислая реакция по
всему профилю почвы, постепенное уменьшение содержания гу¬
муса с глубиной, преобладание в нем фульвокислот, связанных с
полутораоксидами, практически полное удаление полутораокси¬
дов из верхних горизонтов почвы, накопление в оглеенных слоях
подвижных форм железа.
Болотно-подзолистые почвы подразделяют по характеру ув¬
лажнения (поверхностного и грунтового) и органогенного гори¬
зонта (торфянистый, дерновый и перегнойный).
Типичный профиль болотно-подзолистых почв имеет следую¬
щее строение:
А О А А ^ А 25 А А 30 д 35 п 45 г>р 65 р 75
А0 15 “А0А1 25 ~Alg 30 “AlA2g 35 ~A2g 45 “bg 65 ““ iW-'g 75 “'-g I •
Эти почвы без мелиорации обладают малой продуктивностью,
и вовлечение их в пашню нецелесообразно.
Дерново-карбонатные почвы. Формируются в лесной зоне при
промывном типе водного режима под пологом леса, но на карбо¬
натной материнской породе (известняки, доломиты, мергели, кар¬
бонатные морены и др.).
Эти почвы обладают хорошо выраженным гумусовым горизон¬
том, повышенной насыщенностью основаниями, прежде всего
кальцием, высокой емкостью поглощения. Реакция среды слабо¬
кислая или нейтральная, глубже по профилю слабощелочная, со¬
держание гумуса высокое при доминировании гуминовых кислот,
связанных с кальцием. Профиль почв по химическому и грануло¬
метрическому составу дифференцирован слабо. Степень проявле¬
ния оподзоливания зависит от глубины залегания карбонатов каль¬
ция, препятствующих развитию подзолообразования. Однако влия¬
ние промывного водного режима, лесной растительности приводит
к постоянному выщелачиванию карбонатов кальция из верхних поч¬
венных горизонтов. Формируются различные подтипы дерново¬
карбонатных почв, отражающие последовательное усиление опод¬
золивания: дерново-карбонатные типичные (карбонаты в пределах
гумусового горизонта), дерново-карбонатные выщелоченные (кар¬
бонатные в иллювиированном горизонте) и дерново-карбонатные
оподзоленные (карбонаты ниже иллювиированного горизонта).
Профиль дерново-карбонатной типичной почвы имеет следую¬
щее строение:
А 3 д 0 п 10 р 25
А0 0 “ А1к 10 ~Ьк 25 ^к 4 ?
Ао—лесная полуразложившаяся подстилка мощностью 3—4 см; А11с — гумусовый
горизонт, коричневато-бурый, структура зернистая или комковато-зернистая,
230
рыхлый карбонатный, мощностью 5—15 см, переход постепенный; Вк —переход¬
ный, более светлый, неравномерно окрашенный, структура зернистая, рыхлый,
карбонатный, щебнистый, мощностью 10—20 см, переход ясный; Ск —материнс¬
кая порода — элювий известняка, щебнистая, карбонатная.
Это высокоплодородные почвы, однако из-за малой мощности
профиля в пашне их практически не используют. Содержание гу¬
муса от 5 до 20 %, преобладают гуминовые кислоты, емкость по¬
глощения в гумусовом горизонте 40—50мг-экв/100г почвы, на¬
сыщенность основаниями 95—98 %.
Типичный профиль дерново-карбонатной выщелоченной по¬
чвы имеет следующее строение:
А 3 д 0 D 30 г 70
А0 О _ А130-ВК 70 “'-к i •
Профиль этого подтипа более мощный и достигает 100 см,
карбонаты залегают глубже, что связано с большей выветренно¬
стью карбонатной породы. Переходный горизонт имеет призна¬
ки иллювиированности. Он более уплотнен, нередко оглинен,
(•уроватого или красноватого оттенка. Содержание гумуса ко-
неблется от 3 до 10 %, с глубиной наблюдается резкое снижение
количества органического вещества. Реакция гумусового гори-
юпта слабокислая (pH 5,5—6,5), насыщенность основаниями
иол ее низкая.
Типичный профиль дерново-карбонатной оподзоленной по¬
чвы имеет следующее строение:
А з А 0 т» 35 г 105
А0 0—А135—в105—'-KJ. •
Профиль почвы характеризуется наличием перераспределения
коллоидов, что обусловлено малым содержанием карбонатов в ма-
I ори некой породе. В гумусовом слабоэлювиированном горизонте
отмечают наличие слабой присыпки Si02 на гранях структурных
отдельностей, плитчатость структурных агрегатов. В переходном
иллювиированном горизонте заметны оглиненность, уплотнен¬
ноегь сложения, ореховатая структура, буроватая окраска. Карбо¬
на гы залегают в материнской породе. Мощность профиля почв
достигает 120 см.
Содержание гумуса колеблется от 3 до 7 %, в групповом составе
прс'обладают фульвокислоты. Емкость поглощения достигает
И) мг • экв/100 г почвы при ненасыщенное™ основаниями 40 % и
Полое.
При вовлечении в сельскохозяйственное производство дерно-
мо-карбонатные почвы не претерпевают существенных измене¬
ний, за исключением дерново-карбонатной оподзоленной почвы,
и которой увеличивается доля гуминовых кислот в составе гумуса,
сильно возрастает насыщенность основаниями.
231
Дерновые литогенные почвы. В средней части
Сибири широко распространены дерновые почвы, сформировав¬
шиеся на породах, богатых силикатными формами кальция и маг¬
ния. Эти почвы выделены в тип дерновых литогенных почв. По
своим агрогенетическим свойствам они близки к дерново-карбо¬
натным почвам.
Дерново-глеевые почвы. Формируются на слабо-
дренированных территориях при высоком уровне залегания бога¬
тых кальцием (жестких) грунтовых вод, а также на карбонатных
породах в условиях избыточного поверхностного или грунтового
увлажнения.
Высокое содержание кальция в растворе препятствует проявле¬
нию подзолистого процесса, способствует формированию мощно¬
го гумусово-элювиального горизонта (20—30 см). Для таких почв
характерны отчетливое проявление оглеения по профилю, образо¬
вание глеевых горизонтов и формирование оторфованной под¬
стилки.
Типичный профиль дерново-глеевой почвы имеет следующее
строение:
* 15 А о т> 25 р 70
А0 0 ~ Alg 25~Bg 70 — Ч? J. •
Материнская порода при поверхностном увлажнении может
быть неоглеенной.
Содержание гумуса в почве 3—14 % с преобладанием гуминовых
кислот, связанных с кальцием, среда слабокислая или нейтральная
в верхней части профиля и слабощелочная в нижней. В оглеенных
горизонтах присутствуют закисные формы железа. Для дерново-
глеевых почв характерны низкая степень ненасыщенности осно¬
ваниями—10—30 %, емкость поглощения — 30—40 мг-экв/100 г
почвы.
Дерново-глеевые почвы богаты азотом и элементами питания
растений, они потенциально плодородны. Однако их освоение, а
затем и окультуривание предполагают изменение водно-воздуш-
ного режима, осушение.
Бурые лесные почвы (буроземы). Занимают особое место в лес¬
ной зоне. Формируются эти почвы под широколиственными,
хвойно-широколиственными лесами, а также кустарничковыми и
широколиственными лесами. Почвообразующими породами яв¬
ляются суглинисто-щебнистый элювий и элювий-делювий плот¬
ных осадочных, метаморфических и магматических пород. Кли¬
мат от умеренно-холодного до умеренно-теплого. Главным для
районов распространения этих почв является большое количество
осадков, что обусловливает промывной тип водного режима.
Для бурых лесных почв характерны слабая дифференциация
профиля на генетические горизонты, сравнительно однотонная
232
(бурая) их окраска, кислая или слабокислая реакция среды, огли-
пивание всей толщи профиля, отсутствие выноса илистых частиц,
высокое содержание гумуса в верхней части профиля.
От серых лесных почв их отличают бурая окраска, отсутствие
кремнеземистой присыпки, карбонатов в нижней части профиля.
Влияние климата очень велико. В более теплом климате усили¬
ваются процессы, связанные с кислотным гидролизом, что спо¬
собствует уменьшению насыщенности основаниями, сужению со¬
отношения Сг к : СфК и т. д.
Бурые лесные почвы разделены на шесть подтипов: бурые лес¬
ные кислые грубогумусные, бурые лесные кислые грубогумусные
оподзоленные, бурые лесные кислые, бурые лесные кислые опод-
юленные, бурые лесные слабоненасыщенные, бурые лесные слабо-
ненасыщенные оподзоленные.
При застаивании грунтовых и поверхностных вод происходит
усиление глеевых процессов, которые значительно влияют на
морфологические, физико-химические, физические характерис¬
тики почв. В этом случае на уровне типа выделяют бурые лесные
глеевые почвы (буроземы глеевые). Преобладающие площади бу¬
роземов находятся под лесом горных территорий. Используют эти
почвы под пастбища и сенокосы, небольшие площади заняты под
пашню. Потенциально это плодородные почвы. Их агрономичес¬
кая пригодность ограничивается технологическими условиями зе¬
мель (мелкие поля, крутые склоны), высокой кислотностью
(рНн2о4,6—4,8), низким содержанием обменно-поглощенных
кальция и магния, отсутствием нитрификационной способности,
слабой подвижностью фосфора, обедненностью азотом.
18.4. АГРОНОМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
В процессе сельскохозяйственного использования таежные по¬
мпы лесной зоны коренным образом преобразуются. Изменения
происходят не только на агрохимическом, агрофизическом, физи-
ко-химическом и микробиологическом уровнях, но и на морфоло¬
гическом. В классификации эти почвы выделяют в самостоятель¬
ные типы — дерново-подзолистые культурные почвы и подзолис¬
тые культурные.
Генетический профиль подзолистых почв, используемых в зем¬
леделии, значительно отличается от целинного. Смена раститель¬
ности, регулярная вспашка, изменение водно-воздушного режима
усиливают процесс гумусонакопления. Влияние материнской по¬
роды на агрономические свойства подзолистых почв значительно.
Дерново-подзолистые почвы. Их разделяют на две группы: дер-
i юво-подзолистые почвы с преимущественным накоплением в ил-
лювиальном горизонте ила; развиваются на глинистых и суглинис¬
233
тых материнских породах; дерново-подзолистые почвы с пре¬
имущественным накоплением в иллювиальном горизонте желе¬
за, алюминия и гумуса, развиваются на песчаных и супесчаных
породах.
Каждая из групп дерново-подзолистых почв, в свою очередь;
подразделяется на подтипы: дерново-подзолистые освоенные и дер¬
ново-подзолистые окультуренные почвы. Аналогичное подразде¬
ление имеют глеево-подзолистые и подзолистые почвы.
В почвах, сформированных на глинистых и суглинистых поро¬
дах, четко выражена дифференциация профиля по илу, содержа¬
нию полутораоксидов, обменных оснований и емкости поглоще¬
ния. При облегчении гранулометрического состава дифференциа¬
ция профиля сглаживается.
Рассматриваемые почвы характеризуются кислой реакцией
среды, при облегчении гранулометрического состава отмечается
снижение pHKci до 3,9. Легкий гранулометрический состав почво¬
образующей породы, обеднение почвенного профиля илистым
материалом обусловливают снижение насыщенности основания¬
ми, гумусом верхних слоев почвы первой группы по сравнению с
почвами второй группы.
Дерново-подзолистые освоенные почвы. Типич¬
ный профиль дерново-подзолистых освоенных почв имеет следу¬
ющее строение:
а 0 а 20 тэ 45 тэр 85 р 120
Апах 20~а2 45~1585~-1Я-''120--W >
Адах — антропогенно-гумусовый, мощностью от 15—20 до 25 см, светло-серый, бу¬
роватый, структура непрочнокомковатая, комковато-порошистая, в почвах, сфор¬
мированных на легких породах, бесструктурный, переход резкий на глубине обра¬
ботки. Часто в обработку вовлекается подзолистый или иллювиальный горизонт,
из-за чего поверхность поля приобретает пятнистую окраску; А2 — элювиальный,
подзолистый, мощностью от 3 до 30 см, в почвах второй группы горизонт более
растянут, белесый, структура слоистая, плитчатая, в почвах, сформированных на
легких материнских породах, бесструктурный или неяснослоистый, обеднен
илом, полутораоксидами, переход растянут, неясный, возможно выделение пере¬
ходного элювиально-иллювиального горизонта мощностью до 15 см; В — иллюви¬
альный.
Ниже залегающие горизонты полностью сохраняют все свойства горизонтов
целинных подзолистых почв.
Регулярное внесение органических и минеральных удобрений,
посевы сидеральных культур, известкование формируют дерново-
подзолистые окультуренные почвы. В этих почвах по сравнению с
освоенными усиливается процесс гумусонакопления, но сохраня¬
ется дифференциация профиля по содержанию обменных основа¬
ний, емкости поглощения. Однако поверхность пашни в отличие
от освоенных почв имеет слабовыраженную пятнистость.
Д е р н о в о-п одзолистые окультуренные почвы.
Профиль дерново-подзолистых окультуренных почв имеет следу¬
ющее строение:
234
А О А А 25 А 35 R45 Г135
Апах 25~А1А2 35 ~А2 45~'b135~'W >
ЛПах — антропогенно-гумусовый, мощностью 20—25 см, буровато-серый, струк¬
тура мелкокомковатая или комковатая, в почвах легкого гранулометрического
состава бесструктурный, непрочнокомковатый, переход резкий на глубине обра¬
ботки; AiA2 — подпахотный элювиально-гумусовый, мощностью 5—10 см, в лег¬
ких почвах до 15 см, сероватый, структура комковатая, комковато-ореховатая
или неясно выражена в песчаных и супесчаных почвах; А2 — элювиальный, под¬
золистый, нередко отсутствует или изменен по сравнению с однотипным гори¬
зонтом освоенных почв, мощностью не более 10—15 см, в легких почвах слой,
примыкающий к пахотному, окрашен гумусом, встречаются вкрапления органи¬
ческого вещества; В — иллювиальный, мощностью 70—100 см, сохраняет свой¬
ства и облик, присущие целинным почвам. Однако при контакте с пахотным
слоем претерпевает изменения. Отмечается потемнение подгоризонта Вь встре¬
чаются гумусированные вкрапления, червороины. Структура становится мелко¬
комковатой или ореховатой. В подгоризонте В2 морфологические изменения не
наблюдаются.
Подзолистые культурные почвы. Сформировались в результате
длительного и интенсивного окультуривания: ежегодное внесение
органических удобрений (торф, навоз, сидераты, органоминераль¬
ные компосты, сапропели и др.), систематическое известкование,
посев трав. Подзолистые почвы в этом случае утрачивают перво¬
начальный морфологический облик и приобретают новые агроно¬
мические свойства. В дерново-подзолистых почвах возможно со¬
хранение сильно измененного элювиального горизонта.
Подзолистые культурные почвы разделяют на три подтипа: гле-
сво-подзолистые культурные, подзолистые культурные и дерново-
подзолистые культурные.
Типичный профиль дерново-подзолистых культурных почв
имеет следующее строение:
А 0 А А 40 т* ТЗр 45 р110
Апах 40“А1А2 45 ""Я? в^110“"^4 >
Лпах — антропогенно-гумусовый, темно-серый, структура мелкокомковатая или
юрнистая, переход постепенный; AjA2 — элювиально-гумусовый, в большинстве
случаев отсутствует, белесоватый, неравномерно окрашен гумусом, испещрен гу¬
мусовыми вкраплениями, структура неясноплитчатая; В, ВС — иллювиальный, в
нсрхней части окрашен гумусом, структура мелкоореховатая.
Нижележащие слои не несут следов воздействия окультуривания.
Для почв лесной зоны следует выделить две главные причины,
снижающие продуктивность сельскохозяйственных угодий и зат¬
рудняющие эффективное их использование: избыточное увлажне¬
ние и легкий гранулометрический состав.
Избыточное увлажнение проявляется морфологически в про¬
филе почв и диагностируется как оглеение. На избыточно влаж¬
ных почвах (болотно-подзолистые, глеево-подзолистые, дерново-
I леевые) не всегда удается своевременно провести необходимые
агротехнические работы, во влажные годы наблюдаются вымока-
235
ние и гибель озимых культур, затруднена уборка урожая. Создание
восстановительных условий в толще почвенного профиля отрица¬
тельно сказывается на обеспеченности растений доступными фор¬
мами азота, и фосфора. В почвах накапливаются фитотоксичные
формы закисного железа и алюминия. ,
Причины, обусловливающие переувлажнение почв лесной
зоны: неровности микрорельефа, условия залегания земель по ре¬
льефу (нижняя часть склона, западина и др.), наличие плотных,
тяжелого гранулометрического состава подстилающих пород, низ¬
кая водопроницаемость почв.
Для повышения продуктивности таких почв необходимо изме¬
нить неблагоприятный водно-воздушный режим при помощи аг¬
ротехнических приемов или мелиорации (осушения).
Легкий гранулометрический состав почв обусловливает низкую
емкость поглощения и бедность почвы питательными веществами,
низкую влагоемкость и высокую водопроницаемость, неблагоприят¬
ный водный режим в течение всего вегетационного периода, интен¬
сивный вынос минеральных и органических соединений за пределы
почвенного профиля, высокую степень аэрации и интенсивную ми¬
нерализацию поступающего органического вещества, отсутствие аг¬
рономически ценной структуры, уплотнение почвогрунта.
Своеобразие таких почв определяло специфику их сельскохо¬
зяйственного использования, которое должно быть направлено на
обогащение пахотного слоя питательными веществами и создание
условий для аккумуляции, закрепления вносимых питательных
элементов и органического вещества.
Изменения, которые происходят в различных почвах лесной
зоны в процессе их сельскохозяйственного освоения и окультури¬
вания, имеют много сходных признаков: увеличение гумусового
горизонта, содержания гумуса; изменение реакции почвенного
раствора, состава гумусовых кислот; накопление кальция в колло¬
идном комплексе, питательных веществ.
Дерново-карбонатные почвы — высокоплодородны и требуют
сохранения первоначального уровня почвенного плодородия, а
болотно-подзолистые —рационального использования.
По степени окультуренности почвы разделены на три группы.
Первая группа — освоенные, или слабоокультуренные, почвы.
Характеризуются низкими плодородием, продуктивностью и аг¬
рономическими характеристиками, близкими к целинным поч¬
вам. В современных экономических условиях такие почвы перево¬
дят в залежь.
Вторая группа — окультуренные, или среднеплодородные, по¬
чвы. Характеризуются значительными изменениями важнейших
агрономических характеристик. Прежде всего возрастает количе¬
ство гумуса, питательных веществ в почве, уменьшается кислот¬
ность почв. Продуктивность превышает средний уровень, харак¬
терный для подзолистых почв лесной зоны.
236
Третья группа — культурные, или высокоплодородные (высо-
коокультуренные), почвы. Их агрономическая характеристика ка¬
чественно отлична от исходных — целинных. Эти почвы, во мно¬
гом созданные человеком, обладают высокой продуктивностью.
Показатели, определяющие уровень окультуренности и деграда¬
ции дерново-подзолистых почв, представлены в таблицах 31 и 32.
Окультуривание подзолистых и дерново-подзолистых почв —
сложный элювиально-аккумулятивный процесс (Коротков), акку¬
мулятивная часть которого все время должна поддерживаться про¬
изводственной деятельностью человека. В противном случае про¬
исходят усиление развития подзолистого процесса, быстрая утрата
почвой агрономических показателей, определяющих высокий
уровень окультуренности, иными словами, деградация почв. Если
деградационные процессы масштабны, то территорию, где они
протекают, относят к зоне экологического бедствия.
Приемы окультуривания и рационального использования почв
лесной зоны имеют ряд особенностей:
происходит глубокое и всеобъемлющее изменение почвенных
характеристик;
характеристики и уровни показателей, определяющих степень
окультуренности различных типов почв лесной зоны, являются
однотипными, схожими;
агрономические показатели, характеризующие уровень окуль¬
туренности почв, нестабильны: при уменьшении доз вносимых
органических, минеральных удобрений, мелиорантов или нерегу¬
лярном их применении происходит деградация почвенного пло¬
дородия;
окультуривание подзолистых почв не может полностью устра¬
нить перемещение из пахотного горизонта в иллювиальный кол¬
лоидных органоминеральных соединений;
эффективен только комплекс приемов, приводящих к измене¬
нию водно-физических, агрохимических, микробиологических и
других показателей.
Растения лесной зоны предъявляют различные требования к
агрономическим показателям, используемым в земледелии почв.
'•)го связано с возделыванием традиционных культур для зоны
(рожь, лен, картофель, овес) и новых интенсивных культур (ози¬
мая пшеница, ячмень). Поэтому в лесной зоне окультуриванию
почв должно предшествовать выделение агропедоЦенозов, в кото¬
рых выращивают однотипные по требованиям к почвенному пло¬
дородию сельскохозяйственные культуры. Именно набор одно¬
типных культур определяет особенности создания высокоокульту-
рснных почв лесной зоны, а также рациональность и стабильность
использования их плодородия.
Технологические свойства почв лесной зоны, в том числе и
дерново-подзолистых, неблагоприятны. Пестрота почвенного по¬
крова, контрастность условий увлажнения, которая проявляется
237
31. Показатели уровня окультуренности и деградации дерново-подзолистых суглинистых почв
S 2
SP «■
:S S
О S-
о. и к
о u S
г £
11 |.Е g
li-g-iJ
-
(Л
Cd S>
is
ц
о =1
о> s
1 «а т
i ¥ 8.5
1S11
* ° I* 5
р *
« 5
о S
О
59
*
О
С
Й
о
Ж
л
ж
о
Я
Я се
се со
а о
ж
и а)
S я
ж о
св ej ft)
si*
ft °£
U ouH
о о
ЧО
A A
3$&
a з*
J3 VO CO
s °S
1*8..
S-af
35gl
►a
Ш*
Э о
ж с
о
ЧО
«
(Я
Ж
CQ _
S Я
И
о Я
Я о.
с? Си
о Р
§1
ё
s
с
S я
ж 3
Э 35
се <и
с ж
со S
Я ^
А *
<и
ж о ОС
ж я 2
О ООО
ГЧ ^Г0 1Л
V А V А
V V I
о
V
о
СЧ
V
'п I 2
V I \/
I 0J 0)
Щха
Sg g i
о " S I
■ 5 * £
§g£s
ОЧрцО
чо Ж
5 о a
sm!
s *
§ 1 g §
Я о у &
Я S°a
U я с м
оо
10 10
А А
Я Я
ё§
ОО
CN CN
V V
m s
I §
о Ж
™о
<N
V
О s
§|
5в*
и Ж а>
О й о,
Ss'g
sS
3
та 11
с я х
ss|
5 со у
л •> V! т*
^ .К т
.5 Н s
о Ж
<и се
5 S £
>> Ж О
о о
ТГ гг
Я >^Ж
ssai
«5и
Я «
«/“>
V
о
ж
ё
з
с
J3
Н
О
о
ж
В
о ,
238
«
3
со
Я
т
«
о
н
§А
ж
з а
§1
S о
§■«
о
я
Я п
£§
<и
э* о
•*« * а
I1&
< £2
о
40
Л
я
о
<N
V
со Н
*1
s £
S о
я х
0) 5
О. 2
“ СО
_ <о
е( о
£ О
ос
1
2
со
I
8 х
у Й СО
я « СО
X 8 Э
2 ь t
ags
Оих
_ гч
л V
I I ^
S о ®п
2£&рГ
Я О н
А ЧХ -
g^i-2
0) Л CJo
sge§
2§§Л
U та 50
О. Г-*
° X «
3 3 8 Я
sios
I J С *
ИМ
X 0) s х
cq х х PQ
Si « u
S so
5 я °
PQ <l> *—•
Д 3
S PQ
5 Л
gC-
*
O. № ^
5P i
Ы I
tfi X ^
ffl Й ^ M i
x a a л
O VO 0) СО о
оОЧУ?
в «О О *
о >» О С РЭ
aj о? и
3 х о
s хо
Й D—I
вЗй
5 3
m
а|*
* с_
lls
<L>
^ ни ^
о _ 5 «в
х® s ю
X Я X о
£ X <*3 *
® <L> ^ *- Ь
v Q. n J Ц
Г\Ю (L) и и
8 S3 о “
g £8 cS
V
Я
§®
in
о л
V
©40^1П
<N ©-*
»n in
-h"o(N
о
V
о
V
1П
о
in m
—• m
I I
о о
'5S
3
а:
:з
о
а:
'Ъ
о
CQ О
in
o
о
а
s
5
«з
8
о
°1о
—«ОО
I I
—«о
3
■е.
§.
о
'"Г
о
—
ОтЧ
и^-ГО
!
S-
10^0
счсГп*'
I I I
mm©
—Г о" of
CN
I
(N
СЧ
о
СП
О
s:
s:
oooo
«П
in
т
m
1
3:
—^ in
1 1
5S
b«i
«о
CO 0 40*'
I 1 1
CN
1
(N
1
о
щ
СО О
©400^
О
О
CN
а*
—
3*
(NOV4
5Я Я
о я
X X
СО со
со со v
g S а g
5 h а С
ч в~с.
||38
С У® к
« St I
« «is
го xSO
п »
2 X t
-Si.3 g
w X со
„ Р4 с
* £ п
я S
х g S
U о 5
25 от
g CQ<N
О об'хО
Л s л
llll
S &2 °
Оч«3
ёи & X
ЭЯ
3
2
go
2 Е
О о
* 5SS
£°-н§
S *0\
uU<? s
X
X
<и
ю
о
ii
«I
и
*
X
сх
239
=5
1
§
О
£
р.3 о-о 2
U X О 0> £
а. х н аг £
|11|§
I&I1*
s *
о л
н
|а
t|
о ‘З
О
40 СП
Л V
«гГ
CD
^ —Г
S'
а
эг
0
1
S2
О
оо
Л
О^
о
ОО
in
1
оо
1
1
1
Ол
1
О
1
<N
т"
ЧО
О
40
^38
° п s
4 О н
о С о
5 г. О
^ ас
о Ф
5 ^ * s
s ^ д 5
5 .ss
о jj <и а
&нКЙ
cj cj «и «
SO.^O
{—I яО ж
см
т
о
из
со
sr
о
с
да
*
л
о
W
о
V
CD
о-Г
as
2
Q
СП
к
о
s:
as
s*»
I
сэ
CN
О
СО
3
ё
5 cd
Ю^-
о ZS
® -
В g
¥ 5
я °
* §
о
я
§
да
о
а,
е; се
£ к
о
V
ЧОл
o'
S
s:
3
I
as
5
<з
§•
as
I
s
cx
0)
ю
Ж
se
со
К
я
о
я
я
а>
и.
О
С
a
£
<
да S
Я ~
& 5
Is
г>» да
о 2
s 5
о 3
я о
§■&
е О
о о
М с;
(U с
о я
* 9
V с«
О*
Ю *П
1—Ten
О
ТГ со
о о
СП ЧО
Ол
VI О
СП
о
!С
еччо'
|
<50
1 I
lO
1
©О
СЧ
(Ч
аг>
о
40^ Ол
in
—Г|П
_г
1 1
V
СЧ О
*я л
Й о-
§*
м *
§ Я
в о
ж S 3
* г>. Й
8\f S.
СОХ Р
240
5
6
О)
П
X
р
|Я
&
|
3
о
с:
!Н
Sq,U S
Elfl
Isl®
Ч X *
Sin
1а>
££
1а
3 S *«
£ Ч
tSS?
Е £
it
ай
■&s
а
я I Я о.
5 о g >>
5П(
о S
о о
S&
§§
о
с:
<L>
С
о
о-
о
Ж
X
о
Я
Я
СО
о*
£ л
Я со
к о
S я
S о>
гЯ °
U Е{
(N
л
CN
V
к -
S *
а§
u н
СО со
Он
О
X о
Я
* 2
и Я
<D Н
у о
s S
►г* сО
8 с
Ом <D
О Я
X
«> 5
3 §
Р .В
|| £f
« О ^
£*1н>:
Й fc *
S о 5 ^ s
о g Я S w
к * &1 5
Г U С о ц
с * зш S5
О
л
V
о
<N
I
о
CN
I
О
сч
CN
V
О
X
н
о
Л
н
о
о
X
я
о ,
ЭЯ
3
у
ЭЯ
0
1
1 I
CQ <D
СО О.
О, _
1
Is
CD <L>
Я Я
ад
С I
<D a
3
к S
еа >>
£ К
О 3
S £ со
5*^
ssS
a
1
о
t
о
о
СО
Ж s
я «
ЬО
СО о
з-ч
« I
ЭЯ о
OW
ж я
3 s
Ё |
£ё
О D
О. CQ
со
SS
о
ж
ж
е
о
с
0
о.
1
X I •
SOW
* о 9
о 2 Я
йжо
Я «
cO s Ж
&£
I
8
§
s:
2S
a
I
&
о§|
л§ я
« £■
•§•8 с
О, СО л
gS2
Г £Q
„ «В Он
2 S h
5 ж
|&SS
5йё
mm
О о
V V
m m
о о
I I
©X
—Г o'
ГМ о
I I
00 40
СО » И
У °
g С и
3 R s
s§~
Он V
О) *
СО « W
°v&g
^§1
9.^8.
n . <P <n
§§
2 “ ° з
-te n
u ,_. os sr
« S я о
о й Ж с
S'? S § ^
н I о So
too адо
o,m >» со —«
СО
—Г°
о
V
эЯ
3
Ж
PQ
§
С
^ -&■
oU
S *
Он
о|
О с
30-50
241
I
I
||
£ О
e; 5
g> О
О
С
се вс со
§*&
3 зж'-
* Ж се
Ж I
«•«О S
B)Ol
°ЙЙ
Sit
СО о
2 ш « 3
S (О
U U, Е У
* 3? 2 °
^ х 3 u
I о «о
О 0,00
тг >* С —'
Ж
*
о?
я
о
о
ад
<и
12
Ж
X
се
со
о
сх
Ж
го
S
Н
Ж
2
0
1
о
V
о
т
л
ж
ж
(D
S
ю
о
S а
I"
Ъй в
ж
ж
се
и
о
*
5
а
го
S
о\
I
©л
чо"
I
V
зЖ
33
§
эЖ
х Я
п й
.« г-
ж
т
эж
е
о
>>
и
*
*5 оД
2 к Л
О ж я о о
Ж о
S3 Ilf
•§&8si
« S х X «
u с; 5 2 in
4 S к г л
5 |yg
a) j й s в
со Й й Ж ^
Л аж X
£ 11 5 §
IPP“
з -Зй5а
ca
Ж о e <£ L w
RSdlaO
U Ж *CQ О *
©
CN
V
m
V
I
s
I
о
Ъ)
as
§
a
i
©
СЧ
I
40
о
ж
§ с
л
о
се
Ж
Жох ^
С S o'
Sg U
О Ж W
2
&>
К
Ж
<L>
S
о
ж
ж
й
о
с
о
о.
н
X
<
I
S
as
5
*
о
§
■2
се
а
з
СО
О
„ со
со ^
О О
£ с
<D £>
5 s
О. С(
с 3
а
й|
р
s*
О ж
* э
о ©
v v
oin
—Ггч
ЧООЛ
©"с'Г
ЧОл
CN ©
°- I
™ А
©л
гг"
7 I
©^
оГ
»1
О. *
ро
J3
5 w
&S
* Ж
я S
« §
о2д
Ж О CQ
л ж се
О 145 о.
ГО S н
242
В скобках указаны цифры для песчаных почв.
даже при микрорельефе пашни, обусловили небольшие размеры
полей, что затрудняет эффективное использование сельскохозяй¬
ственных машин и орудий. Поэтому укрупнение пахотных земель
следует проводить на однородных в генетическом и агропроизвод-
ственном плане территориях. По своим агрономическим свой¬
ствам почвы должны быть одинаково пригодны для возделывания
культур, составляющих севооборот.
Развитие эрозионных процессов резко снижает продуктивность
пашни. На слабосмытых почвах урожайность составляет 50—86%
по сравнению с аналогичной несмытой почвой, на среднесмы-
тых — 20—77, на сильносмытых — 20—45 %. Предотвращение эро¬
зионной деградации почв лесной зоны — непременное условие
окультуривания. Дефляция песчаных почв в лесной зоне приводит
к утрате ими гумусированного слоя и появлению пахотно-непри¬
годных земель с перевеваемыми песками.
Для предотвращения дефляции почв (ветровой эрозии) необхо¬
димо расширение посевов многолетних трав, сохранение неболь¬
ших по площади полей, окруженных лесными насаждениями.
Серьезные препятствия в освоении и окультуривании почв лес¬
ной зоны создает завалуненность пахотных земель, которая на¬
блюдается в Ленинградской, Псковской, Новгородской областях и
в Карелии. В Нечерноземной зоне России завалуненные почвы за¬
нимают около 14 млн га. Наличие в пахотном слое на поверхности
почвы камней затрудняет проведение агротехнических мероприя¬
тий, способствует быстрому износу рабочих органов сельскохо¬
зяйственных орудий.
Кроме того, ухудшение водно-воздушного режима, сокраще¬
ние площади питания сельскохозяйственных культур, уменьше¬
ние влагоемкости почвы и другие неблагоприятные факторы,
связанные с каменистостью почвы, снижают продуктивность
растений. На слабокаменистых почвах урожайность составляет
90—94 % по сравнению с некаменистыми участками, на средне¬
каменистых — 75—90, сильнокаменистых — 60—75 %. Повыше¬
ние продуктивности таких почв связано с очисткой пахотного
горизонта от камней, валунов, оставленных после таяния лед¬
ника. Однако извлечение 50—100 м3/га камней из слоя 0—30 см,
что характерно для сильнокаменистых почв, практически не¬
возможно. Такие земли следует выводить из пашни под залуже-
иие пастбища.
Изменения, происходящие в почвах легкого гранулометричес¬
кого состава, аналогичны изменениям в суглинистых почвах. Од¬
нако окультуривание песчаных и супесчаных почв требует гораздо
больших затрат и эффективность их ниже, чем на почвах, более
богатых минеральным дисперсным материалом.
Гранулометрический состав пахотного слоя почв можно улуч¬
шить внесением минеральных илистых частиц или песка — глино-
иание, пескование.
243
Глинование представляет собой внесение в почву минеральных
соединений, содержащих илистые частицы или обладающих по¬
вышенной сорбционной способностью. Дозы глины зависят от
качества исходного материала, его дисперсности и колеблются от
100 до 5—Ют/га. Действие сорбирующих веществ типа цеолитов,
клиноптиолитов, перлита, сланцевой золы на почву аналогично
глинованию.
Внесение сорбирующих материалов приводит к увеличению
влагоемкости, емкости поглощения, содержания питательных ве¬
ществ в почве, к изменению состава обменно-поглощенных кати¬
онов. Однако положительное влияние глинования может наблю¬
даться только впоследствии, так как сорбирующие материалы, об¬
ладая высокой поглотительной способностью, снижают в первые
годы количество доступных растениям питательных элементов в
почве.
На почвах тяжелого гранулометрического состава, обладающих
неблагоприятными водно-воздушными свойствами, трудоемких в
обработке, используют пескование. Пескование — внесение в па¬
хотный слой почвы песка (частицы >0,01 мм). Дозы песка в зави¬
симости от мелиорируемой почвы и качества вносимой породы
составляют до 500 т/га.
На формирование водно-воздушного режима почв, ее плодоро¬
дие большое влияние оказывает гранулометрический состав мате¬
ринской и подстилающей породы. Наличие на глубине 0,5—1,5 м
слоя с более высокой емкостью поглощения, низкой фильтраци¬
онной способностью препятствует вымыванию за пределы корне¬
обитаемого слоя питательных веществ, органических соединений,
иссушению почвы.
Создание прослоек в толще почвогрунта — один из приемов
окультуривания песчаных почв лесной зоны. Прослойки целесо¬
образно создавать в специализированных севооборотах при глубо¬
ком уровне залегания грунтовых вод. Прослойки на глубине 40—
50 см позволяют во всем надпрослоечном слое изменить условия
произрастания культурных растений.
Увеличение мощности пахотного слоя осуществляют за счет
припахивания нижележащих горизонтов. Используют также ярус¬
ную вспашку, в результате которой перемешиваются или меняют
расположение элювиальный и часть иллювиального горизонта без
выноса их на поверхность. В любом случае углубление пахотного
слоя должно сопровождаться внесением органических, минераль¬
ных удобрений, периодическим известкованием. Хорошо окульту¬
ренный пахотный слой почвы должен составлять 25—30 см, быть
равномерно гумусированным, иметь слабокислую реакцию по¬
чвенного раствора.
Водно-воздушный режим большинства почв лесной зоны ха¬
рактеризуется избыточным увлажнением весной и осенью и недо¬
статком влаги летом, поэтому влагообеспеченность зерновых
244
культур бывает недостаточной. Агротехнические приемы должны
быть направлены на предотвращение негативного влияния избы¬
точного увлажнения (при помощи узкозагонной вспашки, бороз-
дования, рыхления подпахотного слоя, профилирования поверх¬
ности, посева на гребнях и т. д.), а также на предотвращение иссу¬
шения пахотного слоя в критические периоды развития растений.
Эту задачу решают путем увеличения влагоемкости пахотного
горизонта, создания агрономически ценной структуры, т. е. улуч¬
шения агрофизических показателей почв, что достигается при
возделывании многолетних трав. Выращивание многолетних трав,
особенно бобовых, способствует накоплению гумуса, азота, био-
фильных элементов, оптимизации структуры почв. Если растения
выращивают с целью их последующей запашки в почву — это си-
дераты (зеленое удобрение). Влияние сидератов на почву анало¬
гично возделыванию многолетних трав. Различия состоят в отсут¬
ствии продукции растениеводства, большей эффективности воз¬
действия на почву. Возделывают многолетние травы, сидераты в
следующих целях: для накопления гумуса, азота; уменьшения вы¬
мывания минеральных веществ из почвы (Na, Са, К), более эф¬
фективного использования осадков для формирования урожая;
предотвращения развития эрозии, оструктуривания почвы, рыхле¬
ния подпахотного слоя, улучшения водно-воздушного режима по¬
чвы; борьбы с сорняками (за счет затенения и антагонистического
действия), вредителями (нематодами), болезнями; повышения
урожая следующей культуры.
Однако неправильное использование многолетних трав, осо¬
бенно сидератов, может привести к негативным последствиям
(Кант, 1982): потере гумуса при интенсивной обработке почвы с
учетом посева озимой промежуточной или пожнивной культуры и
большому потреблению почвенной влаги (при высоких дозах
азотных удобрений).
Несмотря на некоторые негативные моменты, возделывание
многолетних бобовых трав и сидератов — важнейший прием по¬
вышения плодородия почв лесной зоны, тем более что для разви¬
того здесь мясомолочного животноводства необходимы местная
кормовая база, корма с высоким содержанием белка.
Внесение органических удобрений — также обязательный при¬
ем окультуривания почв лесной зоны. На почвах легкого грануло¬
метрического состава вносят повышенные дозы (до 500 т/га) орга¬
нических удобрений. Органический фон при окультуривании дол¬
жен создаваться при использовании трех основных видов органи¬
ческих удобрений: навоза, торфа и сидератов, поскольку каждое
из них имеет свое назначение.
Кроме трех основных видов органических удобрений целесооб¬
разно использование торфоминеральных удобрений, характеризу¬
ющихся высокой степенью гумификации и наличием физиологи¬
чески активных веществ.
245
Вносимые органические удобрения повышают содержание пи¬
тательных веществ, гумуса, влагоемкость пахотного слоя почв
(прежде всего торфа). Однако в почвах лесной зоны отмечаются
быстрая минерализация вносимых органических веществ, закреп¬
ленного в почве гумуса. Для сохранения в почве гумуса на уровне
3 % потребуется вдвое больше органических удобрений, чем при
уровне 2 %, так как микробиологические процессы протекают
значительно интенсивнее при повышении гумусированности
почв. Один из способов замедления минерализации и усиления
гумификации вносимого органического вещества — глубокое его
запахивание.
В качестве закрепителей гумуса в почве широко используют
кальцийсодержащие соединения. Известкование почв лесной
зоны должно не только оптимизировать реакцию почвенного ра¬
створа, но и закрепить гумус, оструктурить почву. Внесение каль¬
цийсодержащих соединений сопряжено со значительными поте¬
рями почвой кальция, особенно в результате применения физио¬
логически кислых минеральных удобрений. Нередко использова¬
ние известковых материалов недостаточно для закрепления
органических веществ в почве, особенно легкого гранулометри¬
ческого состава. Поэтому для закрепления гумуса применяют
гипс, оксиды железа, алюминия.
Оптимизация реакции среды — необходимое условие окульту¬
ривания подзолистых почв. Отношение культурных растений к
почвенной кислотности и к известкованию иллюстрируют данные
таблицы 33.
33. Отношение растений к кислотности и известкованию (по Валькову)
Культура
Оптимальное
значение pH
Отношение к
КИСЛОТНОСТИ
Чувствитель¬
ность к
высокому
содержанию в
почве
алюминия
Эффективность
известкования
Рожь озимая
5,5—7,2
Чувствительна к
сильной кислотности
Очень
высокая
Средняя
Пшеница озимая
6,6—8,5
Чувствительна к
сильной и средней
кислотности
То же
Высокая
Пшеница яровая
6,6-6,8
То же
Высокая
»
Ячмень
6,1-7,2
»
»
»
Горох
6,0-7,5
»
»
»
Овес
5,0-7,5
Чувствителен к силь¬
ной кислотности
Слабая
Слабая
Вика
Чувствительна к
сильной и средней
кислотности
Высокая
Средняя
Капуста белокочан¬
ная
—
То же
»
»
Капуста цветная
—
»
»
Высокая
Свекла столовая
—
Очень чувствительна
Очень
высокая
Очень
высокая
246
Продолжение
Культура
Оптимальное
значение pH
Отношение к
КИСЛОТНОСТИ
Чувствитель¬
ность к
высокому
содержанию в
почве
алюминия
Эффективность
известкования
Морковь
6,5-8,0
Чувствительна к
сильной кислотности
Высокая
Высокая
Огурец
—
То же
»
»
Томат
—
»
»
Средняя
Лук
Чувствителен к силь¬
ной и средней кис¬
лотности
»
Высокая
Свекла кормовая
—
То же
Очень
высокая
Очень
высокая
Турнепс и брюква
—
Чувствительны к
сильной кислотности
Высокая
Средняя
Капуста кормовая
Чувствительна к
сильной и средней
кислотности
»
»
Кукуруза
6,0-8,5
Чувствительна к
сильной кислотности
Слабая
»
Картофель
5,3-8,0
Устойчив
»
Слабая
Лен
5,0-6,0
»
Высокая
»
Клевер луговой
6,6-7,5
Очень чувствителен
Очень
высокая
Очень
высокая
Клевер гибридный
6,0-6,5
Чувствителен к силь¬
ной и средней кис¬
лотности
Высокая
Высокая
Клевер ползучий
Чувствителен к силь¬
ной кислотности
Слабая
Средняя
Тимофеевка
6,5-7,5
То же
»
»
Овсяница луговая
—
»
Высокая
»
Люцерна
7,0-8,3
Очень чувствительна
Очень Очень высокая
высокая
Окультуривание сопряжено с накоплением в пахотном слое по¬
чвы питательных веществ. Наибольшую потребность возделывае¬
мые на дерново-подзолистых и подзолистых почвах растения ис¬
пытывают в азотных и фосфорных удобрениях, меньшую — в ка¬
лийных. В почвах легкого гранулометрического состава наблюда¬
ется недостаток калия, магния, микроэлементов.
Использование азотных удобрений сопряжено с потерями
азота в процессе вымывания (NO3) на легких почвах, денитри¬
фикацией на переувлажненных, плохо дренированных землях.
Внесение азотных удобрений должно быть дробным перед по¬
севом и в период вегетации. Малая доступность фосфора в
лесных почвах обусловлена кислой реакцией почвенного ра¬
створа, наличием полутораоксидов, что приводит к переходу
фосфора в труднорастворимые соединения. На кислых почвах
эффективно внесение фосфоритной муки, которая под влия¬
нием потенциальной кислотности переходит в доступные для
растений формы.
247
Обедненность песчаных и супесчаных почв илистой фракцией,
незначительное количество в первичных минералах полевых шпа¬
тов — причина недостатка калия.
Многими исследователями установлено, что для дерново-под¬
золистых почв важно устанавливающееся в почвенном растворе
соотношение между кальцием и магнием, калием и магнием
(Магницкий, Кулаковская). Значительные дозы калийных удобре¬
ний, кальцийсодержащих соединений подавляют процесс поступ¬
ления в растения магния, что снижает урожайность возделывае¬
мых культур, ухудшает качество кормов.
Условия почвообразования в лесной зоне, легкий грануломет¬
рический состав почв способствуют обеднению дерново-подзоли¬
стых и подзолистых почв микроэлементами. Более того, известко¬
вание кислых почв приводит к уменьшению подвижности боль¬
шинства микроэлементов. Обеспеченность почв микроэлемента¬
ми в значительной мере зависит от содержания гумуса (бор, медь),
кислотности, а также водного режима (марганец). Важнейшие
микроэлементы западной части лесной зоны — борные, молибде¬
новые, медные, а также цинковые (при высоком содержании фос¬
фора) и марганцевые (на карбонатных и переизвесткованных по¬
чвах).
При загрязнении почв значение микроудобрений как антаго¬
нистов тяжелых металлов возрастает.
Внесение кальцийсодержащих соединений оказывает влияние
и на коллоидный комплекс почв лесной зоны. Эффективность
приемов окультуривания, степень трансформации почвенного
тела в большей степени зависят от изменений, происходящих в
коллоидном комплексе почвы. Для создания высокоокультурен-
ной почвы необходимо повысить емкость поглощения до 30—
35 мг • экв/100 г почвы, в составе обменных катионов водород за¬
менить катионом кальция, увеличить содержание в коллоидном
комплексе почвы магния и калия. Степень насыщенности основа¬
ниями должна составить не менее 80 %.
Изменения в коллоидном комплексе почвы, нейтрализация
кислой реакции почвенного раствора, накопление гумуса за счет
гуминовых кислот оказывают прямое и косвенное воздействие на
биологические показатели: возрастает количество полезной мик¬
рофлоры, усиливается нитрификационная способность.
Окультуривание почв лесной зоны способствует значительному
(в 2—3 раза) повышению продуктивности пахотных земель.
Контрольные вопросы и задания
1. Охарактеризуйте условия почвообразования на территории лесной зоны.
2. Изложите современное представление об основных почвообразовательных про¬
цессах (гумусонакопления, оподзоливания, оглеения и лессиважа) в лесной зоне.
3. Каковы особенности классификации подзолистых и дерново-подзолистых
почв? 4. Охарактеризуйте состав и свойства дерново-подзолистых и дерново-кар¬
248
бонатных почв. В чем их общность и различия? 5. Назовите особенности земле¬
дельческого использования подзолистых почв. 6. Какие мероприятия необходимы
для повышения плодородия дерново-подзолистых почв? 7. Рассчитайте дозу изве¬
сткового материала (на примере хозяйства, района), необходимую для оптимиза¬
ции pH дерново-подзолистой почвы. 8. Охарактеризуйте уровни окультуренности
и деградации подзолистых и дерново-подзолистых почв. 9. Каковы основные про¬
блемы рационального использования и охраны почв лесной зоны?
Г л а в а 19
ПОЧВЫ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ
•
Лесостепная зона сформирована под влиянием условий, которые
в той или иной степени присущи лесной и степной зонам. Лесо¬
степь — переходная полоса между зонами, что нашло свое отражение
в характере почвообразования и особенностях почвенного покрова.
19.1. УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
Главная отличительная особенность лесостепной зоны — неус¬
тойчивый характер увлажнения: переходный от влажного к засуш¬
ливому.
Климат лесостепной зоны благоприятен для возделывания
практически всех основных сельскохозяйственных культур, так
как количество поступающей с осадками влаги уравновешивается
приходом тепла. Среднемноголетний режим увлажнения почв —
периодически промывной. Растительность отражает переходный
характер зоны. Для лесостепи типично чередование лесных участ¬
ков с открытыми пространствами, занятыми луговыми степями, с
черноземами и серыми лесными почвами.
Почвенный покров контрастен по характеру почвообразова¬
ния. Основные почвообразующие процессы — гумусонакопление,
оподзоливание, выщелачивание, лессиваж, окарбоначивание.
Лесостепная зона расположена между лесной и степной зона¬
ми. Это сплошная полоса, простирающаяся через всю территорию
европейской части России. От границы с Украиной лесостепь
подходит к Уральским горам и восточнее — до Алтая в пределах
Западно-Сибирской низменности. Еще восточнее лесостепь дро¬
бится на «острова». Наиболее крупные из них Минусинский,
Ачинский, Иркутский, Селенчинский. Лесостепь внедряется и в
лесную зону. Такие участки называют опольем.
Различия лесостепи, а следовательно, и почв зоны определя¬
ются широтно-зональной изменчивостью климата, его континен-
тальностью, высотно-поясной зональностью.
249
Климат. Широтно-зональная особенность климата для лесо¬
степной зоны наиболее значима и определяется распределением
радиационного баланса. В лесостепной зоне радиационный ба¬
ланс обеспечивает сумму биологически активных температур
(> 10 °С) в пределах 2400—3200 °С и безморозный период продол¬
жительностью 93—188 дней (табл. 34).
Данные климатические показатели определяют характер сельс¬
кохозяйственного использования земель. Среди сельскохозяй¬
ственных угодий преобладает пашня. Хозяйства специализируют¬
ся на возделывании озимой и яровой пшеницы, ржи, кукурузы,
сахарной свеклы, овощей, плодово-ягодных и кормовых культур.
В лесостепной зоне земледелие сочетается с мясомолочным жи¬
вотноводством, свиноводством.
Главная причина земледельческого риска — неустойчивость ув¬
лажнения, периодичность суховеев и заморозков. В этой зоне не¬
обходимо проводить специальные агротехнические мероприятия,
направленные на сохранение и накопление влаги в почве, созда¬
вать систему полезащитных лесных полос. Кроме того, в связи с
ярко выраженным мезо- и микрорельефом необходимо учитывать
воздействие поздневесенних заморозков, которые наиболее веро¬
ятны в понижениях и на нижних частях склонов.
По мере продвижения с запада на восток возрастают континен-
тальность климата, амплитуда годовых и суточных температур,
уменьшаются количество осадков, продолжительность вегетаци¬
онного периода.
В северных районах почвенный покров представлен преимуще¬
ственно серыми лесными почвами и черноземами оподзоленны-
ми, в южных — выщелоченными и типичными черноземами. На
участках, сухость которых обусловлена материнской породой
(пески, супеси), формируются дерновые и дерново-подзолистые
почвы.
Континентальность климата определяется перемещением воз¬
душных масс в долготном направлении, вызванном разницей ат¬
мосферного давления. Лесостепь Западной Сибири отличается от
лесостепи европейской части России суровостью зимы и меньшим
количеством осадков.
Высотно-поясная зональность в лесостепи проявляется на ма¬
лых высотах по элементам рельефа.
Растительность. Лесостепная территория сочетает облесенные и
совершенно безлесные участки. Леса представляют собой тип рас¬
тительности, дающий большую растительную массу и требующий
в связи с этим для своего развития значительное количество влаги,
которую он черпает из глубинных слоев почвогрунта. Травянистая
растительность использует для своей жизнедеятельности гораздо
меньше влаги, чем леса, и потребляет влагу, накапливаемую в вер¬
хних слоях почвы.
На распределение лесной и травянистой растительности влияет
250
о
ч
с
<L>
Н
О)
1 '
I s
5 cj
§ 8.
Н О
J3
S
8 я
я
о.
<D
tr
■ Л „л
<и со 2
а вг* л
1 О I
Ж £
2 и S
3 <D О
- с: СО
2 ас
о 2
s a о-
t о, о
т
<L>
а
ас ~
s 2
<D Л
SJ °
|S
2 у
(D О
5 1=5
S »
о* а
о о<
0>
8
Е
_ >ъ
и t=i
л й
<D Я
“ X
о
о
в -
■ 3
О EJ
а ас
о о
и е
& О
ч О
<D
К <D
Е 3
= 5
з &
S 2
<d ас
М Ct
О <L>
Ж О.
а о
<L>
S а
н
§ S
s2g
О
О
чо
I
о
о
о
о
чо
I
о
о
TJ-
О
о
I
о
о
о
о
г-
I
о
о
Tt*
и
и
о
л
й
о
о
8
О
о
о
о
чо
гч
<N
I
о
о
о
ю
о
СЧ
О
о
чо
I
СЧ
ГО
CN
о
R о I
О
I
ш
сГ
I
o'
го
o'
«г>
о"
е?
S
S
§
о
а
С
ев
*
о
>>
а
<о
6
о*
I
а
*
8.
5
ю
S
и
о
X
с
<л
го
К
03
о
«8
н
си
с
о
Q<
й
со
U
251
среднемощные
Среднесибирская 0,3—0,5 93—108 1400—1700 300—500 Серые лесные почвы
комплекс условий, который косвенно определяет степень увлаж¬
ненности почвогрунта и его трофность (обеспеченность питатель¬
ными веществами). Это рельеф и гранулометрический состав
почв.
Обширные лесные массивы приурочены к наиболее возвышен¬
ным, расчлененным территориям, к почвам легкого грануломет¬
рического состава. Распространение лесов по балкам объясняется
следующими обстоятельствами: по склонам балок нередки выхо¬
ды более легких пород; днища, а также их северные и западные
склоны характеризуются более влажным микроклиматом, по
склонам часто выклиниваются грунтовые воды.
Все равнинные территории в лесостепи с суглинистыми и гли¬
нистыми почвами обычно заняты травянистой растительностью.
Если распределение леса и степи связано с балансом влаги, то рас¬
пределение широколиственных и сосновых лесов зависит от сте¬
пени богатства грунта питательными элементами. Широколи¬
ственные леса произрастают на суглинистых породах (лёссах, лёс¬
совидных суглинках), а боры ограничены более бедными порода¬
ми — песчаными и супесчаными. Естественная растительность
лесостепи представлена буковыми, буково-грабовыми, дубово¬
грабовыми лесами на западе зоны; дубовыми, березово-осиновы¬
ми и сосново-березовыми лесами на востоке зоны.
Травянистая растительность целинной луговой степи насчиты¬
вает до 80 видов на 1 м2, среди которых преобладает разнотравье.
Наиболее типичные луговые степи встречаются на Восточно-Ев¬
ропейской равнине; к центру континента дефицит влаги и кон¬
трастность температур увеличиваются. Растительность луговых
степей изменяется: число видов, формирующих травостой, сокра¬
щается. Корневищные злаки уступают место дернованным.
Для формирования почвенного покрова лесостепи наибольшее
значение имеет изменение растительности во времени.
Естественный растительный покров в настоящее время уцелел
только в заповедной зоне по склонам балок и оврагов. Сохрани¬
лись также небольшие лесные массивы, имеющие важное приро¬
доохранное значение. Природный ландшафт трансформируется в
агроландшафт.
Животный мир. Этот фактор в лесостепи имеет меньшее значе¬
ние для почвообразования, чем в степи. Животный мир лесостепи
больше, чем другие факторы почвообразования, подвергается воз¬
действию человека. Преобладание культурного ландшафта спо¬
собствует сравнительной однородности животного мира в лесо¬
степной зоне.
На пахотных землях в результате изменения условий суще¬
ствования исчезли дикие степные животные. Стада диких копыт¬
ных полностью заменены стадами домашних животных. Выпас в
течение десятилетий вносит глубокие изменения в растительность
природных пастбищ, а соответственно и в их фауну.
252
Пространства, занятые лесными массивами, характеризуются
более богатым видовым составом и возросшим количеством фау¬
ны, чем открытые степные участки лесостепной зоны. Острова
леса в степи являются своего рода оазисами. Менее резко в лесах
проявляется суточная периодичность жизни: деятельность живот¬
ных хотя и ослабевает в полдень, но никогда не прекращается, как
в степи.
На почвообразование наибольшее влияние оказывают степные
животные. Сурки ежегодно поднимают на поверхность почвы с
глубины 1—3 м от 0,8 до 2,7 м3 грунта.
Дождевые черви, особенно луговые, выполняют ту же роль, что и
грызуны. Гнезда муравьев находятся на глубине 60—80 см, а на по¬
верхность муравьи выносят за год до 0,5 т/га почвы (Жигульская).
Рельеф и почвообразующие породы. Главная особенность лесо¬
степной зоны — разнообразие рельефа, выраженность микрорелье¬
фа при однообразии почвообразующих пород и их карбонатности.
В европейской части России рельеф лесостепной зоны преиму¬
щественно волнистый, с интенсивным и глубоким расчленением
густой сетью рек, балок и оврагов. Наиболее распространенный
элемент рельефа — склоны, что способствует развитию современ¬
ных эрозионных процессов. Плакорные, водораздельные участки
с крутизной менее 2° представляют собой единственные практи¬
чески эрозионно безопасные участки пахотных земель.
Микрорельеф в лесостепной зоне составляют западины, блюд-
цы, увалы.
Равнинный рельеф характерен для Западно-Сибирской про¬
винции — территории, сложенной легкими по гранулометричес¬
кому составу породами.
Среди почвообразующих пород преобладают лёссовидные суг¬
линки, лёссы, глины. Главной особенностью почвообразующих по¬
род являются их карбонатность, благоприятные водно-физические
и физико-химические свойства, что в подавляющем большинстве
случаев определяет агрономически ценные свойства почв.
19.2. ГЕНЕЗИС
Формирование почв в лесостепной зоне протекает в условиях
неустойчивого атмосферного увлажнения, сложного расчлененно¬
го рельефа, под воздействием широколиственной лесной и травя¬
нистой растительности на карбонатной материнской породе (пре¬
имущественно лёссе и лёссовидных суглинках).
Светло-серые, серые и темно-серые лесные почвы, а также чер¬
ноземы оподзоленные, выщелоченные и типичные формируют
сложный почвенный покров. Однако общая закономерность зале¬
гания зональных лесостепных почв — это постепенная смена их
подтипов от светло-серых лесных почв до черноземов типичных
при движении с севера на юг.
253
Сформировавшиеся в лесостепной зоне почвы имеют почвен¬
ный профиль, дифференцированный по элювиально-иллювиаль-
ному типу (кроме чернозема типичного). Ведущими почвообразо¬
вательными процессами в этой зоне являются: гумусово-аккуму¬
лятивный, лессиваж, подзолистый, выщелачивание, окарбоначи-
вание.
Происхождению лесостепной зоны и зональных почв посвяще¬
ны многие исследования. На особенности почв, развивающихся
под пологом широколиственных лесов, впервые обратил внима¬
ние русский ботаник Ф. И. Рупрехт (1866), назвав их «лесными
(лиственными) землями».
О происхождении лесостепного ландшафта и соответствующих
ему почв существует несколько гипотез. Первая гипотеза — облесе¬
ние территории (деградация). Гипотеза о постепенном захвате лес¬
ной растительностью земель, почвенный покров которых представ¬
лен черноземами, была высказана С. И. Каржинским и поддержана
П. А. Костычевым, Н. М. Сибирцевым, К. Д. Глинкой. Согласно
этой гипотезе лесная растительность, наступая с севера, вытеснила
степную травянистую растительность, что обусловило деградацию
черноземов, формирование на их основе серых лесных почв.
Вторая гипотеза — остепнение территории (преградация). Гипо¬
теза о постепенном вытеснении леса степной растительностью
была высказана В. И. Талиевым, П. Н. Крыловым, ее разделили
В. Р. Вильямс, В. А. Францинсон, И. В. Тюрин и др. По представ¬
лениям сторонников данной гипотезы на месте современной ле¬
состепи произрастали хвойные и мелколиственные леса, которые
впоследствии с изменением климата (потеплением) сменились
широколиственными лесами, а затем и травянистой растительнос¬
тью. Эти изменения способствовали затуханию подзолистого про¬
цесса почвообразования и усилению дернового. Серые лесные по¬
чвы постепенно трансформировались в черноземы. Там, где лес
сохранился, остались серые лесные почвы.
Третья гипотеза — естественно-историческая. Гипотеза о фор¬
мировании серых лесных почв под коренными широколиствен¬
ными лесами, а черноземов под лугово-степной растительностью
была высказана В. В. Докучаевым. Согласно его предположению,
светло-серые и серые почвы формировались под влиянием пре¬
имущественно лесной растительности, темно-серые ощущали на
себе влияние леса, но ослабленное за счет более интенсивного
воздействия травянистой растительности. Черноземы формирова¬
лись под лугово-травянистой растительностью.
В. В. Докучаев отстаивал идею о генетической самостоятельно¬
сти серых лесных почв лесостепи как древнем зональном ланд¬
шафте.
Установлено, что ландшафтно-географическая зона распрост¬
ранения серых лесных почв стабильна. Современное почвообразо¬
вание под воздействием широколиственной лесной растительное -
254
ти способствует формированию почв, аналогичных серым лес¬
ным.
В процессе окультуривания, который можно сравнить с дерно¬
вым процессом, многие генетические свойства и показатели оста¬
ются неизменными, поэтому серые лесные почвы следует рас¬
сматривать как самостоятельный тип, появление которого опреде¬
лено развитием лиственных, преимущественно дубовых лесов.
Вместе с тем допускается возможность деградации и преградации
как локальных процессов. Формирование черноземов оподзолен-
ных происходит под пологом сильно изреженных дубовых лесов,
на границе лесных и степных территорий, где наступление леса
или степи закономерный процесс. Чередующиеся оледенения и
межледниковые фазы способствовали изменению границ степи.
Формирование черноземов выщелоченных связано не столько
с поселением на них лесной растительности (как это наблюдается
в серых лесных почвах и черноземах оподзоленных), сколько с
вымыванием карбонатов нисходящими токами воды. Выщелачи¬
ванию карбонатов способствуют относительно большее количе¬
ство осадков, облегченность гранулометрического состава, формы
рельефа, аккумулирующие поверхностный сток, при доминирова¬
нии травянистой растительности.
Важнейший процесс почвообразования в лесостепи — гумусо-
во-аккумулятивный, который состоит в аккумуляции в верхних
слоях почвы органического вещества и биофильных элементов,
формировании гумусово-аккумулятивных горизонтов.
Это основной процесс для любой почвы независимо от степени
его проявления. Именно накопление специфических органичес¬
ких соединений гумуса в верхних слоях породы превращает ее в
почву.
Гумусонакопление представляет приходную часть глобального
процесса почвообразования, на которую накладываются другие —
расходные процессы. Их сочетание и формирует облик почвы.
В лесостепи процесс почвообразования проявляется по-разно-
му. В широколиственных лесах основная масса органического ве¬
щества растений сосредоточена в древесине и корнях лесной рас¬
тительности, что составляет 94—95 % всей фитомассы.
Основной источник органического вещества почвы — опад
древесных растений, роль травянистой растительности незначи¬
тельна.
Под сомкнутым пологом широколиственных лесов на поверх¬
ности почвы отмечаются самые слабые суточные колебания тем¬
пературы и влажности воздуха. Постепенное таяние снега весной
способствует глубокому промачиванию почвы, а потребление лес¬
ной растительностью влаги из глубоких слоев почвогрунта обус¬
ловливает сохранение почвенной влаги. Поступающий на поверх¬
ность почвы опад лиственных пород богат азотом (50—90 кг/га),
основаниями и кальцием (70—100 кг/га). Органические соедине-
255
ния, образующиеся в процессе микробной трансформации опада,
частично нейтрализуются основаниями, что в условиях ослаблен¬
ного промывного режима способствует формированию сложных
гумусовых веществ с большим содержанием гуминовых кислот, не
связанных с кальцием.
Под сомкнутыми широколиственными лесами формируются
преимущественно светло-серые и серые лесные почвы, которым
присуща дифференциация профиля по элювиально-иллювиаль¬
ному типу. Однако органоминеральные соединения этих почв не
носят ярко выраженных признаков разрушения. Осветление ле¬
сов, увеличение доли травянистой растительности, преобладание
в древостое дуба, липы усиливают процесс гумусонакопления.
Увеличение сухости территории, колебания суточных и сезонных
температур, сокращение сезонного анаэробиоза усиливают разло¬
жение богатой зольными элементами подстилки, образование гу¬
миновых кислот, связанных с кальцием. В этих условиях форми¬
руются темно-серые лесные почвы и черноземы оподзоленные.
Для них характерно сохранение четко диагностируемого деления
профиля на зону вымывания и аккумуляции. Однако в этих по¬
чвах трудно установить признаки разрушения органоминеральных
соединений, формирование новых почвенных минералов в иллю¬
виальном горизонте.
Улучшение теплового режима способствует смене растительно¬
сти на луговую степную. Травянистая растительность обладает мощ¬
ной корневой системой, ежегодным возвратом в почву большей
части накопленной за вегетационный период фитомассы. Количе¬
ство азота, биофильных элементов в опаде возрастает. Гумифика¬
ция органического вещества имеет четко выраженную гуматную
направленность. Преобладают гуминовые кислоты, связанные с
кальцием. Здесь формируются черноземы типичные, а в западных
замкнутых понижениях — черноземы выщелоченные.
В местах с высоким уровнем грунтовых вод расположены серые
лесные глеевые и лугово-черноземные почвы. Обилие влаги при
непромывном водном режиме способствует накоплению в почвах
гумуса, гуминовых кислот, подтягиванию карбонатов. Разделение
профиля на элювиальный и иллювиальный горизонты сглажива¬
ется.
Процесс гумусонакопления в лесостепи имеет следующие осо¬
бенности:
поступление органического материала в серые лесные почвы
связано преимущественно с транспортировкой его с нисходящими
токами влаги из лесной подстилки. Биогенный горизонт (лесная
подстилка + дернина) — источник почвенного органического ве¬
щества;
в черноземы органические вещества не поступают, а находятся •
в верхнем слое, сосредоточенные в корневой системе травянистой
растительности;
256
биогенный горизонт чернозема (опад + дернина) не является
главным источником органического вещества почвы;
гумусовый горизонт серых лесных почв «растет» вниз, а черно¬
земов вверх.
Второй по значимости процесс почвообразования в лесосте¬
пи — лессиваж, или лессивирование. Это перенос илистых частиц
без предварительного химического разрушения. Он развивается
под лиственными лесами при участии органических кислот.
Лессиваж сочетается с третьим ведущим процессом почвообра¬
зования в лесостепи — оподзоливанием. Детально этот процесс был
описан при рассмотрении генезиса почв лесной зоны и типов поч¬
вообразования. В лесостепной зоне подзолистый процесс почво¬
образования ослаблен, поскольку лесной опад в широколиствен¬
ных лесах богат зольными элементами, особенно кальцием, а ма¬
теринская порода представлена в основном карбонатными лёссо¬
видными суглинками и лёссом. Краме того, в широколиственных
лесах лесостепной зоны хорошо развит подлесок и травянистый
покров.
Ф. Дюшофур выделил основные характерные особенности про¬
текания этих процессов в почве.
Лессиваж
Органическое вещество, поступающее в
почву, быстро минерализуется
Гумификация в верхнем горизонте, не¬
достаточная для противодействия выно¬
су органических соединений
Образование неустойчивых, ферменти¬
рующих, органических соединений,
разрушающихся при миграции
Растворимые органические соединения
не разрушают силикаты, диспергируют
глины, комплексируют железо
Оподзоливание
Органическое вещество, поступающее в
почву, минерализуется медленно
В верхнем горизонте практически от¬
сутствуют нерастворимые гумусовые
соединения
Образование устойчивых органических
соединений, полимеризующихся в ил¬
лювиальном горизонте
Растворимые органические соединения
разрушают силикаты, комплексируют
железо
Основными морфологическими и химическими критериями
разделения лессивированных и подзолистых почв могут быть
«ориентированные глины», подтверждающие перемещение ила с
нисходящим током воды и стабильность величины отношения
Si02: R2O3 по профилю почвы. Присутствие пластинок глины оп¬
ределенной ориентации, стабильность отношения кремнезема к
полутораоксидам свидетельствуют о формировании почвы в про¬
цессе лессиважа. Однако названные критерии остаются дискусси¬
онными.
В оподзоленных лесостепных почвах обезиливание верхних го¬
ризонтов — следствие процесса лессиважа, что подтверждается од¬
нородностью валового химического, а также минералогического
состава илистой фракции по генетическим горизонтам (Ахтыр-
цев).
9 Зак.277
257
Один из ярко выраженных морфологических признаков опод¬
золивания — кремнеземистая «присыпка», характерная для чер¬
ноземов оподзоленных, может отсутствовать в темно-серой лес¬
ной почве и появиться в серых и светло-серых лесных.
Кремнеземистая присыпка возникает в результате растворения
органическими гумусовыми кислотами коллоидных органомине¬
ральных пленок, обволакивающих зерна кварца. Вынос раство¬
ренных веществ в иллювиальный горизонт приводит к обогаще¬
нию последнего гидроксидами железа, алюминия и оглинению,
образованию призмовидно-ореховатой структуры. Свойственная
иллювиальному горизонту структура формируется главным обра¬
зом в результате лессиважа.
Лессивирование в почвах лесостепной зоны имеет следующие
особенности:
в северной части зоны лессиваж сочетается с процессом опод¬
золивания, что обусловливает формирование светло-серых лесных
почв; в южной части зоны лессиваж уступает место процессу вы¬
щелачивания при формировании черноземов выщелоченных;
в процессе лессиважа формируется гумусово-элювиальный го¬
ризонт примерно одной мощности (30—40 см), но с морфологи¬
чески различно выраженным процессом выноса.
Лессиваж в лесостепи обусловлен, во-первых, активным ра¬
створением под воздействием гумусовых кислот органоминераль¬
ных соединений, а во-вторых, большим количеством осадков,
способствующих интенсивному перемещению растворенных со¬
единений и ила вниз по профилю почвы. Однако интенсивность
растворения почвенных соединений и глубина их вымывания за¬
висят от наличия карбонатов кальция в почвенном профиле.
Четвертый процесс почвообразования — выщелачивание. Про¬
цесс обеднения почвенных горизонтов химическими элементами
(прежде всего солями, карбонатами кальция) в результате их ра¬
створения и выноса нисходящими токами влаги.
В лесостепи по мере развития травянистой растительности,
большего поступления органического материала в почву, увеличе¬
ния доли гуминовых кислот лессиваж ослабевает и замещается
выщелачиванием. Выщелачивание может привести к выносу кар¬
бонатов кальция за пределы почвенного профиля. В серых лесных
почвах нисходящий ток влаги, вымывая карбонаты кальция, опре¬
деляет мощность почвенного профиля.
В черноземе оподзоленном процессы лессиважа и выщелачива¬
ния обусловливают появление карбонатов кальция только в мате¬
ринской породе. Профиль чернозема выщелоченного сформиро¬
ван в результате вымывания карбонатов. Карбонаты кальция на¬
ходятся за пределами профиля, что служит одним из важнейших
диагностических признаков.
В материнской породе может отмечаться два максимума скоп¬
ления кальция. Первый — сразу же за линией вскипания в почво¬
258
образующей породе, второй —через 1,5—2 м, что является след¬
ствием периодически промывного водного режима. Вымывание
карбонатов нисходящими токами влаги приводит к диспергации и
разрушению структурных отдельностей в почве. Это способствует
увеличению плотности сложения минеральных частиц. В резуль¬
тате происходят оглинение средней и нижней частей профиля, об¬
разование уплотненных слоев, характеризующихся высокой
объемной массой и ореховато-призматической структурой. Для
черноземов типичных характерно выщелачивание карбонатов, ко¬
торое имеет сезонный характер (весной, осенью) и не достигает
материнской породы.
В лесостепи процесс выщелачивания сопряжен с рядом осо¬
бенностей:
выщелачивание карбонатов ослабевает при утяжелении грану¬
лометрического состава карбонатного горизонта, что уменьшает
фильтрацию влаги в глубь почвогрунта;
выщелачивание кальция сопровождается увеличением мощно¬
сти гумусовых горизонтов и всего профиля при уменьшении в них
содержания гумуса;
при изменении гидротермического режима выщелоченных
почв наблюдается подтягивание карбонатов вверх по профилю,
сглаживание различий между черноземами выщелоченными и ти¬
пичными.
Пятым процессом почвообразования, который наблюдается в
лесостепи и определяет облик большинства типов почв, является
окарбоначивание. Это процесс вторичной аккумуляции карбоната
кальция при отложении его почвенными водами, насыщенными
карбонатом. Он протекает не во всех почвах лесостепи. Водно-
1срмический режим лесостепи сформировал в материнской поро¬
де карбонатные отложения в форме журавчиков. Новообразован¬
ные формы выделения карбонатов характеризуются наличием
нсевдомицелия, бесформенных пятен, мучнистых скоплений.
Для серых лесных почв характерно преобладание старых форм
карбонатов в виде журавчиков, трубочек. Новообразованные кар¬
бонаты начинают появляться в черноземах оподзоленных в мате¬
ринской породе. В черноземах типичных они определяют про¬
филь почвы, поднимаясь нередко до гумусово-аккумулятивного
горизонта.
Наличие карбонатов, особенно их новообразованных форм,
Определяет интенсивность и характер гумусонакопления, важней¬
шие агрофизические и физико-химические свойства.
Процесс окарбоначивания в лесостепи имеет ряд особеннос¬
тей:
дли серых лесных почв характерно наличие глубинного окарбо-
НН'Ншании материнской породы, которая выступает в качестве ог-
рммичииающего условия развития лессиважа;
окарбоначивание в-лесостепи имеет максимальную амплитуду;
259
при использовании в пашне серых лесных почв и черноземов
оподзоленных может происходить подтягивание по капиллярам к
поверхности растворов с карбонатами кальция, наблюдается так
называемая реградация (проградирование), или вторичное окар-
боначивание оподзоленных почв, что приводит к разрыхлению
уплотненных горизонтов, усилению закрепления гумуса, усредне¬
нию реакции почвенного раствора. Такие почвы называют регра-
дированными или проградированными.
Сочетание процессов гумусонакопления, оподзоливания, лес¬
сиважа, выщелачивания, окарбоначивания, характерных для лесо¬
степной зоны, обусловило все разнообразие зональных лесостеп¬
ных почв.
19.3. СТРОЕНИЕ ПРОФИЛЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ
К зональным почвам лесостепи относятся серые лесные почвы,
черноземы оподзоленные, выщелоченные и типичные.
Генетический профиль серых лесных почв характеризуется
четким разделением на зоны выноса ила, гидроксидов и зону их
накопления. В верхнем, небольшом по мощности горизонте от¬
мечается аккумуляция органического вещества. В серых лесных
почвах нет чисто элювиального (подзолистого) горизонта, в нем
всегда присутствует гумус, поэтому в серых лесных почвах вы¬
деляются гумусово-элювиальный и элювиально-иллювиальный
горизонты.
Поглощающий комплекс серых лесных почв больше насыщен
основаниями, чем дерново-подзолистых почв, а материнская по¬
рода в большинстве случаев карбонатная и затронута процессом
иллювиирования. Серые лесные почвы подразделяют на подтипы:
светло-серые, серые и темно-серые.
Светло-серые лесные почвы. Характеризуются плитчатой струк¬
турой гумусово-элювиального горизонта, плотным иллювиальным
горизонтом с призматической структурой и четкой коллоидной
лакировкой по граням структурных отдельностей. Карбонатный
горизонт может отсутствовать.
Профиль светло-серых почв имеет следующее строение:
А О А А Ю д о 25 т>40 135
А1 10 —А1 а2 25 ““ а2ь 40 ^85 135 “ | >
Ai — биогенный гумусово-аккумулятивный горизонт мощностью 7— 10 см, состо¬
ит из лесной подстилки мощностью от 1—2 до 5 см и слоя дернины мощностью
2—5 см, темноокрашенный, структура комковатая; отделить корни от почвы труд¬
но; элювиирован; AtA2 — гумусово-элювиальный горизонт мощностью 8—15 см в
целинных и 26—28 см в освоенных почвах, светло-серый, белесоватый, обеднен
илом, гидроксидами железа и алюминия, слабо уплотнен, структура комковато¬
плитчатая, отмечается присыпка Si02, переход ясный; А2В — элювиально-иллю¬
виальный горизонт мощностью 8—15 см в целинных и 1—2 см в пахотных почвах,
260
иур<жато-серый, неравномерно гумусирован, уплотнен, структура тонкоплитча-
1.1И, мслкоореховатая, обязательно наличие обильной кремнеземистой присыпки,
переход ясный; В - иллювиальный горизонт по степени выраженности морфоло-
шческих признаков может быть разделен на несколько горизонтов: Вь В2 и т. д.,
мощность горизонта 55—85 см, красно-бурый, плотный, структура призмовидно-
нреховатая, призматическая с коллоидной лакировкой по граням структурных от-
/п*)1Ы!остей, наблюдается присыпка Si02, переход постепенный; ВС — переходный
» материнской породе мощностью от 15—25 до 60 см, красно-бурый, уплотнен¬
ный, структура призмовидно-комковатая со слабовыраженными коллоидными
натеками. Возможно выделение горизонта слабоиллювиированной материнской
породы ВС вследствие коллоидных натеков, переход к материнской породе уста-
пап пи вается обычно по границе вскипания карбонатов от НС1; Ск — почвообразу-
нмилм порода —лёсс, лёссовидный суглинок, карбонаты в форме прожилок, псев-
мпмп целия и журавчиков.
Светло-серые почвы легкого гранулометрического состава от¬
нимаются рыхлым сложением, призмовидной структурой иллюви-
<!нi.iioro горизонта, значительно меньшим количеством гумуса в
игрхиих горизонтах.
Серые лесные почвы. Обладают более темной окраской гумусо-
мо плювиального горизонта за счет большого количества накоп-
<114 того органического вещества, менее выраженной дифферен¬
циацией профиля. В гумусово-элювиальном горизонте отсутству¬
ем ело и сто-плитчатая структура, менее обильна кремнеземистая
присыпка.
11рофиль серых лесных почв имеет следующее строение:
д О д д 17 д D 30 Г}60 Ti/^llO 140
А1 17“А1А2 30 ~А21560“'15110'“Ь,-140“'-к I >
Д| биогенный гумусово-аккумулятивный горизонт мощностью 7—20см, состо-
HI in чееной подстилки и дернины, темноокрашенный, комковатый; элювииро-
нпн, АД? — гумусово-элювиальный горизонт мощностью 15—30 см, в целинных
iwpiiamax тсмновато-серый с белесоватым оттенком из-за присыпки Si02, струк-
I Vjni мг прочно зернисто-мелкокомковатая с плитчатым делением, слабоуплотнен-
нм11, оОедпен илом, гидроксидами железа и алюминия, переход ясный; А2В —
инпииалыю-иллювиальный горизонт мощностью 15—35 см, грязно-бурый, не-
иимномерпо гумусирован, пятнистый, с затеканием гумуса, белесыми пятнами
PilOj, плотный, структура крупноореховатая, по граням слабая красно-бурая лаки-
ринка, переход постепенный; В — иллювиальный горизонт мощностью 40—60 см,
Ьрнгпо Оурый, плотный, структура призмовидно-ореховатая, с коллоидной лаки-
рнмкиЦ, присыпкой Si02, переход постепенный; ВС — переходный к материнской
Мнрпмг мощностью 15—35 см, красно-бурый, уплотненный, структура призмовид-
мн м»мкоиатая с коллоидными натеками. Возможно подразделение горизонта на
ннымычо переходных горизонтов по степени иллювиирования материнской по-
переход ясный по линии вскипания карбонатов; Ск — почвообразующая
ИйрПонагнам порода, лёсс, лёссовидный суглинок.
Томно-серые лесные почвы. Характеризуются значительной ак¬
кумуляцией органического вещества, меньшей степенью проявле¬
нии дифференциации профиля по элювиально-иллювиальному
Тину, слабокислой реакцией почвенного раствора. В целинных
TfMiiu серых почвах лесная подстилка часто отсутствует, возраста-
рг шичпше карбонатов.
261
Профиль темно-серых лесных почв имеет следующее строение:
А О а ^ АТ*32 т> 60 С* 125
А1 4 “А 32 — 60 —100 —Ы-125 — '-к | >
Ai — биогенный гумусово-аккумулятивный горизонт мощностью 2—4 см, состоит
из дернины, темноокрашенный, комковатый, А —гумусовый элювиированный
горизонт мощностью от 24—30 до 37 см, темно-серый, с белесой присыпкой Si02,
уплотнен, структура пороховато-комковатая, с горизонтальной делимостью, пере¬
ход ясный, АВ — гумусово-иллювиальный горизонт мощностью 30—35 см, темно¬
вато-серовато-бурый с белесой присыпкой Si02, плотный, структура комковато-
ореховатая, отмечаются червороины, переход ясный; В — иллювиальный гори¬
зонт мощностью 30—50 см, красно-бурый, плотный, структура призмовидно-оре-
ховатая, с коллоидной лакировкой, присыпкой Si02, переход постепенный;
ВС — переходный к материнской породе мощностью 15—20 см, красно-бурый,
уплотненный, структура призмовидно-комковатая, затеки коллоидов Возможно
выделение нескольких горизонтов по степени выраженности оподзоливания, пе¬
реход ясный по линии размещения карбонатов, Ск — почвообразующая карбо¬
натная порода, лесс, лессовидный суглинок
Развитие темно-серых почв на некарбонатных породах незна¬
чительно изменяет описанные морфологические и диагностичес¬
кие признаки.
Серые лесные освоенные почвы. Наибольшего изменения ди¬
агностические морфологические признаки претерпевают в про¬
цессе сельскохозяйственного использования серых лесных почв.
Поэтому на уровне подтипа выделены светло-серые лесные осво¬
енные, светло-серые лесные окультуренные, серые лесные осво¬
енные и темно-серые лесные освоенные почвы.
Для этих почв характерны увеличение мощности верхнего гу¬
мусово-элювиального горизонта на глубину обработки, исчезно¬
вение биогенного гумусово-аккумулятивного горизонта, распыле¬
ние структуры, уменьшение содержания гумуса в горизонте AiA2.
Генетические горизонты, расположенные глубже (25—30 см),
претерпевают незначительные морфологические изменения.
Уменьшается мощность элювиально-иллювиального горизонта,
изменяются физико-химические и агрохимические показатели
почв.
Серые лесные глеевые почвы. Серые лесные почвы, располо¬
женные в западинах, на слабодренированных водоразделах, в
нижней части склонов при высоком залегании грунтовых вод, а
также при наличии водоупоров подвержены переувлажнению и
нередко оглеению, формируя тип серых лесных глеевых почв.
Серые лесные глеевые почвы подразделяют на подтипы: серые
лесные поверхностно-глееватые (поверхностно-луговатые), серые
лесные грунтово-глееватые, серые лесные грунтово-глеевые. Глав¬
ный диагностический признак этих почв — оглеение.
Серые лесные поверхностно-глееватые
почвы. Характеризуются признаком оглеения в гумусово-элю-
виальном горизонте либо по всему профилю отмечаются сизова¬
тые и охристые пятна, марганцовисто-железистые конкреции.
262
Серые лесные грунтово-глееватые п о ч-
II ы. Оглеены в нижней части профиля ниже иллювиального го¬
ризонта, где появляются ржавые примазки, железистые дробови-
п ы, сизые пятна.
Серые лесные грунтово-глеевые почвы.
Обладают мощным гумусово-элювиальным горизонтом (40—50 см),
оглеение отмечается в иллювиальном горизонте в форме ржавых,
сизых пятен, примазок, дробовин. С глубиной оглеение усилива¬
ется. Возможно оглеение всего профиля почвы.
Черноземы. К ним относятся темноокрашенные высокогумуси-
рованные почвы, не имеющие признаков современного переув¬
лажнения.
Генетический профиль черноземов лесостепи характеризуется
мощным гумусово-аккумулятивным горизонтом, отсутствием пе¬
рераспределения ила, гидроксидов железа и алюминия по профи¬
лю почвы, постепенным снижением гумусированности к материн¬
ской породе и неизмененной почвообразующей, как правило,
карбонатной породой.
Черноземы лесостепи подразделяют на подтипы: черноземы
оиодзоленные, черноземы выщелоченные, черноземы типичные.
Черноземы оподзоленные. Наиболее близки к
темно-серым почвам, так как характеризуются слабой дифферен¬
циацией профиля по элювиально-иллювиальному типу. Для них
характерно наличие кремнеземистой присыпки в нижней части
гумусово-аккумулятивного горизонта, отмечаются затеки глины,
ила, гидроксидов железа.
Профиль чернозема оподзоленного имеет следы интенсивной
жизнедеятельности почвенной зоофауны и характеризуется следу¬
ющим строением:
А 0 дт>40 д 70 г 120
Л. 4Q— /Ш70— И120 — '-'к I >
Л гумусовый, слабоэлювиированный мощностью 35—45 см, темно-серый с бе¬
лесой кремнеземистой присыпкой, уплотнен, структура комковато-зернисто-оре-
хоиптая, у пахотных почв пороховато-комковатая, переход постепенный; АВ —
верхний переходный мощностью 30—40 см, темно-серый с буроватым Оттенком,
«либо иллювиирован, уплотненный, структура мелкоореховато-комковатая, с на¬
петом Si02, переход постепенный; В — нижний переходный мощностью 50—
75 см, темновато-палево-бурый, иллювиирован, плотный, структура крупнооре-
кожмо-призмовидная, по структурным отдельностям бурая коллоидная лакировка
(Kj<)i), в нижней части кротовины, переход волнистый; Ск — материнская поро¬
ди, буровато-палевый лёсс или лёссовидный суглинок.
II черноземах оподзоленных возможно выделение горизонта
иллювиированной материнской породы.
Черноземы выщелоченные. Характеризуются от¬
сутствием карбонатов в почвенном профиле. Дифференциация
профиля на зоны вымывания и вмывания не имеет строгого мор¬
фологического подтверждения, отмечается некоторое осветление
263
нижней части гумусово-аккумулятивного горизонта (слабое элю-
виирование), а для переходных горизонтов характерна ореховатая
и призмовидно-комковатая структура (слабое иллювиирование).
Главный диагностический признак — глубина вскипания карбона¬
тов от НС1 (в материнской породе).
Профиль черноземов выщелоченных имеет следующее строе¬
ние:
А О АР 40 Т}85 с* 126
А40 — АЬ85— Ь126 — Чс I >
А —гумусовый со слабыми признаками элювиированности, темно-серый, уплот¬
ненный, структура комковато-зернистая, в пахотных почвах пороховато-комкова¬
тая, возможна незначительная кремнеземистая присыпка, переход ясный; АВ —
верхний переходный горизонт со слабыми признаками иллювиированности мощ¬
ностью 30—45 см, темно-серый с бурым оттенком, уплотненный, структура орехо-
вато-комковатая, отмечаются слабозаметные натеки R2O3, встречаются
кротовины, переход волнистый; В — нижний переходный горизонт мощностью от
20—30 до 60 см, грязновато-бурый, пятнистый, плотный, структура призмовидно-
комковатая, слабые натеки ила, R2O3, кротовины, переход волнистый; Ск —мате¬
ринская порода, буровато-палевый карбонатный лесс или лессовидный суглинок.
Черноземы типичные. Отличаются наиболее четко
выраженными морфологическими признаками черноземообразо-
вания. Это накопление гумуса, биофильных элементов в верхней
полуметровой толще, неглубокое залегание карбонатов, отсут¬
ствие перераспределения коллоидов по профилю.
Профиль черноземов типичных имеет следующее строение:
А ^ АР 46 т> 86 р/'-ч 110 135
А 46— АЬК 86~ЬК 110— 135"“^КХ >
А — гумусово-аккумулятивный горизонт мощностью 40—45 см, темно-серый, рых¬
лый, зернистый, пороховато-комковатый при обработке, встречаются червороины,
переход постепенный; АВк — верхний переходный горизонт мощностью 40—45 см,
темно-серый с буроватым оттенком, слабо уплотнен, структура крупнозернистая,
карбонаты в форме плесени, обычно с середины горизонта обильны по ходам чер¬
вей, переход постепенный; Вк — переходный горизонт мощностью 25—35 см, тем-
но-серый с бурым оттенком, уплотненный, структура крупнозернисто-комковатая,
карбонаты в форме плесени, часты кротовины, возможно разделение данного гори¬
зонта на несколько горизонтов по степени гумусированности, переход постепен¬
ный; ВСк — нижний переходный горизонт мощностью 20 — 60 см, грязно-палевый,
неравномерно гумусирован, уплотнен, непрочнокомковатый, часты кротовины,
карбонаты в форме плесени, переход волнистый; Ск — почвообразующая порода,
буровато-палевый карбонатный лёсс или лёссовидный суглинок.
Среди черноземных почв в условиях избыточного увлажнения,
которые могут возникать в результате скопления влаги поверхнос¬
тного стока в западинах, у подножия склонов или при высоком
уровне грунтовых вод (сезонная верховодка на глубине 3—7 м),
формируется новый тип почв — лугово-черноземные почвы.
Лугово-черноземные почвы. Наибольшее распространение дан¬
ные почвы имеют в лесостепной зоне. Это полугидроморфные
264
аналоги черноземов. Морфологическое строение лугово-черно¬
земных почв сходно с черноземами. Отличительными признаками
являются оглеение в нижней части профиля и повышенное содер¬
жание органического вещества.
Особенность лугово-черноземных почв — периодическое ис¬
чезновение признаков глееватости в сухие периоды года. Поэтому
для установления ареала лугово-черноземных почв необходимо
учитывать условия рельефа, характер гидрологического режима
территории.
Учитывая различия водного питания и выраженности оглее-
пия, выделяют два подтипа — луговато-черноземные
почвы, характеризующиеся глубинным (2—3 м) неустойчивым
оглеением, и лугово-черноземные почвы, характе¬
ризующиеся устойчивым оглеением нижней части профиля.
Разделение на роды и виды осуществляют по критериям, ана¬
логичным для черноземов.
Почвы лесостепи, расположенные на огромном пространстве
1'ироазиатского материка, подразделяются на фациальном уров¬
не. Фациальные различия обусловлены климатическими особен¬
ностями территории. Чем больше тепла поступает на поверхность
почвы, тем теплее фация. В теплых слабо (кратковременно) про¬
мерзающих фациях лесостепи при однотипности почвообразую¬
щей породы, рельефа и растительности происходит возрастание
мощности гумусового и гумусово-элювиального горизонтов, свя¬
занное с уменьшением в них гумуса.
В теплых фациях усиливается оподзоливание верхних горизон¬
тов почв, что проявляется в накоплении фульвокислот и обедне¬
нии илистыми частицами.
Для черноземов характерно поднятие карбонатов, что усилива-
ет процесс гумусонакопления.
Основные агрогенетические характеристики серых лесных
ночи и черноземов представлены в таблице 35.
Подтипы черноземов подразделяют на роды, краткое описание
которых приведено ниже.
Обычные — формируются на рыхлых однородных мелкоземис-
тых, умеренно карбонатных, в основном суглинистых породах; вы¬
деляют во всех подтипах черноземов, при определении почвы на-
таиие рода опускают; приведенные ранее описания черноземов
соответствуют данному роду.
Слабодифференцированные — формируются на песчаных и су¬
песчаных породах, отличаются неясными границами генетических
I ори зонтов, слабо (нетипично) выраженными морфологическими
признаками, высокой водопроницаемостью и слабой поглоти-
нмп.ной способностью; установление принадлежности к опреде-
иопному подтипу бывает затруднительно.
Глубоковскипающие — вскипание наблюдается на большей глу-
(мше, чем в обычных родах черноземов.
265
35. Основные агрогенетические показатели почв лесостепи
*
II
Г5. M
S s
gl
о
a
с
ii
CN
CN
ON
со »n
«n
</
7
т
o'
I
т
7 7
to —Г
7
7
»о
CN
ON CN
Л ro
40
и
о
О
o' ~
—Г
*-T
§
X
a
с
£
о
e?
on
о о
т о
ГЧ CN
I I
О о
о ю
CN —•
05
X
<Л
о.
х
о
U
05
X
rt
О.
X
О
U
Я I 8
1^0
255
0
1
О
ON '
I
О о
m ю
CN CN
О О
тг Tj-
ю
. TJ*
I I
о —<
Я *
™ a g I 7
>< 5о Д
2 °
Ю
2 о
U
н
>>
ш
I
I
о?
§•£11
g <L> О О
со
3
X
<L>
Э
J- 2
ез
Я
40 Г<
I I
го
гч
Л
I
ГГ
о
to
u->
WO
О
О
<N
1
CN
I
I
CN
|
со
1
CN
1
W-J
1
*r>
1
О
1
О
1
О
1
—(
CN
CN
—*
ОО 04
I I
•П VO
05
2
о VO о
>1 S о,
Си о С
w а> о
ж X О.
Ч Ч и
<и й> И
О, О. 13
и и и
05
3
О
S
05 ^ Н
I
Я
«
0)
3
X
о
«и
4
§ 3
л CQ
Ои Т
Л О
U с
X
л 5
о U
а>
3
о
са
о
О
О S
о ю
£ s
Оц и
«и
X X
п В?
о. о. а>
и и и
£
I
о
<D о
3 £
& 5
и g
оо
I ’
t-*
05
ей
*
О к
а а
s *
Ю О
5 о
о >»
о л
5 я
з|Э
8 § я-
о го U
0)
3
X
X
<и
о
оо
*
о
л
§
> О.
>,
S
о.
с
® я
з £
§■ 8
и Й
266
Оч
Л *
Ё. £
х а>
О
U
1ё
о
U
о
о
О
СЧ
О
о
СП
1
оо
1
Б
СЧ
А 1
1
1
о
1
о
X
1
о
о
г-
in
—н
о
о
о
о
о о
in
*о
lo
о
т <n
1
1
1
СЧ
1
| г
1
о
I
о
1
о
1
о
1 1
о О
СЧ
CN
СЧ
СЧ
СЧ о
V
о
т
v>
0
1
О
о
V
3
X
I
3
о
св
X
I
CN
m гп
I I
СЧ СЧ
5
6
н
£
I
3
I
и
в
3
ё
X
СЧ
I
о
СЧ
л
о
"3"
о
о
о
' д
I
г-1
SS.
и
и
3
X
X
о?
I
I
I
а,
§
с
<1>
X
Й О
Си ПС
« н
*
о
Н
Й g
Ш Е
V д ^ Ю L ffl L О
Q л ^ О * О * 1)
та ^ 2 а-> ^ ^ ^
'J С X е О. е а U
") 1—> Ux и* I—*
CD
3
X
и
<1>
4 <0
<и 3
3 «
О. а>
as
о
>»
о.
<и
X
9
Си
U
о ,
т,
tn
к
<л
и
о
а
х ^
ю 3-
s а
о с
! <и о
х 5.
Й а>
&> ез
О, и
U U
о
7
г-
К
2
U
>>
$2 S*
о £
е &
5 О
| о 5S 1 о *
8 п л g ч л
!|i|н
|§s|ss
s
<D
ГО
о
X
Л
S *
и л
го
О
X
Q.
<D
ЙГ
С
С
а
о
X
0
1
*
X
3
X
X
I
о
5
о
с
+
ж
о?
§
п
267
** Накопление ила в переходном горизонте относительно гумусово-аккумулированного.
Бескарбонатные — формируются на бескарбонатных, обеднен¬
ных кальцием (< 1 %) породах; вскипание карбонатов и их выделе¬
ния отсутствуют; верхние горизонты насыщены основаниями, с
глубиной реакция может стать слабокислой.
Карбонатные — характеризуются устойчивым вскипанием с по¬
верхности и наличием карбонатов по всему профилю; выделяют
среди черноземов типичных, среди оподзоленных и выщелочен¬
ных не встречаются.
Остаточно-карбонатные — развиваются на элювии (делювии —
элювии) карбонатных пород (мел, известняк, мергель и др.); вски¬
пают по всему профилю или с подпахотного слоя; в генетических
горизонтах присутствует обломочный карбонатный материал.
Карбонатные перерытые — характеризуются вскипанием карбо¬
натов, часто с поверхности, что обусловлено активной деятельнос¬
тью землероющих животных, перемещающих карбонатный слой и
придающих рыхлое неоднородное сложение почвенному профи¬
лю.
Солонцеватые — отличаются наличием в верхнем гумусовом
слое солонцеватого горизонта, содержащего обменного натрия бо¬
лее 5 % емкости поглощения.
Глубокосолонцеватые — характеризуются наличием солонцово¬
го горизонта в глубине профиля (под верхним собственно гумусо¬
вым горизонтом).
Остаточно-солонцеватые (безнатриевые) — характеризуются
четко выраженными морфологическими и физическими призна¬
ками солонцеватости при крайне низком (недостаточном для со-
лонцевания) содержании обменно-поглощенного натрия (менее
3 % емкости поглощения).
Осолоделые — характеризуются наличием белесой кремнеземи¬
стой присыпки в гумусовом горизонте, дифференциацией почвен¬
ного профиля по содержанию ила, гидроксидов железа и алюми¬
ния.
Проградированные — отличаются от обычных родов оподзолен¬
ных и выщелоченных черноземов полной насыщенностью осно¬
ваниями, карбонатностью профиля при одновременном четко вы¬
раженном перераспределении илистого материала и гидроксидов
железа и алюминия в профиле по подзолистому типу почвообра¬
зования; формируются в результате вторичного окарбоначивания.
Остаточно-луговатые — обнаруживают признаки луговости,
оставшиеся от бывшего гидроморфного увлажнения черноземов,
расположенных на древних речных террасах («террасовые» черно¬
земы).
Глубинно-глееватые — формируются на двучленных слоистых
отложениях и в условиях длительной сохранности глубинной зим¬
ней мерзлоты.
Щелъные — развиваются на очень плотных, слитых иловато¬
глинистых породах в условиях резко-континентального климата,
268
характеризуются глубокими трещинами и плотным сложением,
ныделяют иногда как черноземы языковатые.
Слитые — формируются на тяжелых иловато-глинистых поро¬
дах и имеют исключительно плотное слитое сложение переходно¬
го горизонта.
Неполноразвитые — характеризуются слаборазвитым неполным
профилем; это либо молодые почвы, либо формирующиеся на
чрящево-щебнистых и сильноскелетных породах.
Подразделение черноземов на виды проводят по содержанию
гумуса и мощности гумусового слоя. По содержанию гумуса выде¬
ляют тучные — более 9 %, среднегумусовые — 6—9 %, малогумусо-
ные — 4—6 % и слабогумусированные — менее 4 %. По мощности
гумусового слоя — сверхмощные (более 120 см), мощные (80—
120 см), среднемощные (40—80 см), маломощные (25—40 см),
очень маломощные (менее 25 см).
Особенности классификации почв лесостепи. Классификацию
почв лесостепи проводят на основании стабильных генетических
признаков, а также приобретенных в процессе сельскохозяйствен¬
ного использования почв новых агрогенетических показателей.
Светло-серые и серые лесные почвы характеризуются кислой
реакцией среды в верхних горизонтах и преобладанием фульвокис-
иот, содержание которых в глубь по профилю снижается. Емкость
поглощения в светло-серых почвах составляет 14—18 мг • экв/100 г
почвы, в серых лесных — 18—30 мг • экв/100 г почвы. В иллюви¬
альном горизонте емкость поглощения заметно возрастает, что
епизано с обогащением данного слоя илистыми частицами. Агро¬
физические свойства этих почв неудовлетворительны: слабая струк¬
турность, распыленность, низкая водопрочность агрегатов в гуму¬
сово-элювиальном горизонте.
Серые лесные глеевые почвы характеризуются меньшей диф¬
ференциацией профиля по сравнению с неоглеенными, большим
содержанием органического вещества, преобладанием гуминовых
кислот, связанных с кальцием, большей насыщенностью основа¬
ниями почвенного поглощающего комплекса.
В темно-серых лесных почвах накапливается больше гумуса и
тога, что свидетельствует о более интенсивном развитии дерно-
ного процесса. В составе гумуса преобладают гуминовые кислоты.
Черноземы оподзоленные характеризуются наличием бескарбо-
иа гпого слоя между гумусовым горизонтом и карбонатным горизон¬
том иллювиированной материнской карбонатной породы, обильной
кремнеземистой присыпкой в гумусовом и переходных горизонтах.
11лГ>людаются обеднение верхней части профиля гидроксидами же¬
не ia и алюминия и некоторое накопление их в переходном иллювии-
(мишнном горизонте. Отмечается также накопление илистой фрак¬
ции, что вызвано не столько вымыванием илистых частиц из верхних
три зонтов, сколько образованием высокодисперсного материала на
месте в результате разрушения первичных минералов.
269
Реакция верхних горизонтов слабокислая — pH 5,5—6,5, ем¬
кость поглощения 30—45 мг • экв/100 г почвы и зависит в основ¬
ном от гранулометрического состава. Коллоидный комплекс на¬
сыщен основаниями только в переходном иллювиированном го¬
ризонте, возможно содержание 2—3 % обменного водорода.
Черноземы выщелоченные имеют близкую к нейтральной ре¬
акцию почвенного раствора, отмечается преобладание гуминовых
кислот над фульвокислотами (Сг к: Сф к= 1,5—2). Характеризуют¬
ся высокой емкостью поглощения (до 50 мг ■ экв/100 г почвы), ко¬
торая уменьшается (до 50 %) в нижележащих горизонтах. Колло¬
идный комплекс практически полностью насыщен основаниями.
Однако отмечается обедненность гидроксидами железа, алюми¬
ния и илом верхней части гумусового горизонта (в пределах 10—
15%).
Чернозем типичный имеет стабильные характеристики по про¬
филю. Колебание валового состава связано с пестротой почвооб¬
разующих пород. Реакция почв близка к нейтральной (pH 6,5—7),
в карбонатных горизонтах слабощелочная. Содержание гумуса
плавно снижается вниз по профилю при устойчивом преоблада¬
нии гуминовых кислот (Сг к: С* к = 2 и более). Емкость поглоще¬
ния высокая (35—60 мг • экв/100 г почвы) в гумусовом горизонте и
снижается с глубиной. Агрофизические параметры близки к опти¬
мальным.
19.4. АГРОНОМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
В процессе сельскохозяйственного использования почв лесо¬
степи происходят качественные изменения показателей, опреде¬
ляющих их агрономические свойства. Прежде всего снижается со¬
держание гумуса, начинается разрушение водопрочной структуры,
уменьшается емкость поглощения. Наибольшую опасность пред¬
ставляют эрозионные процессы, которые приводят к утрате верх¬
него плодородного слоя.
Рациональное использование пахотных земель сопряжено с
окультуриванием почв, что необходимо для повышения продук¬
тивности сельскохозяйственных угодий. По степени окультурен-
ности почвы лесостепи разделяют на три уровня. У черноземов
правильнее различать уровни плодородия, а не окультуренности,
так как даже высокоплодородные пахотные почвы по основным
агрономическим показателям не превосходят целинные аналоги.
Характеристики серых лесных почв изменяются положительно.
Низкий уровень плодородия присущ почвам, которые по своим
природным или приобретенным свойствам практически не подда¬
ются окультуриванию или деградировали. Их изменение требует
больших трудовых и финансовых затрат. Использование таких
почв в качестве пахотных нерационально. Низкому уровню гою-
270
/юродия серых лесных почв соответствуют так называемые осво¬
енные и деградированные пахотные земли.
Средний уровень окультуренности соответствует существую¬
щему состоянию почвенного плодородия лесостепных почв, т.е.
•кономически наиболее эффективен. Значения отдельных его по¬
казателей могут быть адекватны низкому или высокому уровню
окультуренности, но по урожайности (доходности) эти почвы от¬
мечают среднему уровню.
Высокий уровень окультуренности серых лесных почв и опти¬
мальный уровень плодородия черноземных почв соответствуют
наиболее высокому потенциальному уровню плодородия. Для оп¬
тимального уровня плодородия характерно отсутствие лимитиру¬
ющих продуктивность показателей почвы. Продуктивность зави¬
сит от погодно-климатических и социально-экономических усло-
пий. Изменение технологических приемов, внедрение новых сор¬
ит и видов растений приводят к изменению оптимальных
агрономических показателей почв.
Окультуривание и рациональное использование почв лесосте¬
пи предусматривает выполнение следующих условий:
улучшение агрофизических показателей, обусловленное накоп¬
лением гумуса в верхних слоях за счет гуминовых кислот, связан¬
ных с кальцием, при рациональной обработке пахотного слоя, в
иротивном случае происходит деградация;
накопление доступной растениям влаги в почвогрунте при
комплексной защите почв от эрозии, переводе поверхностного
пока во внутрипочвенный;
изменение реакции почвы и поддержание ее на оптимальном
уровне;
для черноземов — сохранение присущих целинным аналогам
гнойств, благоприятных для сельскохозяйственных культур.
Возделываемые в лесостепи культурные растения характеризу¬
ются высокой потребностью в питательных элементах, значитель¬
ным выносом питательных веществ Из корнеобитаемого слоя. Это
предполагает ежегодный возврат большого количества их в почву
для поддержания плодородия. Возделывание пропашных техни¬
ческих культур, занимающих до 30 % посевных площадей, на
фоне высокой микробиологической активности и меньшего по¬
ступления органического материала с пожнивными остатками в
почву усиливает минерализацию гумуса. Поэтому необходимы ре¬
гулярное внесение высоких доз органических удобрений, увеличе¬
ние посевных площадей, занятых однолетними и многолетними
I ранами.
Использование потенциально богатых почв в климатически
Плагоприятных для произрастания культурных растений условиях
иыдкигает главную задачу рационального использования почв ле¬
состепи: определение экологически безопасного уровня сельско-
чо I» йственного производства.
271
Светло-серые и серые лесные почвы. Одно из главных условий
эффективности окультуривания — технологические свойства почв.
Агрономическая характеристика светло-серой и серой лесной
почв, показатели, определяющие уровни их окультуренности, и
приемы, регулирующие почвенное плодородие, приведены в таб¬
лице 36. Опасность развития эрозионных процессов обусловлива¬
ет необходимость противоэрозионного обустройства территории.
Сокращение площади полей, длины гона, увеличение контурнос-
ти полей повышают затраты на обработку почв. Однако предот¬
вращение эрозии — одно из главных условий эффективного исполь¬
зования серых лесных почв. Проявление эродированное™ даже в
слабой степени означает, что вспашкой затрагивается верхняя
часть элювиально-иллювиального горизонта. Пахотный слой ста¬
новится более светлым с буроватым оттенком: запасы гумуса в нем
на 20—25 % ниже, чем в пахотном слое несмытых почв. Средне-
смытые почвы характеризуются выходом на поверхность иллюви¬
ального горизонта, что снижает их продуктивность на 50—70 %.
Для светло-серых лесных почв большое значение имеют пере¬
распределение илистого материала по профилю и гранулометри¬
ческий состав материнской и подстилающей породы. Наличие в
глубине профиля облегченного по гранулометрическому составу
слоя усиливает процессы лессиважа и выщелачивания, что затруд¬
няет окультуривание, а утяжеление по гранулометрическому со¬
ставу иллювиального горизонта способствует периодическому пе¬
реувлажнению гумусово-элювиальных горизонтов, развитию про¬
цессов оглеения. В этом случае отрицательное влияние на продук¬
тивность почв оказывают находящиеся в корнеобитаемом слое
подвижные формы алюминия и закисного железа, которые для
большинства сельскохозяйственных культур токсичны. Улучше¬
ние воздушного режима, внесение кальцийсодержащих соедине¬
ний позволяют снизить их негативное воздействие.
Окультуривание светло-серых и серых лесных почв, их рацио¬
нальное использование связано с углублением пахотного слоя, что
возможно только при увеличении содержания органического ве¬
щества (это особенно актуально для светло-серых почв).
Высокопродуктивные, плодородные серые лесные почвы долж¬
ны обеспечивать растения необходимым количеством влаги и од¬
новременно обладать благоприятным воздушным режимом: общая
пористость пахотного слоя не менее 50 %, а подпахотного 45 %.
Наличие плужной подошвы резко ухудшает водно-воздушный ре¬
жим, поэтому необходимо проводить регулярное рыхление подпа¬
хотного слоя.
В процессе механической обработки светло-серой и серой лес¬
ной почвы происходит уплотнение пахотного слоя, распыляется
структура, снижается содержание водопрочных агрегатов. При су¬
хом состоянии почвы образуется корка, при увлажнении ее верх¬
ний слой заплывает.
272
. Показатели уровня окультуренности и деградации светло-серой и серой лесной почв
р. л s ^
U -г CL 5
cf £ н зг со
Ogss^t
X § Си С В
§1ё§^
«в а
е-Ё
I&
I
OS _
S ^ м иа
1ЙяК
Sg&g
&1§1
н о о >.
J I о,-
So^S
£ £
Б £
о S
u 2
S&
5g
Я §
ев
U
О
С
I
5 го
X О
Я Е
О* о>
<и §
5 §
si
э|
о о.
и «
CD
О
а
(D
<и
3
х
X
*. О
H S
СЗ 05 со
D. S О
она
S к (Г>
4 S О К
и о.“ s
5 с s н
о о t W
ags
а> d - и
4SCc
я*
Л <u
* в
Л VO
X о
§1
3 3
со s
л &
IS
Я X
g э
CS
CN
Л
О
чо
V
о
V
I I
оо
X
2 ^
s го
х о
Й s
О. (U
go
I я
го
<D
S
X
<D
ш Г D ^
si*g
о Р*о Л
О лнса
о оо
CN ^ с*0
V АЛ
о оо
сп го
V V V
о
40
V
о
г-
V
§* л
S н
S4U
1е н
§ >>о
a s
о s <->
С* Л о
с xt;
го
О
PQ
О
X
1«
gi
Ч
CQ О*
II.
J|K
*> >. о
Он чН
к
о
5
О
X
н
о
5
>>
о
40
Л
о
40
Л
3S
о
*
о
(L)
зг
S
со
5
|is«i
Я 5 ^ 03
^ ^ ж И С
о. s си з
oo«J«
и 5
UO о *г>
—.40—1
V Л V
ООО
CN 40 CN
V Л V
I
О
о
40
Л
S
s
а>
о
5
s
о
X
1ЛО>П
^■40 CN
I I I
ото
CN^CN
ООО
CN 40 CN
V А V
А I—|
III
С 2 £
ччь
О Ч о
С S I
CQ 0Q %
о
273
I
i!
|oig;
i s S 11
ss«?
X X S !
о
oo
V
о
oo
I
о
о
о
VO
о
Ш
V
‘'I©
_н CN
A V
-< Tt
!
>25
3
JC
5
О
!
s:
о
Tj-
in
a
*г©
1
1П
1
—1 in
1 1
1
0
1
0
a*
1 !
<NO
in
ss
s
■8.
0
0
fr
*-н
0
co0
1
m
-T^
о
V
A V
о
« s
OS £
X ZS H
ffi cd О
igie
CQ "3
C( ^ /—4 CX
a§sg
P§ i
S* I 3
IfSsS
S x
A
Cs 2
„ S' C
о? o oa
s ex. —
x с S
Sos
^ O'0*?
о g CN ^
о о ^ o'
ja SA о
*>5§S
I 8 t s
ea
<s *
О H s § s
8 о x 2
|So*al
§*£ s 15 5
° g и О I о
g>£ 22 £ ®
и tu л “
S H О s 5 С
XM S X « -
o--i c о &<«
О I s « x Д g
x© sxsjg
pqOxcq s ан
a
3
5
Q
8
bi
О
s;
2S
2S
I
s.
es-ei
§ §§-!
eofcS
*n о m _
Л " •'fO
** * O w
V V V v
(SOO
J.v\A*
^r
Т'ДГА
A <0 A
тг
0^*0 »n
»n со —Г oo
I I I I
OO^ro rf
РПоГ -H
оосч
rn гм" —Г in
О 3S
§ 3
5 s
о
II
!i3
Щ
6 о о
Ч> С
«г
1 -в-<D u
:ОЧО
* О \
u3s
W
u5
§s
So
s £
§1
. о С
*s§
О c c
>> ffl «
2
>»
274
Фосфор подвижный, 3—5 5—8 >8 3—5 <3 Внесение 100—140 кг/га
мг/100 г почвы фосфорных удобрений для
увеличения содержания Р2О5
на 1 мг в 100 г почвы
V
SO
A
О
1П
V
00
V
О
V
i
10
о
о
«п
40
40
1
чо
1
CN
I
ГЧ
|
О
1
1
^г
1
о
1
ОО
1
Яч
го
I/o
cf
о*
<D
VO
СЭ
40~
й»
X
О.
О
о\
А
«П
CN
А
тГ
О
3
0
1
f
I
I
а
о
г-
I
о
чо
о
CN
I
ОО
о
5
5
0
1
а
с
§
с
сэ
in
1П
Tf4
о
in
о
s:
©
о
in
as
4сГ
1
«о
in
1
I
1
*n
СЛ
1
о
CN
1
о
8
a*
1
in
Tf-4
4:
CO
ОО
CN
<\J
ГО
о
§
tl
<э
ГО
I
Л
С
о я
СО л
О Q
О О
S5
5 s
* X
I
о
s:
3
§
at
5
q
§■
a:
!
§
0
з
a
1
о
£
о
I
40
о
X
cx
X
rt
A S
X ж
gg
Д§
>» n
275
Зерновые культуры 1,4—1,6 2,3—3,0 4,2—5,0 1,0—1,5 <1,0 Комплекс приемов, повы-
Гибель посевов, % общей 5—10 <5 15—30 >30 шающих плодородие почв
Внесение органических удобрений и кальцийсодержащих со¬
единений усиливает процесс гумусонакопления. В пахотном и
подпахотном слоях накапливается органическое вещество, увели¬
чивается содержание гуминовых кислот, связанных с кальцием. В
пахотных почвах, как и в целинных, развиваются процессы лесси¬
важа и выщелачивания, что обусловливает перемещение гумино¬
вых кислот в подпахотный слой, способствует выравниванию со¬
держания гумуса в пахотном и подпахотном слоях почвы. Повы¬
шение плодородия почв также связано с резким увеличением со¬
держания в пахотном слое питательных элементов: азота,
фосфора, калия. Эффективность использования доступных расте¬
ниям питательных веществ возрастает при нейтральной реакции
почвы. По мере окультуривания различия пахотного и подпахот¬
ного слоев по этому признаку сглаживаются
Увеличение емкости поглощения, степени насыщенности ос¬
нованиями пахотного и подпахотного слоев, уменьшение гидро¬
литической кислотности — обязательное условие повышения пло¬
дородия светло-серых и серых лесных почв. Такие изменения в
поглощающем комплексе почв происходят постепенно при воз¬
врате в пахотный слой вымытых илистых частиц, обогащении его
органическим веществом и минеральными дисперсными частица¬
ми, увеличении обменно-поглощенного кальция.
При окультуривании серых лесных почв процесс гумусонакоп¬
ления сдерживает развитие лессиважа, который в целинных и ос¬
военных пахотных почвах преобладает. Земледельческое исполь¬
зование почв, при котором отмечается отрицательный баланс гу¬
муса, кальция, макроэлементов, обусловливает их деградацию.
Биологические свойства светло-серых и серых лесных почв
также имеют принципиальное значение при их окультуривании и
повышении плодородия. При окультуривании изменяется харак¬
тер микробиологической деятельности: усиливается гумификация
поступающего органического вещества по отношению к темпам
его минерализации. В улучшении питательного режима этих почв
важную роль играет обеспеченность растений азотом. В целинных
и освоенных светло-серых и серых лесных почвах отмечается низ- ;
кая нитрификационная способность, накапливаемые нитратные
формы азота быстро вымываются из верхних слоев. При окульту¬
ривании нитрификационная способность почв возрастает, в ре-
зультате улучшается питательный режим.
Количество осадков, выпадающих в лесостепной зоне, способ¬
ствует лессиважу и выщелачиванию органических и минеральных
веществ, что во многом определяет уровень деградации обрабаты¬
ваемых почв. Слабая дренированность территории, утяжеление
гранулометрического состава иллювиального горизонта приводят
к периодическому или устойчивому переувлажнению материнс¬
кой породы и почвенного профиля, развитию процессов оглее- .
ния.
276
Оглеение серых лесных почв оказывает неоднородное влияние
па их продуктивность: может как повышать ее, стабилизируя вод¬
ный режим, увеличивая количество доступной влаги в глееватых
почвах, так и снижать, ухудшая воздушный и токсикозный режи¬
мы в глеевых и поверхностно-оглеенных почвах.
В зависимости от причин, обусловливающих избыточное ув¬
лажнение почв, применяют различные мелиоративные приемы.
Рациональное использование пахотных почв основано на росте
их продуктивности. Увеличение урожайности сельскохозяйствен¬
ных культур связано с организационными и технологическими
приемами, но основывается на оптимизации агропочвенных пока¬
зателей.
Темно-серые лесные почвы и черноземы оподзоленные. Агроно¬
мические свойства этих почв близки, а по мере окультуривания
генетические различия между ними сглаживаются (табл. 37), тех¬
нологические свойства благоприятны.
Уменьшение площади полей, увеличение их контурности дол¬
жны быть связаны с противоэрозионным обустройством террито¬
рии. Развитие эрозионных процессов приводит к значительному
снижению продуктивности пашни (до 50 %) и обусловливает вве¬
дение на смытых почвах специальных почвозащитных севооборо¬
тов. На несмытых почвах мощность пахотного слоя не лимитирует
урожайность, но по мере усиления эрозионной деградации мощ¬
ность гумусированного слоя становится одним из факторов, влия¬
ющих на продуктивность. Уменьшение его мощности приводит к
снижению продуктивности на 10—30% по сравнению с полно¬
профильными почвами.
Гранулометрический состав пахотного слоя имеет большее зна¬
чение для формирования уровня плодородия, чем распределение
илистой фракции по профилю почвы. Для произрастания сельс¬
кохозяйственных культур наиболее благоприятны средне- и тяже¬
лосуглинистые почвы. При более легком гранулометрическом со¬
ставе нижележащих слоев материнской породы продуктивность
почв снижается заметнее, чем при накоплении илистого материа-
ил в иллювиальном горизонте.
На указанных почвах, характеризующихся благоприятными по-
клзателями общей пористости, большое значение имеет обеспече¬
ние возделываемых растений доступной влагой в условиях неус¬
тойчивого увлажнения. Этому способствует применение специ-
лльных агротехнических приемов, таких, как снегозадержание,
щелевание и кротование поперек склона и др.
Для получения высоких и устойчивых урожаев следует соблю-
ллть севообороты, размещая интенсивные культуры по лучшим
предшественникам, использовать занятые пары, не допускать ис¬
сушения почвы после уборки. Несвоевременная обработка почвы
приводит не только к потерям почвенной влаги, но и к разруше¬
нию агрономически ценной структуры, деградации почв.
277
37. Показатели, определяющие уровень окультуренности и деградации чернозема оподзоленного и темно-серой лесной почвы
се О .
■ о. н Л,
0 о s 2 ю
^ I tag
1 I J I о
§&8Sf
aS2|g
Л ^ Си
|§1§*|з
s н 5 н я*®-д о
OS°S«Sr^
Q. £• О. я s Я о
е^сСснсххН
0
о.
0)
2
13
2
ас
CQ
1
О.
О
S
о
5
1П
<N
А
I ~
1 V
О
2о
©оо
оо
шоо
I I
ОО
тг-»
«
о
X
л
§
X
о
е; оч
О «
5*
J3 и
§5
Се:
О
ио
А
О
ио
I
О
го
О
V
О
о"
S
X
э
а
0)
s
х
> 3
CQ
ООО
(NTffO
V А А
ООО
V V V
V v
vvV
Си
о
о.
о.
[2<N
8>
X X
X -
a s
Я 5
11
£ Й*
со со
Си О
со
О
оа
0
I.
5 S
1 X
S&
■&е -
5 $ <uv§
Е* Э * ч
>>о|
О* С[Ь>»
о о WO
ЧО чо —
А А V
0
1
С
<L>
Я
X
$
А
ОО
чосч
А V
О
VO
А
JS
О
*
о
0>
т
Я
со
Я
и о 5 • • п
S31^1
w 5 « -г с
о, s о. ,о
о о si X «
wo
о<?
ЧО
A<i
гч
оо
40CN
А V
5
(О о
§*
|§
« с
Я х
са 3
li
278
Запас продуктивной влаги
на начало вегетации, мм:
в пахотном слое <20 20—30 30 15—20 <15 Агротехнические приемы,
способствующие влагона-
Sc
I I
оо
—< «п
So
—i in
оо
о м*
=8
£
S
s:
as
*
ГЗ
S
I
as
2
5
I
0
s:
2S
1
2P
as
I
VO
1
О
оГ2
1 т
4,5-
1,8-
8-
in
°0
1
—Г оо
I |
1
in
1 1
in in
on
S
о
A
О
7
VO
VO
I
«П
7
о
CD
VO
VO
in
o^
in
in
V
s J?
° Й
о О
I У
о о
о с
5§
О д-
ю
О
X
CD
*
О
5
Л
Б
О
X
О
>»
S
г
й>
>»
§
|2
5 т
О о
1*и
-s-о u
«О \
U< S
2
X
X _
5 3
CQ П
d эг*
о о
с с
О, и
So
-0О
О г4
es
5S
3
X
X
<D
ю
о
О
д
CU
279
о
н
>!
Gj
S.
I
о
эй
5«й
3 s
к х
*й
gg
ж о
а> о <d
й * *
ж go
« Эн
о о
чо 40
л V
ье
§
S'
a
«3
ST
a:
I
oo
as
a;
§
I
a
о
A
on
A
О
ON
I
OO
V
F-
O
I О
;1
CD
3
S
0)
Ds
Ж
<D
S
CO
Ж
О
ж
ж
<L>
u
О
Ж
О
а
н
ж
<
18
*|Е
о Ж 'ч
Ж
^ о х
s>=f
Е « 8*4
Н U к s'
Ж S л 4>
ч .ss
о л ^ ж
йн с й
4 о и D3
5 О Ь о
С-н ж U ж
л
«*§
Ж а>
Ж Я
£ Ж
Ю cf
о п
с* О
^ о
CD о
Ж S
^ ж
SS
3 S
iS
§1
СЧ
V
I
©^
гГ
сэ
VO
со о
ж л
E'S
S ж
го рг
S&
£1
о S
н *
Е о
§ &
&2
О 2
о
§
TJ-
I
о
н
о
Ж Л
Ю
о ж
CQ
“8
Si
CD
2
И
ж
у
3S
О
н
о
ж
§
CQ
CD
Ж
Ж
а
СО
о
а
ж
е; л
^1
£ и
О
V
'О
о"
2
5
as
5
о
§•
as
I
о
I
чо
o'
о
X
Он
с;
05
S
CD
К
ж
о
ж
ж
<D
о
а*
н
ж
С
1 а
JQ У
CD О
О С
С CD
Р
S D.
CD о
Ж Е[
0,0
с g
О с
£ X
2 ж
ж Э
S 2
О аЗ
^ э
о
чо
А
Ж
Ж
I
о
I
S
as
I
о
«§•
in
тг
f
VO
<N
of
I
O'N
Л S
Ж .
Й ж
CQ \v
О S
0-0
>» со
о.
£
5.
280
Гибель посевов, % общей 5—10 <5 15—30 >30
площади
Окультуривание оподзоленных почв сопряжено с уменьшени¬
ем плотности сложения пахотного слоя, предотвращением образо¬
вания плужной подошвы, увеличением содержания водопрочных
агрономически ценных агрегатов. Соблюдение этих условий по¬
зволяет снизить затраты на обработку, избежать заплывания по¬
верхности почвы, образования корки при высыхании. Изменения
агрофизических свойств темно-серой почвы и чернозема оподзо¬
ленного обусловлены не только высокой культурой выполнения
приемов обработки почв, но и увеличением содержания гумуса в
пахотном слое. Снижение содержания органического вещества в
почвах — главное условие их деградации.
Для улучшения агрофизических свойств почв необходимо вно¬
сить свежее органическое вещество, увеличить поступление ионов
кальция в раствор и коллоидный комплекс, что будет способство¬
вать формированию главным образом гуминовых кислот, связан¬
ных с кальцием, и закреплению гумуса. Большое влияние на со¬
здание и сохранение агрономически ценной структуры оказывают
многолетние травы.
Повышение эффективного плодородия почв подразумевает
обязательное увеличение в них содержания доступных растениям
форм азотных, фосфорных и калийных соединений. Накопление
питательных элементов в окультуренных почвах происходит не
только в пахотном, но и в подпахотном слое, поскольку в темно¬
серой лесной почве и черноземе оподзоленном еще существует
довольно резкая дифференциация распределения питательных ве¬
ществ в почвенном профиле.
Реакция этих почв преимущественно слабокислая. Усиление
подкисления в процессе их сельскохозяйственного использова¬
ния следует сдерживать внесением кальцийсодержащих соеди¬
нений.
В поглощающем комплексе рассматриваемых почв в результате
внесения кальцийсодержащих соединений (извести, доломита,
гипса и др.) возрастает доля оснований за счет снижения гидроли¬
тической кислотности. Степень насыщенности кальцием погло¬
щающего комплекса высокая, ее снижение является первым эта¬
пом деградации.
Оптимизация водно-воздушного режима, увеличение поступ-
пония в почву органического вещества и его накопление усилива¬
ют микробиологическую активность. Повышается и нитрифика-
ционная способность до максимального для пахотных почв уров¬
ня. В противном случае возрастает вероятность развития деграда-
ционных процессов.
Избыток влаги в темно-серой лесной почве и черноземах опод-
юленных приводит к сезонному оглеению, которое в большин¬
стве случаев затрагивает нижнюю часть профиля или материнскую
породу. Такой характер переувлажнения не снижает продуктивно¬
сти земель.
281
Продуктивность почв обусловливается уровнем их окультурен¬
ности, что в большей степени относится к темно-серым лесным
почвам, чем к черноземам оподзоленным.
Черноземы выщелоченные и типичные. Это особенные почвы
прежде всего благодаря их агрономическим свойствам, характери¬
стика которых представлена в таблице 38. Главное условие рацио¬
нального использования черноземов типичных и частично выще¬
лоченных — сохранение их природных показателей. Изменению
подлежат агрохимические свойства — увеличивается содержание
подвижных питательных веществ, что сопряжено с опасностью
загрязнения.
Эти почвы сбалансированы практически по всем показателям.
Высокий уровень грунтовых вод, приводящий к оглеению мате¬
ринской породы или нижней части почвенного профиля, способ¬
ствует увеличению урожайности сельскохозяйственных культур.
Содержание в коллоидном комплексе обменно-поглощенного на¬
трия в количествах, не приводящих к агрофизическому проявле¬
нию осолонцевания, обеспечивает повышение урожайности глав¬
ной культуры лесостепи — сахарной свеклы. Присутствие подвиж¬
ных форм железа — фактор, предупреждающий хлороз растений.
В процессе сельскохозяйственного использования черноземов
происходит их деградация, прежде всего потеря гумуса вследствие
усиления минерализации, уменьшения поступления органическо¬
го вещества в почву, эрозионных потерь верхнего гумусированно-
го слоя.
За последние 100 лет количество гумуса в черноземах Украины
сократилось на 137—190 т/га, в черноземах Центрально-Чернозем¬
ной зоны на 2—2,5 %. Установлено, что ежегодные потери гумуса
тесно связаны с видом возделываемых культур и их урожайностью.
При выращивании зерновых расход гумуса достигает 1 т/га, а при
возделывании сахарной свеклы — 2—2,5 т/га.
Сохранение гумуса, а тем более увеличение его содержания в
пахотном слое обеспечит поддержание на оптимальном уровне аг¬
рофизических характеристик почв.
Главная особенность рационального использования плодоро¬
дия черноземов — оптимизация их водно-физических свойств, что
позволит накапливать и сохранять почвенную влагу.
Проблема формирования агрономически ценной зернисто¬
комковатой структуры всегда была в центре внимания при выборе
систем обработки почв. Оптимизация корнеобитаемого слоя чер¬
нозема типичного предусматривает разделку пахотного слоя на аг¬
регаты от 20 до 0,25 мм при благоприятных по увлажнению погод¬
ных условиях и от 5 до 0,25 мм при неблагоприятных условиях ув¬
лажнения и питания. При этом необходимо дифференцировать
пахотный слой на поверхностный (0—4 см) и семенной (4—8 см) с
различной плотностью сложения: соответственно 1,0—1,3 и 1,2—
1,3 г/см3.
282
38. Показатели уровня окультуренности и деградации чернозема выщелоченного и типичного
о
> CQ
■ I I оз 2
О Oftftg
Р о х
2 ч н я S
2 « к ж Я
о
3
£
СО
Я
й
04
о
Я
5 g и s -
ж
X
о
S
со
о
о.
Л
: о
X О. Я Я 1
8 *
_ U
I §&&§
Л #ч #ч *Т*
5 § * 5 * з
s“5?§.p
о 05 £ « £ Ё £ о*Х
й 5 §.? 8.5 * § о
СХ±Г CLJT СХ Cd S S
cicCcCcaa^
п о
2о
2 чо
5°
>»П
CN
Л
rs
I
о
V
о
I
о
m
I
о
«
О
X
А
Я
О.
е
я
о.
о.
х
ё
S’S Б
* 3%
A VO П
2
О ж
Л о
§8
Р
2 о
Я О О
Гд|*8
У^п л Л
Я ^ 2 5 S зя
* * й S 8 *
я о
X я
1 §
g Й л
4J м
2 s 5
я я *
s а ss.
5|е
§м
•А 4) >»
«Ом ^
О
40
А
ООО Я
ГЧ гп е;
V A A S
1П
V
О
40
А
ООО S
тГ со со ЕГ
V V V Я
О
гм
V
v V
о
m
I I
*п
40— I I
\/ \/ 1 •
5 s ^ й я §
Is 3”
Й Л --
з§|£
Г й Л Й я
о й2 3 о й
cd pq ^ й ч 2
о. оС с с х
У
эЯ
о
3 ей
S Я
0> О
я Ь
О, g
с §
<D о
я я
“I
у В.
ё£§
х,у ;
fi'gS «
|l§g
о
гм
I
1
jas
2
а:
о
еЗ 5
5*
5S s' о
О S о
яяч
СО «3 о
Sgi
l!i
§s«
св оЗ
ГО X
ОО
Os со
V V
§8
1±
О
40
о
■7 m
со
io
А
ОА
»п
О
о
«о ш
СО
}
— in
1 1
1
о
1 1
ОО
<N
со in
о
о
со о
со
I
—«ш
1 1
1
О
оо
<N
OlTf
о
15 S
Р> О
II Щ
д g cl о §
£asg>s
O Ct
5 « <u
S'! S 5 £
8 i I i *
X
<
i <k i о
О Д Л <U
Ss^T
Ha'gs
° 3 ° x
с S g t-
О С О
g 2 « « ^
*5 5 ?’5о
a 8 g £ | s
*з a 8 fg
V n >* X »& «
Iе o-S >-|
Д3*'ё£&
CxSio 20
О
О
с
<lT
s
5 «
!&
<l> sc
Sfe
s e?
25
*Q<
0?
s
X
<D
О
A
H
О
О
X
н
о
«=:
о
^i-
о
чо
I
о
I
ей
О
X
X
К
о
с
о
о,
н
X
<
5 s
о s
£SQ
go*
О <L> »
гл 5) U
ч О
Й ° 4
£ Ю о
Й 2
>sgg
&2g
^ й 8
О fi* grt
и £ с
р
я XjS
В <u s
s8x
fs^i
spp
a h S w S
s u S У
У о p*c
о. л s 04 3S
85|7£
Iю go*
t=S&^2.
X
i s
s 5
a *
о g
«S 5
' ft
Ю H
s It
£ £5?
о sg
Й E oa
i. о o
D. ~ CQ
о £ u
I о
O J3 о
s ч с
X ^
я §■«=
CQ
*«°~
з ч «
i*S ^
Св
. ~ *
I q, Q.
0Ю «.
2||
D >> v
s x es
x § s
- X
<D
I
<o
^}-
<o
t-T
S
Q
I
О
H CQ S ft
?■
8 s.
М-&Ч
О oo
I I
in *n
I
00
3S
3
S
<D
>>
ro
S
О
&S
, s ю
£ г
о °
3 С
ю
5 u
н
о о ^
со со t_
< < S
X
* ~
к 3
со со
5 т
О о
с с
о, ь-
Оо
>0*0
о г"
о >*
е a
284
й
о.
<L>
§
U
«
si
« е(
Ж <D
* о
Q> О о
о ^ ^
CL) ^
ж 5 °
со Зн
о
ж
ж
е
о
с
о
о.
н
сЗ
■г§
*1
CD Ж
Он &
*8 §
<D <D
s s
ж
О ей
11
11
§1
X CD
9 2 x
8S§e
? 5 ж I
3*g " 8.
b S'S
S s t* S
S&5*
11 s5
2 Щ ж «
li.il
&s | i
eSs&
«
ей
s
CD
0?
Ж
OJ
s
ro
Ж
Й
о
с
о
&
' 00
JO У
Ю О
О С
С CJ
§1
§1
Ж С1
В*о
С ь-
о с:
& *
2 s
с: Э
S 2
о са
* a
о
V
Л V
со
V
CD
чо"
I
о
чо
©^
чо"
I
*0
I
о
S'
a
а
о
а:
о
о
а:
$
ОО
а*
0
sr
<*>
а:
§
1
б
>5
3
ж
ж
cd
5
о
о
* 3
5 вз
со^
со
V
г-^
со
I
СО
г-л
со"
со
сч
СЛ
л
см
04
ON
©
OS
V
° о
5 с
ч> °С
с а
«Jr ж
© ч-
52 S
о И >-
CD X Г^ЪР
5« а*4
f- и х s'
Ж 2 .л о
ч ж ж ж
О Л О ж
9ь с й
Ч U W CQ
К О fr О
и. жО ж
«г>
I
»о
I
©^
rf
н
о
Ж 03
ю ^
о ж
со
в 8
<u g
g5
^ ж
I
Tf
тг
I
O S
0? ~
2^
oZ
§1
g6
S jQ
-ен
§8 з
H 1 2
S*£ О
ми о 2
Ж о C
<з
•&
о
с>
а;
=3
1
I I
в
ю
о
о.
>>
Й
*
CD
3
00
о
ж
о.
gs
е ^
D э
Ю О
rS Е*
(— с
285
Благоприятная агрофизическая структура генетических гори¬
зонтов черноземов способствует накоплению оптимальных запа¬
сов влаги в метровом слое, сохранению высокой водопроницаемо¬
сти при продолжительном выпадении осадков.
Таким образом, рассматриваемые почвы характеризуются бла¬
гоприятными агрофизическими свойствами, водно-воздушным
режимом и технологическими параметрами, что обеспечивает эф¬
фективную механизированную обработку.
Агрохимические показатели черноземов отличаются рядом
особенностей. Главная — в динамическом равновесии между со¬
держанием гумуса, общего азота и количеством подвижного орга¬
нического вещества. Стабилизация гумуса в пахотных интенсивно
используемых почвах обусловлена состоянием подвижного орга¬
нического вещества, являющегося питательным субстратом для
почвенных микроорганизмов; трансформация его усиливается
при увеличении содержания в почве соединений азота.
Водорастворимое органическое вещество гумуса способствует
мобилизации питательных веществ, усиливает их миграционную
способность, прежде всего фосфора.
Внесение органических и минеральных удобрений благоприят¬
ствует накоплению питательных веществ в почве. Нельзя допус¬
кать отрицательного баланса азота, фосфора и гумуса, так как это
приводит к деградации почв. Повышение плодородия должно со¬
провождаться увеличением содержания питательных веществ в
почве. Основа благоприятных, близких к оптимальным показате¬
лей черноземов — качественный состав обменно-поглощенных ка¬
тионов в коллоидном комплексе почв. Прежде всего это высокая
насыщенность кальцием, выщелачивание кальция приводит к дег¬
радации черноземных почв.
По биологическим свойствам черноземы лесостепи характери¬
зуются высокой активностью, способностью к гумификации и
нитрификации. Уровень нитрификационной способности, превы¬
шающей 5—7 мг NO3 на 100 г почвы, отрицательно сказывается на
потенциальном плодородии почв, так как при переходе азота в
нитратную форму усиливаются его газообразные потери и вымы¬
вание нитратов за пределы почвенного профиля, попадание их в
грунтовые воды.
Весь комплекс агрономических свойств почв обусловливает вы¬
сокий уровень потенциального плодородия, который не всегда со¬
ответствует (экономически) эффективному. Только при высокой
культуре земледелия потенциальное плодородие черноземов может
адекватно реализоваться в урожайности возделываемых культур.
Контрольные вопросы и задания
1. Назовите главные закономерности в географии почв лесостепной зоны.
2. Какие процессы участвуют в формировании серых лесных почв? Какую роль в
этом играют широколиственные леса? 3. Охарактеризуйте строение профиля свет-
286
по-серой лесной почвы и чернозема типичного. Как классифицируют эти почвы?
‘I. В чем сущность черноземного процесса почвообразования? Каковы его зональ¬
ные особенности в лесостепной зоне? 5. Назовите основные диагностические
признаки черноземов. 6. Как изменяются режимы в почвах при освоении лесных
почв под пашню и земледельческом использовании? 7. Дайте агрономическую ха¬
рактеристику подтипов и основных родов и видов черноземов. 8. Каковы особен¬
ности сельскохозяйственного использования серых лесных почв и черноземов?
Дайте сравнительную оценку. 9. Охарактеризуйте уровни окультуренности и дег¬
радации серых лесных почв и черноземов. 10. Каковы основные проблемы рацио¬
нального использования и охраны почв в лесостепной зоне? 11. Рассчитайте дозу
органических удобрений (на примере хозяйства, района), необходимую для пре¬
дотвращения деградации черноземов.
Глава 20
ПОЧВЫ СТЕПНОЙ ЗОНЫ
•
Для степей характерно превышение потенциального физическо¬
го испарения над поступлением влаги с атмосферными осадками
(коэффициент увлажнения по Иванову изменяется от 0,45 до 0,12).
Растительность целинных участков представлена узколистны¬
ми, частично широколистными дерновинными злаками, способ¬
ными переносить часто повторяющиеся засухи. Биомасса подзем¬
ной части растений превышает надземную; растительные остатки
обеднены дубильными веществами.
Животный мир степи заметно влияет на подземную часть рас¬
тительного покрова, так как жизнедеятельность 72 из 92 видов
млекопитающих связана с построением нор, подземных жилищ.
Структура микробных сообществ обусловливает преобладание гу¬
мификации растительных остатков над их минерализацией.
Почвообразующие породы представлены в основном лёссами,
лёссовидными суглинками, глинами. Материнские породы глав¬
ным образом карбонатные и нередко засоленные.
Для почв характерны накопление гумусовых веществ, соеди¬
ненных с кальцием, отсутствие перераспределения коллоидной
фракции по профилю.
Особенность степей — их разнообразие и большая протяженность.
На Евроазиатском континенте они простираются от Венгрии до За¬
байкалья полосой шириной 150—400 км и длиной 7500 км.
20.1. УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
Климат. Широтно-зональная особенность климата обусловлена
распределением радиационного баланса. В степной зоне он обес¬
печивает сумму биологически активных температур (>10°С) в
пределах 1400—3600 °С и безморозный период продолжительнос¬
287
тью 94—199 дней. Годовое количество осадков колеблется от 200—
250 до 500 мм, в Предкавказской провинции до 800 мм (табл. 39).
Климатические показатели определяют особенности сельскохо¬
зяйственного использования земель. Здесь специализируются на
возделывании зерновых, технических, бахчевых и овощных куль¬
тур. Развито промышленное садоводство, виноградарство. В живот¬
новодстве преобладает мясомолочное направление, развиты овце¬
водство, коневодство, свиноводство и птицеводство. Современная
специализация сельскохозяйственного производства определяется
спросом на мировом рынке. В сухостепной части зоны ресурсы
тепла позволяют выращивать ценные теплолюбивые виды и сорта
сельскохозяйственных культур. Богарное земледелие здесь сопря¬
жено с большим риском, чем на остальной территории степи.
Главное препятствие для развития земледелия в степи — недо¬
статочное и неустойчивое увлажнение. Наиболее эффективны ме¬
роприятия по сохранению влаги в почве и ее накоплению, а также
орошение.
Доказательством усиления процесса гумификации в широтно¬
зональном и меридианальном направлениях при снижении кон¬
тинентальное™ климата служит очерноземливание степных почв
от центра Евроазиатского материка к его западной границе. Оно
проявляется в постепенном уменьшении площадей светло-кашта¬
новых почв, увеличении черноземов (южных, обыкновенных), по¬
вышении мощности гумусового профиля. От Хакасии к Причер¬
номорью мощность гумусовых горизонтов в темно-каштановых
почвах возрастает в среднем от 40 до 60 см, в южных черноземах —
от 50 до 70, обыкновенных—от 60 до 80 см.
Континентальность климата определяется перемещением воз¬
душных масс в долготном направлении, вызванном разницей
атмосферного давления. Зону высокого давления, простираю¬
щуюся на запад от сибирского антициклона, называют осью Воей¬
кова. Она проходит по линии Кишинев — Харьков — Саратов —
Уральск — Кызыл и служит ветроразделом в Евразии. К северу от
оси Воейкова ветры дуют с запада и юго-запада (теплые, влажные),
к югу преобладают сухие и холодные северо-восточные и восточ¬
ные. Их направление обусловлено движением воздушных потоков в
антициклонах. В результате к северу от оси Воейкова, как по гра¬
ничной линии, располагается лесостепная зона с черноземами ти¬
пичными и серыми лесными почвами, а к югу — степная с чернозе¬
мами обыкновенными, южными и каштановыми почвами.
Континентальность климата определяет сезонные особенности
погоды. Чем дальше от центра сибирского антициклона, тем зна¬
чительнее влияние атлантических, средиземноморских циклонов.
Они смягчают сухой и морозный континентальный воздух, что
приводит к осадкам, оттепелям, снижению амплитуды колебания
температур летом и зимой. Частые оттепели —одна из причин ги¬
бели озимых культур.
288
39. Основные агроклиматические показатели степных территорий
§ ~ §■ к
0-sgOS
1I1II
liiil
1-®1! &S
й 1 "
Pi
л о й
00 X X
О О
i;
а> со
s ё
и
CJ
Л
н
Ш1
5 О § Q.S
RS К 2
03
<=:
PQ
| О
ЖЮ
GJ О.
CQ Св
О *
$ О
Я 5
X
ИЗО
2 S 5 ч
о а) s
>^Q.fO н
- о о „
gcsg
5 5 м Л
с; s m t=Z
CQ CQ О pQ
S
*
H
c=:
CQ
Ю
О
3 ,
S :
со
О
О
aj>P
a> 3 ce
ST X X
nf x
X x
CD CD S
CQ CQ
О 2 О <!•>
Я 3 X 2
X X x X
3 g- 3 g
VO о ю -
° 2S °
3^3
s § s
<D 55 cd
Q-« D.3 2
О X ?
2 § о-
аГГ
го о. со
о §•£
р, <ц р, О
U 3 w J
tr sir г
Я 2
О о*§
S 3 °
<D Н з
Ж Я =2
ej CQ 2
8««
аЗ д
ГГт О
s 2
§э3
о 2 и
3 S т
= а?
и
og-l
5 I
S О
S ,ч
> S О
: О 3
> Э*«
CD л 3
3 g S
Я Н *
*
н
(D -Д <D
3 £ 3
АгШ
о 5 о
X с Ж
н о н
а з а
ОС} СО 03
И О X
' Я 1
О й О
Я Н Я
s э s
CD с* <D
н
CD -
cq 2
I °
« с
q -
Я -Д
ПЗ H
^ 03
i CQ
О CD
X Я
s 5
e §
i
о
о
'vf
I I
CN
I
»n
§
I
а
о
о
о
о
о
S3
а:
О
о
о
о
о
о
о
о
m
ш
оо
m
"Э-
m
со
го
го
1
1
1
1
1
*
1
1
о
о
о
о
о
О
о
о
m
о
о
о
in
m
ГО
го
го
CN
CN
CN
S
о
о
о
О
о
О
о
О
о
о
о
о
О
о
Н
о
о
чо
ГО
оо
го
о
чо
ГО
1
го
1
CN
I
см
1
СЧ
1
О
го
1
го
1
1
о
1
о
1
О
I
о
1
о
1
о
1
о
о
о
о
о
о
•п
о
оо
TJ-
CN
чо
rf
г-
ш
СЧ
CN
СЧ
СЧ
CN
о
On
ЧО
о
in
Tf
а\
Г—
*П
^г
rvi
о\
чо
I
1
1
1
-г
1
1
1
чо
1
m
1
00
1
оо
1
1
о
1
CN
чо
го
о
чо
’ч!"
qn
Ш
го
оо
m
in
CN
го
гОл
го^
го
*4
СЧ
o'
1
о"
I
о"
1
о
1
о"
1
о"
1
о"
I
1
о
1
О
1
m
1
о
1
О
1
СЧ
1
(N
СЧ
CN
—1
°1
—•
-—'
о
о"
о"
о
о"
о
o'
cd
U
as
aj
*
e5
CD
Q.
С
R
2
u
£
6
X
*
2
Q.
С к
i ip
S S
gP
33
gi
II
0^0
o s
CQ О
Я
о
277
289
Почвенная фауна. Животный мир почв степи сконцентрирован
в верхнем 5—10-сантиметровом слое. Биомасса почвенных бес¬
позвоночных, составляющая 95 % общей массы животных, посте¬
пенно снижается от черноземных почв (0,4 т/ra) к каштановым
(0,05 т/га). Сокращение численности почвенной фауны сопряже¬
но с обеднением видового состава.
При формировании гумусовых горизонтов и почвенного про¬
филя в целом, накоплении гумусовых веществ большую роль иг¬
рают дождевые черви и почвенные микроорганизмы. Количество
дождевых червей в широтно-зональном направлении резко сокра¬
щается, так как для их жизнедеятельности необходима влага. По¬
этому в черноземах на 1 м2 обитают 144 экземпляра, а в каштано¬
вых почвах — только 10—12.
В каштановых почвах по сравнению с черноземными снижает¬
ся активность неспороносных бактерий, разлагающих свежие
органические остатки, сокращается численность микроскопичес¬
ких грибов и актиномицетов, вызывающих минерализацию орга¬
нического вещества, что обусловлено возрастанием дефицита
влажности почв. К югу увеличивается численность бацилл, обес-*
печивающих глубокое превращение органического вещества.
Накопление гумуса в почвах северной части степи — следствие
незавершенного цикла деятельности микроорганизмов, в резуль¬
тате чего поступающее с опадом органическое вещество преиму¬
щественно гумифицируется.
Рельеф и почвообразующие породы. Главная особенность этих фак¬
торов почвообразования в степи — их однородность. Для степи типи¬
чен равнинный, слабоволнистый, местами увалистый характер релье¬
фа. Наибольшая выравненность и слабая расчлененность отмечаются
в южной части зоны. Для степи характерен четко выраженный микро¬
рельеф, представленный замкнутыми понижениями (блюдца, запади¬
ны, поды) и невысокими повышениями. Наибольшая расчлененности
территории приурочена к Среднерусской, Приволжской и другим воз-i
вышенностям, где рельеф становится волнистым и увалистым. В За¬
байкалье преобладает волнистая с сопками и увалами форма рельефа.;
Равнинный рельеф на юге степи, густая сеть мелких рек, балок,’
оврагов на севере способствуют развитию эрозионных процессов
и дефляции.
Почвообразующие породы степи обогащены карбонатами
кальция, по мере усиления засушливости климата увеличивается
содержание водорастворимых солей, приводящих к осолонцева-
нию и засолению почв (в Южно-Русской провинциях встречаются
и засоленные породы). Основные почвообразующие породы —j
лёссы и лёссовидные суглинки (от легких до тяжелых).
В Южном Забайкалье материнская порода представлена ске¬
летным суглинком и супесью, а в южной части Западно-Сибирс¬
кой низменности — древнеаллювиальными отложениями на морс¬
ких засоленных породах.
290
В некоторых районах Поволжья, Урала, Сибири почвы разви¬
ваются на глинистых породах, элювии плотных осадочных и крис¬
таллических пород, что обусловливает их щебнистость, а также на
песчаных отложениях (кварцевых, глауконитовых и др.).
Степная зона прерывается горными системами Алтая, Тянь-
Шаня, Саян и другими, что определяет проявление высотно-пояс¬
ной зональности. Степи встречаются на высотах 500—2000 м над
уровнем моря. Примером может служить распределение степей в
горах Алтая. На высоте 300—600 м расположены предалтайские
cl спи с черноземами обыкновенными, что обусловлено влагоак¬
кумулятивной ролью северных отрогов этих гор. На высоте 1000—
I *>()() м формируются сухие степи с каштановыми почвами. В хо-
/юдной и сухой Чуйской котловине (1750 м над уровнем моря)
располагаются опустыненные степи.
Следует отметить, что в Северной Якутии среди горной тайги и
тундры, на крутых каменных склонах южной экспозиции встреча¬
ются отдельные степные территории площадью 0,5—1,5 га.
Растительность. Количественный и качественный состав есте¬
ственной растительности степи определяются климатом. При дви¬
жении с севера на юг В. В. Алехин и другие исследователи отмеча-
iiii ряд закономерностей изменения растительного покрова, кото¬
рые обобщены и учитываются в земледелии степной зоны.
Природные условия Условия производства (богара)
I |т постой разрежается Уменьшается норма высева, увеличива¬
ется площадь чистых паров
Ьмпообразие растительного покрова Зерновые бобовые замещаются злаками
уменьшается в результате сокращения
Mm ленности двудольных растений
Ни севере преобладают многолетники, Посевы многолетних трав сокращаются,
ми юге—однолетники возрастают площади под однолетними
травами
Широколистные злаки уступают место Увеличиваются площади посевов засу-
умшлистным. Ковыли крупнодернован- хоустойчивых культур, возрастает каче-
NMP сменяются мелкодернованными ство товарной части урожая (соотноше¬
ние зерно : солома увеличивается)
Количество видов уменьшается с 80 до Уменьшается число возделываемых ви-
I ^ шт/м2 дов сельскохозяйственных культур
tv юн мам динамика растительного по- Озимые зерновые заменяются яровыми
Крона изменяется: на севере степи отме-
Mciioivm постепенный подъем и плавное
(жмжсмис количества цветущих расте¬
нии к осени, на юге цветение происхо¬
ди веемой и прерывается летней паузой
£0 осени, в центре Европейско-Азиатс¬
кого континента пик развития растений
Приходится на середину лета
Иол 1гмнаи часть растений возрастает по В посевах преобладают культуры с глу-
Ifitiимению с надземной бокопроникающими корневыми систе¬
мами, увеличивается глубина посева
291
Естественный растительный покров степи представлен ковы¬
лем, различными видами типчака, степным овсом, житняком,
осокой, мортуком, различными видами полыни, шалфеем, клеве¬
ром, луковичными геофитами (тюльпан, крокус), донником, ве¬
роникой и др. Сохранился он только в заповедниках, на склонах
балок и оврагов.
Почвенный покров. Однородности почвообразующих пород
(лёссовые суглинистые отложения), нерасчлененности и однооб¬
разию рельефа степи не соответствует сложность почвенного по¬
крова.
Показателем его сложности выбрано количество интразональ-
ных почв в составе почвенного покрова зон и подзон. По данным
Розова, для подзоны черноземов обыкновенных и южных коэф¬
фициент составляет 14, а для подзоны темно-каштановых и каш¬
тановых почв — 39,7.
Сложность почвенного покрова обусловлена распространенно¬
стью в степи почв галогенного ряда (солонцов, солончаков, соло¬
дей), что необходимо учитывать в земледельческой практике.
Неоднородность почвенного покрова связана с распределени¬
ем влаги в степном ландшафте. Любой ландшафт состоит из зве¬
ньев различных почв, растительности, идущих от самых высоких
точек рельефа к самым низким. Такую цепочку (катену) представ¬
ляет ряд почв от вершины холма по его склону к депрессии.
Сверху вниз увеличивается содержание влаги, уменьшается коли¬
чество тепла, в почвенном поглощающем комплексе кальций вы¬
тесняется натрием, возрастает число влаголюбивых растений. Не¬
большие возвышенности с длинными пологими склонами в степи
способствуют аккумуляции водорастворимых солей в незначи¬
тельных отрицательных формах рельефа. В связи с этим при зем¬
леустройстве особое внимание следует уделять разграничению ча-1
стей катены по полям, рабочим участкам, т. е. формированию аг-
ропедоценозов.
20.2. ГЕНЕЗИС
Формирование степных почв наблюдается в условиях засушли-,
вого климата, равнинного рельефа под воздействием травянистой,
ксерофитной растительности на карбонатной материнской породе
при наличии в породе легкорастворимых солей.
С севера на юг степной зоны происходит последовательная сме¬
на подтипов почв: черноземы обыкновенные, черноземы южные,
темно-каштановая, каштановая, светло-каштановая. Эту смену
почв определяют три ведущих в степи почвообразовательных про¬
цесса: гумусонакопление, карбонатизация и осолонцевание.
Существует ряд гипотез происхождения почв степи, прежде,
всего черноземов.
292
Первая группа гипотез — геологическая (морская). Гипотеза о
происхождении черноземов из морского темноцветного ила после
отступления Черного и Каспийского морей была высказана Пал-
насом и Петцольдом. О возможности формирования черноземов
па водно-ледниковых темноцветных (битуминозных) глинах пи¬
тал Мирчисон. Эти гипотезы связывали происхождение чернозе¬
мов с качественным составом почвообразующих пород, что отра¬
жает уровень развития естествознания в 1799—1851 гг.
Вторая группа гипотез — гидроморфная (болотная). Высказыва¬
лась гипотеза (Эйхвальд, Борисяк) о формировании черноземов в
местах тундровых болот, озер в процессе постепенного потепле¬
ния климата, разложения торфа и озерного ила. В дальнейшем
схожие теоретические положения выдвигал В. Р. Вильямс, рассмат¬
ривающий образование черноземов как результат дернового про¬
цесса под луговой растительностью. В. А. Ковда предложил гид-
роморфную теорию происхождения черноземов. Данные гипоте-
ii.i основаны на предположении, что обилие влаги в прошлом
обусловило бурное развитие травянистой (луговой) растительное -
III и, как следствие, формирование мощного гумусово-аккумуля-
IIIиного горизонта.
Третья группа гипотез — естественно-историческая. Еще в 1763 г.
М В. Ломоносов высказал мысль о происхождении чернозема в про¬
цессе гниения животных и растительных тел. Н. Рупрехт в 1866 г.
пшчывал возникновение черноземов с накоплением перегноя от
разложения травянистой растительности. В. В. Докучаев полагал,
что черноземы сформировались «... от согнивания травянистой
пенной, а не лесной растительности как результат тесного взаимо-
иеИствия климата, возраста страны, растительности, рельефа мест¬
ности и материнских пород». П. А. Костычев утверждал, что гумус
черноземов образуется только при разложении корней многолетней
фшшмистой растительности. Перечисленные гипотезы третьей груп¬
пы рассматривают происхождение черноземов как результат есте-
п пенного процесса накопления органических веществ и зольных
чпемептов в природно-климатических условиях степи.
Относительно происхождения каштановых почв предложено
меньше гипотез.
11ервая из них — естественно-историческая. В 80—90-х гг. XIX в.
II, И. Докучаев, Н. М. Сибирцев и другие исследователи высказы-
иичи предположение, что образование каштановых почв связано с
преобладанием ксерофитной травянистой растительности, прежде
нпто полыни, засушливостью климата, слабой выщелоченностью
и I профиля почв карбонатов и легкорастворимых солей.
Вторая гипотеза — постгидроморфная. По В. Р. Вильямсу, каш-
IHIюные почвы сформировались в процессе деградации чернозе¬
мов при изменении водного режима, смене луговой растительное -
III егенной, минерализации гумуса, накопленного в черноземной
гчтшп развития.
293
В настоящее время преобладает точка зрения, что почвы степи
сформировались под травянистой растительностью в условиях не¬
промывного водного режима. . ■<
Современные представления о почвообразовании в степи сложи¬
лись под воздействием исследований JI. И. Прасолова, И. Н. Ан¬
типова-Каратаева, В. И. Тюрина, Н. А. Димо, Е. Н. Афанасьевой,
М. М. Кононовой, Г. Я. Чесняка, Н. И. Полупана и других ученых.
Первый ведущий процесс почвообразования в степи — накоп¬
ление биофильных элементов, формирование гумусово-аккумулятив¬
ных горизонтов.
Наиболее яркое проявление этого процесса в степной зоне
объясняется тем, что корневая система природных растительных
сообществ по массе в 10-20 раз превосходит надземную часть,, а
подстилка на поверхности почвы и степной войлок из отмерших
частей накопившейся многолетней надземной массы растений в
2—5 раз превышают зеленую фитомассу.
Такое распределение фитомассы в почве и над ней обусловлено
динамикой развития и трансформации растительного компонен¬
та. В период максимального прироста зеленой массы (весной, осе¬
нью) в корни направляется до 35 % продуктов фотосинтеза. По
мере замедления роста надземной части растений вследствие де¬
фицита почвенной влаги на долю корней приходится 45—90 % ас-
симилятов. В результате подземная фитомасса в засушливые пери¬
оды возрастает, а надземная часть усыхает и пополняет запас под¬
стилки, степного войлока. Корневые системы растений смыкают¬
ся между собой, образуя сплошной слой — дернину, в которой
невозможно отделить корни от почвы. Ветвление корневых сис¬
тем достигает максимума в верхнем слое почвы (0—20 см), где со¬
средоточено 60—70 % подземной фитомассы. У большинства ви¬
дов степных растений (75 %) основная масса корней расположена
в слое 0—50 см. Такое распределение фитомассы в почве обеспе¬
чивает оструктуривание верхнего 50-сантиметрового слоя, прак¬
тически полный перехват потока влаги и накопление в нем пита-;
тельных веществ и органического материала.
Корневая система (у многолетних растений ежегодно возоб-'
новляется 65 % корневой массы, а у однолетних вся) у трав отми¬
рает позже, чем надземная масса. Это препятствует полной мине¬
рализации находящегося в почве органического материала в пери¬
од, благоприятный для развития микрофлоры (обилие влаги и
тепла).
Рано весной, когда в верхнем слое почвы достаточно влаги для
интенсивного развития микробиологических процессов, подстил¬
ка (степной войлок) препятствует проникновению тепла в глубь
почвы. Поэтому процесс трансформации корневых остатков за¬
торможен, а подстилка интенсивно разлагается, преимущественно
минерализуясь. Подстилка травянистых экосистем поставляет
только 5 % новообразующегося гумуса почвы. Вследствие быстрой
294
минерализации надземного опада его толщина уменьшается, что
способствует проникновению тепла в глубь почвы. В зоне светло-
каштановых почв степной войлок полностью исчезает уже весной.
Опад травянистых растений обеднен дубильными веществами
и механическими образованиями по сравнению с древесной или
мохово-лишайниковой растительностью. Поступающий в почву
органический материал содержит большое количество биофиль-
ных и зольных элементов, прежде всего азота, кальция, калия,
магния, натрия.
Таким образом, процесс накопления и состав органического
материала в почвах степи имеют ряд особенностей:
органический материал богат зольными и биофильными эле¬
ментами;
опад (степной войлок) служит буфером, препятствующим ми¬
нерализации корневых остатков в почве;
органическое вещество не поступает в почву, а находится в ней,
отделение корневой массы от почвы практически невозможно;
минерализация части органического вещества, поступающего в
почву (подстилка), совпадает по времени с периодом интенсивно¬
го роста и развития растений и обеспечивает последние необходи¬
мыми питательными элементами;
органическое вещество поступает в почву постоянно и направ-
iiciio к ее поверхности.
Поступающее в почву органическое вещество под воздействием
различных факторов трансформируется (минерализуется, гумифи¬
цируется). Наибольшее значение для гумификации органического
иещсства степных почв имеет контрастность погодных условий.
11ериоды с осадками распределяются неравномерно: дни с разным
их количеством чередуются между собой с днями без дождей. Эта
ситуация наблюдается в любом летнем месяце. Засушливые пери¬
оды могут продолжаться от 3 до 40 дней, а дождливые — от 1 до 5
дней. Это определяет условия, в результате которых возможны
проявление процессов усложнения гумусовых веществ, их стаби¬
лизация в степных почвах, что необходимо для создания гумусо-
ио-аккумулятивных горизонтов. Процесс усложнения гумусовых
йсщсств связан с окислением и поликонденсацией. В составе гу¬
муса степных почв преобладают гуминовые кислоты высокой сте¬
пени окисленности и ароматизации. Фульвокислоты характеризу¬
ются более сложным строением по сравнению с фульвокислотами
ночи лесной зоны.
Усложнение гумусовых веществ связано также с тем, что транс¬
формация органического вещества осуществляется при слабоще¬
лочной или нейтральной реакции почвенного раствора, вызван¬
ной избытком солей кальция — Са(НСОз)2, и в отсутствие процес¬
сом выщелачивания водорастворимых органических соединений.
II лих условиях происходят насыщение гуминовых кислот каль¬
цием, закрепление их в почве. Формируются устойчивые органо¬
295
минеральные соединения, определяющие водоустойчивость
структурных агрегатов и закрепление в почве питательных ве¬
ществ.
Гумусонакопление в широтно-зональном направлении ослабе¬
вает от черноземов обыкновенных к каштановым почвам (с севера
на юг). Здесь прослеживается уменьшение мощности гумусовых
горизонтов, содержания гумуса. Меняется и качественный состав
органического вещества: снижается количество гуминовых кис¬
лот, связанных с кальцием, в результате увеличения содержания
подвижных фульвокислот. Ослабление гумусонакопления обус¬
ловлено нарастающим дефицитом влаги в широтно-зональном на¬
правлении и теплообеспеченности почв в меридианальном на¬
правлении, что в итоге приводит к уменьшению фотосинтезирую¬
щей фитомассы, сужению зоны распределения корневой системы
растений, росту численности почвенных микроорганизмов, мине¬
рализующих органическое вещество.
Процесс гумусонакопления во многом зависит от наличия и
качественного состояния карбонатов кальция в почве, следова¬
тельно, от карбонатизации.
Второй ведущий процесс почвообразования в степи - накопле¬
ние и перераспределение карбонатов кальция в профиле почв.
Форма выделения карбонатов и глубина их залегания служат
одним из диагностических признаков черноземов. Для черноземов
типичных характерны журавчики, дутики. В черноземах обыкно¬
венных карбонаты встречаются в форме мучнистых выделений,
псевдомицелия, глубже по профилю в материнской породе в виде
рыхлых конкреций — белоглазки. В каштановых почвах карбона¬
ты находятся в форме белоглазки, сплошных прослоек. Южнее в
светло-каштановых почвах наряду с карбонатами встречаются
прослойки гипса, что свидетельствует о дефиците влаги, которой
не хватает для удаления из почвенного профиля растворимых со¬
лей кальция. В черноземах Восточной Сибири карбонаты имеют
форму мучнистых присыпок и часто образуют сплошной гори¬
зонт. Чем дальше к югу, тем меньше годовая сумма осадков, глу¬
бина промачивания почвы, тем ближе к ее поверхности залегает
карбонатно-иллювиальный горизонт.
Для формирования почвенного профиля, плодородия большое
значение имеют молодые новоосажденные формы карбонатов —
псевдомицеллярные. Перемещение карбонатов обусловлено вод¬
но-термическим режимом, выделением С02 степной растительно¬
стью и динамикой его в почвенном воздухе и растворе, высоким
исходным содержанием карбонатов кальция в материнской поро¬
де (лёссе, лёссовидных суглинках).
Весной передвижение карбонатов в нижние слои почвы проис¬
ходит под воздействием нисходящих токов влаги. Глубина переме¬
щения карбонатов не совпадает с глубиной максимального прома¬
чивания почвы, так как растворимость карбонатов кальция умень-
296
шлется при снижении концентрации продуцируемого растениями
( ()2. С повышением температуры почвы при наличии влаги уси-
II и каются рост и развитие растений, активность микроорганизмов,
иследствие этого возрастает количество С02 в почвенном воздухе
и растворе. Повышение содержания С02 приводит к образованию
бикарбоната кальция. Дальнейшее увеличение суммы активных
юмператур (и температуры почвы) создает условия для усиления
I к (сходящих токов влаги с растворенными в ней бикарбонатами
кальция. Этот процесс активизируется благодаря активному по-
I рсблению влаги развивающимися растениями. Усиление эвапот-
1>лмспирации приводит к повышению концентрации почвенного
раствора, а диффузия С02 из почвы обусловливает переход бикар¬
боната кальция в карбонат, осаждение его из раствора и последу¬
ющую кристаллизацию.
Верхняя граница карбонатов подвержена сезонным колебани-
им: весной и осенью она понижается, а летом карбонаты кальция
подтягиваются к поверхности почвы. Выделение карбонатов в
нсрхних гумусовых горизонтах в форме псевдомицелия, жилок
обусловлено биогенным фактором (растительностью).
Наличие новоосажденных карбонатов, их постоянное возоб¬
новление за счет кальция карбонатно-иллювиального горизонта
способствуют аккумуляции и закреплению гуминовых веществ,
формированию органоминеральных комплексов, оструктурива-
нню почвы, образованию водостойкой структуры и благоприят¬
ных водно-физических свойств, препятствует осолонцеванию.
Процесс карбонатизации в степных почвах имеет ряд особен¬
ностей:
ежегодно возобновляются новоосажденные карбонаты каль¬
ция, обладающие высокой способностью связывать органическое
иешество почвы;
высота подтягивания карбонатов, количество новоосажденных
солей кальция уменьшаются с севера на юг — от черноземов ти¬
пичных к каштановым почвам;
с севера на юг снижается глубина залегания старых, менее ре-
пкционноспособных форм карбонатов кальция.
Третий ярко выраженный процесс почвообразования в степи —
накопление и перераспределение легкорастворимых солей натрия.
’■>то приводит к осолонцеванию и засолению.
Незначительное количество осадков в южной части степной
юны обусловливает присутствие легкорастворимых солей натрия
н материнской породе южных черноземов и каштановых почв.
Произрастающая на этих почвах травянистая растительность об¬
ладает глубокой корневой системой, проникающей на 2—3 м. Рас¬
тительные остатки содержат большое количество щелочных ме¬
тл лов.
IJ северной части степной зоны на черноземных почвах расте¬
ния способствуют подтягиванию карбонатов в верхние слои по-
297
чвы, а в зоне каштановых почв — накоплению в гумусовых гори¬
зонтах катиона натрия, что служит одной из причин осолонцева-
ния почв.
Проявление солонцового процесса наряду с дерновым — одна
из особенностей почвообразования зоны сухих степей. Насыще¬
ние коллоидного комплекса натрием приводит к трансформации
вторичных минералов, пептизации гумуса и глины, органомине¬
ральных соединений, перемещению коллоидов (ила) по профи¬
лю почв, формированию элювиальных и иллювиальных горизон¬
тов почвы. Наиболее отчетливо этот процесс выражен в светло-
каштановых почвах. С усилением осолонцевания с севера на юг
уменьшается количество гумуса, возрастает доля фульвокислот,
которые становятся преобладающими. В северной части зоны со¬
лонцеватые почвы, как правило, приурочены к депрессиям, бес¬
сточным понижениям рельефа, на юге солонцеватость свой¬
ственна каштановым, а особенно светло-каштановым почвам.
Почвенный покров юга степи характеризуется большой сложно¬
стью в связи с наличием комплексов почв различной степени
осолонцевания.
Осолонцевание коренным образом изменяет водно-физичес¬
кие свойства почв. В сухом состоянии осолонцованный горизонт
очень плотный, непроницаемый, во влажном — липкий, вязкий.
Он обладает большей теплоемкостью, чем неосолонцованный, что
усиливает дефицит влаги.
При поступлении влаги в почву солонцовый горизонт, набухая,
экранирует поднимающиеся снизу с восходящим током влаги
соли натрия, препятствуя тем самым осолонцеванию вышераспо-
ложенных горизонтов и стабилизируя развитие процесса осолон¬
цевания почвы на определенном генетически (климатически)
обусловленном уровне.
Процесс осолонцевания зональных почв степи имеет ряд особен¬
ностей:
материнские породы степных почв потенциально богаты на¬
трием, однако проявление осолонцевания сдерживается присут- .
ствием новообразуемых карбонатов кальция;
усиление дефицита влаги активизирует процесс поступления
легкорастворимых солей натрия в гумусовые горизонты;
степень осолонцевания степных почв климатически обусловле- ;
на и при неизменности растительного сообщества оказывается ве¬
личиной постоянной. Иными словами, если целинная почва ела- '
босолонцеватая, то это равновесное состояние может продлиться .
бесконечно долго. Только вмешательство человека, нарушение им
водного баланса приводит к изменению интенсивности осолонце¬
вания или засоления.
Наложение трех процессов почвообразования: гумусонакопле¬
ния, карбонатизации и осолонцевания обусловило в основном все
разнообразие зональных почв степи. Каждому почвенному виду
298
чюйствен один или несколько ярко выраженных морфологичес¬
ких проявлений перечисленных процессов, по которым и прово¬
щи их диагностику и классификацию.
20.3. СТРОЕНИЕ ПРОФИЛЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ
К зональным почвам степи относятся черноземы и каштановые
почвы.
Генетический профиль черноземов характеризуется ярко выра¬
женным верхним собственно гумусовым горизонтом накопления
органического вещества, обменных оснований и биогенных эле¬
ментов. Глубже располагается карбонатно-иллювиальный слой,
постепенно переходящий в материнскую породу.
Черноземы обыкновенные. Типичный профиль черноземов обык¬
новенных имеет следующее строение:
Аз5-АВ,*—Вк“—СкГ,
Л гумусовый горизонт мощностью 30 — 40 см, темно-серый, однородно окра¬
шенный, структура зернистая, пороховато-комковатая в пахотном слое, рыхлый,
члето встречаются капролиты, переход в следующий горизонт постепенный;
Alii—верхний переходный горизонт, равномерно и хорошо гумусированный,
к’мио-серый со слабым буроватым оттенком, комковато-зернистый, пористый,
нгреход постепенный; Вк —нижний переходный горизонт, темный, серо-бурый,
in*равномерно гумусированный и окрашенный, комковатый, среднеплотный, по¬
ристый, обычно совпадает с карбонатно-иллювиальным горизонтом, карбонаты в
миле выцветов по ходам корней и прожилок, переход неровный языковатый;
< к -материнская карбонатная порода —лёсс.
Черноземы южные. Развивались в условиях большей сухости,
чем черноземы обыкновенные, что предопределило ослабление
I умусонакопления, сокращение мощности гумусовых горизонтов,
повышение уровня залегания карбонатов и появление гипсового
смоя в пределах двухметровой толщи.
Типичный профиль черноземов южных имеет следующее стро-
(Ч1ие:
А 0 AR^ Р С* 65
30 ~~ДЬ50 ~ЬКб5 ,
А гумусовый горизонт мощностью 25—30 см, темно-серый, однородной ок-
риски, зернистый, пороховато-комковатый в пахотном слое, рыхлый, с множе¬
нном капролитов, переход постепенный; АВ — верхний переходный горизонт,
Пуроиато-темно-серый, уплотненный, комковато-зернистый или комковато-
нртмовидный, переход постепенный; Вк —нижний переходный горизонт, тем¬
но серо-бурый, часто с темно-бурыми гумусированными пятнами, структура
и’рн и сто-комковатая, ореховатая, реже призмовидная, совпадает с глянцевыми
шгеками гумуса по структурным отдельностям, с карбонатно-иллювиальным го¬
ризонтом, карбонаты в виде выцветов, псевдомицелия, переход нередко языка¬
ми, продольными узкими полосами; Ск — материнская карбонатная порода —
ni'ce, часто засоленный, карбонаты в виде белоглазки подходят вплотную к гори-
н»н |у Вк, гипс в виде мучнисто-кристаллических прожилок, друз появляется на
I чубине 1,5—2 м.
299
Черноземы южные чаще, чем черноземы обыкновенные, осо-
лонцованы и засолены. , >
Отличительная особенность южных черноземов — так называв*
мая «физическая солонцеватость», т. е. наличие морфологических и
агрофизических признаков солонцеватости при отсутствии соот¬
ветствующего содержания обменного иона натрия.
Каштановые почвы. Формируются в условиях резкого дефицита
влаги. Ее хватает только на перемещение сульфатов, карбонатов
кальция и карбонатов магния из корнеобитаемого слоя. В верхних
горизонтах часто проявляется солонцеватость, а в нижних накап¬
ливается гипс.
Каштановые почвы по морфологическим признакам и свой-*
ствам близки на севере зоны к черноземам южным, а на юге к бу»
рым полупустынным почвам. Их выделяют по совокупности ланд¬
шафтно-ботанических и климатических данных с учетом содержа¬
ния гумуса. Каштановые почвы разделяют на три подтипа: темноч
каштановые, каштановые и светло-каштановые. Типичный
профиль темно-каштановых почв имеет следующее строение:
А О D 30 45 60
30 К45 — ЬЧСбО “MCSj, 1
А — гумусовый горизонт мощностью 25 — 30 см, темно-серый с каштановым от¬
тенком, комковато-зернистый, пылевато-комковатый, в пахотном слое рыхлый,
переход резкий по плужной подошве или постепенный, Вк —верхний переход¬
ный горизонт, темно-серый с каштаново-бурым оттенком, зернисто-комковато¬
ореховидный, уплотненный, карбонатный, переход постепенный; ВСК — нижни#
переходный горизонт, темно-бурый, часто с темно-серыми пятнами, комковато*
ореховатый, уплотненный, карбонатный, переход языками, затеками, CKS — ма**
теринская карбонатная порода — лесс, часто засоленный.
Темно-каштановые, каштановые и светло-каштановые почвы
разделяют по степени их гумусированности (табл. 40).
40. Разделение подтипов каштановых почв по содержанию гумуса
Почвы
Содержание гумуса в пахотном слое почв, %
Глинистые, тяжело- и
среднесуглинистые
Легкосуглинистые и
супесчаные пылеватые
Темно-каштановые
3,2-4,0(5)
2,5-3,0(4)
Каштановые
2,2-3,2(4)
1,5-2,5(3)
Светло-каштановые
1,5-2,2(2,5)
1,0-1,5(2)
Примечание. В скобках приведены показатели верхнего (0—15см) слоя
для целинных и сильнозадернованных старозалежных почв
Почвы степи расположены в различных климатических услови¬
ях. Совокупность водного и температурного режимов обусловли¬
вают морфогенетические особенности подтипов степных почв
разных фаций.
Рассмотренные подтипы черноземов (обыкновенный, южный)
и каштановых почв (темно-каштановая, каштановая, светло-каш-
300
типовая) разделяют на роды: обычные, слабодифференцирован-
ni.ie, глубоковскипающие, карбонатные, остаточно-карбонатные,
карбонатные перерытые, солонцеватые, глубокосолонцеватые, ос¬
ин очно-солонцеватые, осолоделые, солончаковатые, глубинно-
глееватые, щельные, слитые, непол неразвитые.
Обычные — выделяют во всех подтипах, где морфологические
признаки и свойства соответствуют основным характеристикам
подтипа. В полном наименовании почвы название рода опускают.
Слабодифференцированные — характеризуются неясно выражен¬
ными морфологическими признаками в связи с развитием на лег¬
ких материнских породах.
Глубоковскипающие — граница вскипания карбонатов располо¬
жена глубже, чем в обычных родах, главным образом вследствие
облегченного гранулометрического состава и подстилания легки¬
ми (песчаными) породами.
Карбонатные — карбонаты присутствуют во всем профиле, на¬
чиная с поверхности почвы.
Остаточно-карбонатные — в почвенном профиле имеется об-
иомочный материал карбонатных пород.
Карбонатные перерытые — отличаются смещением материала
и t различных генетических горизонтов, переносом карбонатов в
гумусовый горизонт, что связано с жизнедеятельностью роющих
животных.
Солонцеватые — в пределах гумусового горизонта отмечается
солонцеватый слой с содержанием обменного Na более 5 % емкос¬
ти поглощения.
Глубокосолонцеватые — солонцеватый слой (горизонт) залегает
глубоко, над солевым горизонтом.
Остаточно-солонцеватые — солонцовый процесс проявляется
морфологически, физически — при содержании обменного Na ме¬
нее 3 % емкости поглощения.
Осолоделые — характеризуются наличием белесой кремнеземи¬
стой присыпки в гумусовом горизонте, дифференцированностью
профиля по содержанию полутораоксидов, ила.
Солончаковатые — легкорастворимые соли на глубине 30—
I SO см.
Глубинно-глееватые — отличаются слабой оглеенностью в ниж¬
них слоях почвенного профиля или материнской породы.
IЦельные — имеют глубокие трещины, заполненные мелкозе¬
мом из гумусовых горизонтов, материнская порода тяжелого гра¬
нулометрического состава.
Слитые — обладают высокой плотностью сложения, слабой во¬
допроницаемостью, глыбисто-призматической структурой в ре-
(ультате развития на плотных иловато-глинистых породах.
Неполноразвитые — не имеют развитого генетического профи¬
нн. Почвы степи подразделяют на виды по мощности гумусовых
юризонтов и содержанию гумуса.
301
Классификацию почв степи проводят на основании стабиль¬
ных генетических характеристик, которые наиболее четко прояв¬
ляются в целинных почвах. Валовой химический состав целинных!
степных почв однороден по профилю, а незначительные колебав
ния обусловлены неоднородностью материнской породы.
Для степных почв характерно высокое содержание органичес¬
кого вещества в верхних горизонтах, которое убывает от чернозе¬
мов к каштановым почвам, а также постепенно по профилю с глу¬
биной. В его составе преобладают гуминовые кислоты, связанные
с кальцием, что обусловливает формирование зернисто-комкова¬
той водопрочной структуры.
Реакция гумусовых горизонтов близка к нейтральной у черно¬
земов (pH 6,5—7,1) или слабощелочная у каштановых почв (pH
7,2—7,3), в нижних горизонтах (карбонатно-иллювиальных) —
слабощелочная (pH 7,5—8,5).
Емкость поглощения значительна и зависит от содержания гу¬
муса и гранулометрического состава. В черноземах она колеблет¬
ся от 35 до 55 мг • экв/100 г, а в каштановых почвах —от 13 до
35 мг • экв/100 г почвы. Вниз по профилю емкость катионного об¬
мена снижается. В составе обменных оснований преобладает каль¬
ций, на долю которого в черноземах приходится 75—80 %, и маг¬
ний — 15— 20 % емкости поглощения катионов почвой. В кашта¬
новых почвах кальция и магния содержится 85—97 % емкости по¬
глощения.
В черноземах обыкновенных в коллоидном комплексе незна¬
чительное количество обменного водорода, а в черноземах южных
и каштановых почвах возрастает доля натрия, достигая 3—15 %
емкости поглощения.
При осолонцевании почв изменяется характер распределения
ила и полутораоксидов — накопление их в горизонте В. Физичес¬
кая солонцеватость южных черноземов и каштановых почв связа¬
на с более высоким содержанием магния и уменьшением соотно¬
шения Са2+: Mg2+. Неосолонцованные, неосолоделые и незасе¬
ленные почвы степи характеризуются в целом благоприятными
водно-физическими и агрохимическими свойствами.
20.4. АГРОНОМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
В процессе сельскохозяйственного использования происходят
существенные по сравнению с целинными аналогами изменения
почвенных характеристик при сохранении генетических особен¬
ностей почв как элемента ландшафта.
Генетическое почвоведение учитывает стабильные признаки и
характеристики почв, которые в процессе сельскохозяйственного
использования изменяются в незначительной степени и позволя¬
ют устанавливать их генетические различия.
302
) [ш агропочвоведения наибольший интерес представляет транс¬
формация почвенных характеристик в процессе сельскохозяйст¬
вен юго использования (окультуривание, деградация). Знание ко¬
ми мественных значений водно-физических, физико-химических,
m рохимических, биологических и других показателей, определя¬
ющих уровень окультуренности пахотных почв, позволяет земле¬
дельцу наиболее рационально применять агротехнические, мелио¬
ративные и другие приемы, направленные на повышение продук-
I пкности почв и воспроизводство их плодородия.
Почвы степи по уровню окультуренности разделены на три
I Руппы. За основу приняты значения водно-физических, агрофи-
шческих, физико-химических и микробиологических показателей
пахотного слоя. По степени окультуренности почвы охарактери-
ижаны на уровне подтипов. Более низкие классификационные
уровни (род, вид, разновидность) учтены при характеристике сте¬
пени окультуренности и деградации почв.
Низкий уровень окультуренности характеризует почвы, которые
но своим природным свойствам низкоплодородны и практически
не поддаются улучшению в процессе их сельскохозяйственного
использования. Здесь окультуривание сопряжено со значительны¬
ми затратами либо технологически неосуществимо. Низким уров¬
нем плодородия также обладают почвы, которые в результате сель¬
скохозяйственного использования деградированы под влиянием
»розионных процессов, вторичного засоления, осолонцевания, под-
тпления, осолодения и др. В современных экономических усло-
ииях эти почвы выводят из пашни под перелог, залежь.
Средний уровень окультуренности соответствует экономически
обоснованному состоянию плодородия почв степи. Отдельные по¬
казатели его могут принимать значения, соответствующие даже вы¬
сокому уровню окультуренности. Однако существуют показатель
или группа показателей, которые относятся к лимитирующим про¬
дуктивность пашни факторам, и совокупный эффект окультурива¬
ния — урожайность будет соответствовать среднему уровню.
Высокий уровень окультуренности почв, а соответственно и вы¬
сокий уровень потенциального плодородия (так как эффективное
плодородие во многом определяется экономическими условиями
производства) предполагает оптимальные значения большинства
почвенных показателей. При высокой степени окультуренности
почв колебания отдельных показателей возможны в очень узком
диапазоне, поскольку ни одна из почвенных характеристик не ли¬
митирует урожайность. Рост продуктивности почв ограничен по¬
годными факторами и уровнем технологии возделывания сельско¬
хозяйственных культур.
Следует отметить, что почва конкретного земельного участка
может оказаться высокоплодородной при низком уровне окуль-
i уренности для одной культуры или группы культур.
Например, сильносмытые, средне- и сильнозасоленные почвы
303
деградированы, но являются высокоплодородными для специаль¬
но подобранных многолетних трав. Показатели деградации плодо¬
родия могут изменяться при совершенствовании приемов землей
делия, внедрении новых технологий возделывания культурных pan.
стений. Более того, каждой экологически однородной группе
сельскохозяйственных культур должны соответствовать количе¬
ственные значения показателей уровня плодородия, которые от¬
вечают их биологическим особенностям.
При нерациональном ведении сельскохозяйственного произ-1
водства значения уровня окультуренности будут изменяться, и
наиболее вероятное изменение — деградация почвенного плодоч
родия: переход высокоокультуренной пашни в среднеокультурен-
ную, среднеокультуренной в низкоокультуренную. Низкоплодо¬
родные почвы должны быть выведены из пашни.
Направленность в окультуривании почв степи, изменении их
свойств под воздействием хозяйственной деятельности человеку:
имеет ряд особенностей:
активизация процесса гумусонакопления, обусловленного уг¬
лублением гумусированного пахотного слоя, накоплением пре¬
имущественно гуминовых кислот, связанных с кальцием;
уменьшение и предотвращение осолонцевания почв и отложеЧ
ния легкорастворимых солей в корнеобитаемом слое почвогрунта
(невыполнение данного условия приводит к деградации почв, а так-,'
же к экологическому бедствию на значительных территориях);
усиление микробиологической активности в пахотном слое,’
активизация жизнедеятельности микрофлоры, участвующей в гу-;
мификации органического материала; :
накопление общего и доступных растениям форм азота. s
Усиление деградации почв связано в первую очередь с измене-;
ниями водно-физических показателей почв.
Высокий уровень окультуренности каштановых почв достижиц
при орошении. В условиях богары высокоокультуренными могут
считаться черноземы обыкновенный и южный. t
Особенность культурного процесса почвообразования в степи'
заключается в том, что возделываемые растения характеризуются
примерно однотипным отношением к элементам плодородия^
почв и прежде всего к уровню обеспеченности питательными ве-(
ществами и влагой. <
Чернозем обыкновенный. Технологические свойства благопри-;
ятны: площади (более 70 % полей превышают 30 га) и длина гонов
(1—1,2 км) позволяют эффективно использовать сельскохозяй¬
ственную технику для возделывания зерновых и пропашных куль-,
тур (табл. 41).
Развитие водной и ветровой эрозии предполагает обязательное
использование агротехнических противоэрозионных приемов,
прежде всего основную обработку почвы с оставлением на поверх¬
ности растительных остатков. Для уменьшения опасности прояв-
304
41. Показатели уровня окультуренности и деградации чернозема обыкновенного
ё —
Р S
й %
И
§*
11
К (U
I!
J3 о 5
8? S " 1
4 ЭЕ s Н
5 § S
5 о g-g 8
1&£|Ю
и т
its
%V
°е
у X js
81 |5g
2bop>:
«fl P* с
CQ сЗ О
llll
a> i. vo и
n2?oo
O-^OO
g'lsa
|SSe
gsss
3
£3
м
s 2
Q. Q.
h S
' i
- 5 s й
Rll3
5 й й о
ш g-r? Э
s ° о с
fc « ° °
Й й ^
ж s t-
g Ж S *
5 о g*o
ssife
2 CD 0,5
IspI
* Он
5 &* I ?
им С n Q.S
О
A
О о
о _г
Т х I
о°°
mcf
ОО
о _
Тх
о0®
Ш о
о°Я.
m о
I X
040
го -
П*
<u
CQ
2
CQ
О
Ж
§•
si
i|
CQ Q<
|e
5 о
Si
6 >•
Pu C$
>A
О 7
ООО*"- 5
(N^J-fO I
V A A 40 s
ro
in
I 7
vv 1 J,
S
^ go
40
о x о я
с
«AS л
V
«
ж
н в
3 о
о, *
о «
С S
Я*
Н <D
Uogs
<и е; s Я -
о. s ж о, з
v ою 2. ж
D 5 S
331
£
in Е?
О О О го go
ГО ГО го 1 чо
V V V чо оч А
^ V
I V I
°-itT
vV 'J.A
з
а:
3
<§
ж
л S
S *
>Ж S' w
О S о
ж ж ч
со cd О
Pi
|а|
ООО
&5|
и S5 5
я ж ®
с *
cd cd
го ж
305
20—30 20—30 > 30 15—20 <15 Агротехнические приемы,
способствующие влаго накоп¬
лению
5:
а:
I
§
8-“ i
ЭЗ £5 «
5 § g-g 5
s §ю
и w*
£1
Its
&is
u|
о
00
V
S
о
о
о
b X и
!°£§
о. и - л 2
н s 5
g 5 §.*
18 S g
S Я S §
4«So,
S я ed 8
^Soa
л: ^ x я
’I as r*
ч S'§«
|Ю!
О о 1
s « о £
1 5 * *'
5!
*
o as
*/o cn
T ^
о s.
ГО fVT
S
о
05
S
X
CD
§
5
*>
as
I
a*
as
I
S.
-3,0
wo
го
о
W0
V
S
lO
V
V
V
Г"
Л
о
го"
1
1Г\
m
1
УГ\
1
-6,0
4,0-
V
1
ГО
1
о
1
'О
»п
чо
irT
1
О
to
т
wo
(N
1
сэ
1
5,0-
1
г-
1
<N
20-
6,0-
-5,0
г-
1
ГМ
-20
сэ
ЧО*4
1
4,0-
1
I/O
1
оо
УГ%
1
чо
»гГ
-4,5
г-
1
оо
1
UO
7
-6,0
4,0-
1
*/о
1
i/o
1
о
1
чо^
V"T
>,
S
u.
3S
2
s
Й*
s
§
Э s
u 5"
о °
s С
о u
ё§
o\
X
N _
S ja
CQ 00
Ч У
О О
С с
О. (-
о О
*0-0
о г4
р ^
в S
«5
3
X
I
<D
ю
о
X со
5 ^
ч> °
>4 с
я
а
306
Состояние почвенного пог.ющаюш.его комп-текса
о
оо
V
§ «а
11 * s.
fl|o
|8-Ii
(J и в ^
s5ort
u ac g s
a||S
P!S-
2 « Q,p
г ca r u
Ви о О
О s 2 x
ro
V
0
2
CQ
S
sr
«S
1
8.
II
!|
S S
ill
§■=«
№
Ол
in
Л
5 ^
§ A
S
u
к
X
о
2
ГО
s
о
X
X
£
о
с
а
н
X
<
I
л
Э
3
|S
Е ©
т С
в
о w
5 S
s |
с о
9
а§
о> С
С X
о я
* 2
СП
I
О
«о
I
СО
SOr*.
I
-ГА
V
оГ
о
со
I
to
I
о
о
о\
I
о
<*>
as
*
05
ол
ОО
I
ю
Ол
to"
I
<э
Ол
I
I
in
lo
I
го
1
8
s:
2
s
=3
s
I
a
I
о
I
о
A
CN
V
\
§
О
s
as
i
о
VO
I
ГМ
со
I
I
rr
<N
7
о
X
к
3
X
<D
3
3
«
s
X
<L>
3
3
А -
X s Xе4
0) <D <L> «
c s c S
gBgg
U mO Я
H
I
с
«
3
H
S'S
50
о
S CQ
|Z3
104-
O SJ
5 1 M
gZ о
CQ „
S|
* w e
•eg u
|5
§■!§
II
ж 8 s
s
o,
к
s
X
cti
u
s
со
of
2
2
о
x2
$ в
s g
VO g
о c
<D JT
*§
£s-i£
a) s
CQ 5 0) ft
113 k
307
ления ветровой эрозии следует создавать систему ажурных лесо¬
полос, практиковать полосное размещение культур, кулисные по*
севы. В целях снижения вероятности развития водной эрозии эф*
фективны залужение земель с крутизной склонов более 7°, напаш-
ка валов, террасирование склонов, уменьшение длины стока, про*
ведение мелиоративных и гидромелиоративных работ. ‘
Главные условия для предотвращения эрозии в северной чаеп|
степи — соблюдение почвозащитных севооборотов, внедрение поч-
возащитной агротехники, вывод из пашни земель с крутизной бо¬
лее 7°. 1
Мощность пахотного слоя не лимитирует продуктивность чер¬
нозема обыкновенного, поэтому даже слабосмытые почвы прй
высоком содержании питательных веществ и благоприятных вод¬
но-физических свойствах могут соответствовать высокому уровню
окультуренности.
Щебнистость, иногда каменистость чернозема обыкновенного
ухудшает технологические свойства земель. При слабой степени
щебнистости черноземные почвы пригодны для эффективного
сельскохозяйственного использования и окультуривания. В этом
случае снижение продуктивности ожидается на 8—15 %, а при
средней и сильной степени щебнистости — на 20—50 % по сравне¬
нию с нещебнистыми аналогами. Окультуривание средне- и силь¬
нощебнистых черноземов требует огромных затрат. Однако удале¬
ние щебня, камней из пахотного слоя существенно не изменяет
водно-физические свойства почвы, так как щебнистость вызвана
неглубоким залеганием плотных, трещиноватых пород.
Водно-воздушный режим черноземов обыкновенных неустой¬
чив и зависит от погодных условий. Для использования растения¬
ми питательных веществ почвы, повышения ее продуктивности
необходима доступная растениям влага. Наиболее благоприятные
условия влагообеспеченности складываются для озимых культур,
размещаемых по черному или занятому пару. Создание высоко-
окультуренной богарной почвы предусматривает размещение
культур по лучшим предшественникам, широкое применение
приемов по задержанию и накоплению влаги в корнеобитаемом
слое почвы.
Водно-физические показатели почв во многом обусловлены
гранулометрическим составом. Содержание физической глины —
самый стабильный и консервативный показатель. Его изменения
возможны только в условиях хозяйства, специализирующегося на
возделывании сельскохозяйственных культур (молодой карто¬
фель, земляника, овощи, лекарственные растения и др.). При
окультуривании используют такие приемы, которые непосред¬
ственно влияют на показатели, обусловливаемые гранулометри¬
ческим составом почвы (структура, водопроницаемость, количе¬
ство питательных веществ и др.). Наиболее плодородны средне- и
тяжелосуглинистые черноземы обыкновенные. Утяжеление почв
308
мо гранулометрическому составу приводит к их деградации, про¬
являющейся в ухудшении водно-физических свойств. Черноземы
супесчаные и песчаные бедны гумусом и питательными вещества¬
ми, отличаются низкой водоудерживающей способностью.
Агрофизические свойства черноземов обыкновенных благо¬
приятны для возделывания сельскохозяйственных культур. Плот¬
ность сложения находится в интервале оптимальных значений.
Ьлизки к оптимуму содержание водопрочных агрегатов и общая
пористость в пахотном слое. Увеличение содержания мелких
фракций приводит к ухудшению агрофизических свойств. При не¬
правильной, несвоевременной обработке почвы происходит ее
деградация: уплотнение пахотного слоя, разрушение водопрочной
структуры, распыление агрегатов. Наиболее резкие изменения аг¬
рофизических свойств наблюдаются при орошении черноземов —
они связаны с усилением деградации. Окультуривание обеспечи-
иает повышение пористости пахотного слоя и увеличение количе¬
ства водопрочных агрегатов. Указанные показатели могут достичь
исличин, свойственных целинным аналогам, но не превысить их,
гак как это экологический оптимум для большинства сельскохо¬
зяйственных культур и почвы как биокосного тела.
Данное положение обусловлено высоким содержанием гумуса.
Высокоокультуренные почвы характеризуются запасами органи¬
ческого вещества, сравнимыми с количеством его в целинных ана-
ногах. Гумус формируется из гуминовых кислот, связанных с каль¬
цием.
Агрохимические свойства чернозема обыкновенного в подав-
пиющем большинстве случаев благоприятны. Внесение органи¬
ческих и минеральных удобрений направлено на поддержание
бездефицитного баланса гумуса, фосфора, калия, чтобы избежать
деградации. Увеличение содержания питательных веществ в почве
сиерх указанного количества при высоком уровне плодородия не¬
рационально, поскольку их использование растениями лимитиру¬
ется запасами доступной влаги. Чернозем обыкновенный характе¬
ризуется близкой к нейтральной реакцией почвенной среды и вы¬
сокой буферностью. Однако внесение повышенных доз физиоло¬
гически кислых минеральных удобрений способствует подкисле-
иию почвенного раствора. При изменении реакции почвы (pH)
примерно на 2 единицы урожайность может снизиться на 12—25 %.
Для предотвращения негативных последствий химизации следует
периодически вносить кальцийсодержащие соединения и органи¬
ческие удобрения. Почвенный поглощающий комплекс характе¬
ризуется высокой емкостью поглощения с преобладанием ионов
кальция.
Микробиологическая активность черноземов обыкновенных
высокая, что расценивается положительно, так как сокращается
период вовлечения в процесс почвообразования вносимых орга¬
нических и минеральных веществ. Однако высокие темпы транс¬
309
формации поступающих в почву соединений требуют увеличения
доз органических удобрений. В противном случае происходит ак¬
тивная минерализация органического вещества почвы, а пита-1
тельные элементы закрепляются в микробной протоплазме. Глав¬
ное при окультуривании черноземных почв — усиление жизнедея¬
тельности микроорганизмов, гумифицирующих поступающее
органическое вещество.
Повышение уровня грунтовых вод, если это не сопряжено о
осолонцеванием или засолением, улучшает водный режим черно¬
земов обыкновенных. Луговые, глееватые черноземы потенциаль¬
но более плодородны; необходимо их рациональное использова¬
ние, направленное на предотвращение осолонцевания и потерь
органического вещества из пахотного слоя.
Чернозем южный и темно-каштановая почва. Эти почвы имеют
сходные показатели окультуренности и продуктивности и нужда¬
ются в однотипных приемах повышения плодородия (табл. 42).
Технологические свойства благоприятны для механизации рас¬
тениеводства. Увеличение контурности полей высокоокультурен-
ных темно-каштановых почв вызвано объединением почв одина¬
ковой степени солонцеватости, эродированное™, щебнистости.
При вовлечении в земледелие щебнистых, а также сильно- и
среднеэродированных почв требуются большие затраты на их
окультуривание. Наиболее оптимальный вариант эффективного
использования их плодородия — создание садов, виноградников,
для которых такие почвы оказываются высокоплодородными.
Слабая степень смытости и щебнистости позволяет использовать
эти земли в качестве пахотных при создании специальных севоо¬
боротов, подборе соответствующих культур.
Мощность пахотного слоя не относится к лимитирующим про¬
дуктивность факторам. В окультуренной темно-каштановой почве
содержание физической глины в этом слое ниже, чем в чернозем¬
ных почвах аналогичного уровня окультуренности, что обусловле¬
но процессом осолонцевания, типичным для южной части степ¬
ной зоны.
Главный лимитирующий продуктивность фактор — недостаток
влаги. Орошение — необходимое условие формирования высоко¬
культурной и плодородной почвы. От чернозема южного к темно¬
каштановой почве снижается эффективность черного пара. Малое
количество осадков и значительная потенциальная испаряемость
не позволяют накапливать в нем необходимое количество влаги
для получения высоких по сравнению с непаровым предшествен¬
ником урожаев. Однако на этих почвах еще целесообразно возде¬
лывать озимые культуры по черному пару, широко применять
влагозадерживающие агротехнические приемы.
Большое значение имеет оптимизация агрофизических свойств
почвы, для чего необходимо увеличить пористость пахотного слоя
и количество водопрочных агрегатов, снизить плотность сложе-
310
42. Показатели уровня окультуренности и деградации чернозема южного и темно-каштановых
а
£
о
д- Св
аз
0,5
S Д
х о
£ =(
За
А Л
ОО
ччг-
i I
ОО
ГО «О
I I
S
§ 3
S ° Я
М«1
11 !=
5 s g 5
S Q S
1 О, сх
Е Г
М*|
II |1
fills
§
I
§
CQ Л
<U 5
за
|s
g: х
и Э
W >>
On Е[
О
го
V
О
•*г
V
” I
з 3
si
3*
«* a
т
ib
2 5 «
с с с
Я Э;
ы
ill
3 s
* й а 5
Ii I
IS
U о,
§*8
X 08
Я К
О
ООМЛ
го ГМ j г-
Л А чо А
г чо Л
«
3
CQ
5
У
«
е
о
5
«
3
о
Du
О
О
оо
V
О
о
а
о
*°Т
\/ I
I 7 I
•AS
X
£ §<л
1 «!>®л
V
«
О
X
и
<D
А*
Н 4)
«ogs
§ 5 S 1^
asKg.3
о uio й I
Эо 5
1
>2S
г
%
I
о
о
А
S
<и
05
X
<и
О
X
X
2
о
с
о
CL
н
X
<
2S
■в.
О
&
S о
§5
3S 1
О Л
X х
5 2
I
>>о S
3 ГЧ
Я I s
D. I S
с© §
| 5 £
СО п ш
311
Уровень окультуренности Уровень дефадации почв
I
о
Л
й 2
^ U S S'C'
р.3 0.0 5
ssijs
lali*
S ^ у
U л
s *
sis
gr
Ug.
till?
! s § 11
О s a
SP&i*
OD fe О
1Ш
w £. Ю ffl
D.S 0 о
|i8£
Si
r> Л 3 я
CD КО
s ж о
Я cq $ са
О O ^ <D
Я 5! w
Mils
5 Q- О -
d C (U <U
E 3" S CQ
X s sc g
5> s-д ce o.
О ^ CQ CQ ь
Я О Ь- О х
Я <D О. О s
ётос?
S 3 о ? н
8.® *
* S $* р
8 о « s о
9 Xu I 2
Я и я 5 J
U CQ и О- 2
т
о?
S
я
о
*
о
5
J3
н
о
Я
н
о
fc?
с
<D
2
<u
о
5 s
оло
С <N
go*
О <D -
аз о u
^ О
о о ^
SVO о
й 2
Р О
я
CD t- fc
SK g
CQ
* ^
D.CQ .
4»
t°l&§
U Л С
Г1 *** I
: 1 s? 3iL
§й f &§sо
ago®§o8
о S®' § g B *
(D О u >1U U '
S с s x wo '
я - X 3 s о
D S О £ I -I
Os^ 5 CD >*
у я Й g-sr b
® й> я 2 s ^ kf
CQ OuCQ *0< e; —< С
=5
I
3*
as
1
s.
>4
s
u
—I lO
—I Ю) in
I i I
on ro
m —.
r-*
A
ТГ
—Гг*
I I
CN t n
<N
—Tio
о
A
tO
V
о
V
о
V
«о
<N
A
a
I
о
о
V
312
и
X
X 03
'*i са
Li °
‘О с
5
У
3S
О
н
о
я
Ж
о
с
о
о.
н
ж
<
~ л
£5
£ О
8.S
«а
si
<u
3 <t>
о §
0) Я
5" £
S «
5 S
2 н
O0J
са
о
is
■ *
0 н
1 о
Эю
03
Зю
О °
ffl s
о
cd
*- 5
ОС S
IN
ЕЯ
с о.
<L>
3
CQ
ж
э*
«
О
>*
§ u"
-5.5
з р S
S fe 5
<& о °
s с У
о. 52
с
О a- S
2 S u
ж 2 s
a S as
s 9 S
ц « n
a&l
о с ж
s >* о
lg§
^ CL О
^ С О
3
s
о
О.
C
<u
¥ s
5 s
2 33
о §
о a
с о
s о,
u О
са
GC Э
5 3
2 са —
« о 2
ж с О
§ «с
2 © d>
3 Ц
* ||
§ 51
о * ^
с « с
Я с х
6 5 S
н 2 —•
ж о я
<С ^2
in о
СЧ 40
V V
in
V
о
л
с>
V
ш О
<N40
V V
I
<3
оГ
in
сГ г-~ го
I I I
ГО ГО in
o'
1
*
s
S'
5
Q
О o
ro Г-"
=5
8
2s
s
s
ъ
CO
S3
bi
о
s:
о
v
1
o^
GO
I
OO
го t-»
ШО
<N 40
О
го О
I ^
S m V
о
§
3S
О
I
<N
o"
§
as
I
о
A
CN
I
OO
oX
i : o.
s? 5
о *
с К
u S
o *
л ж
52 !g*
~ w -
О c s
*4 H s
wu a
s
CO
С
ё
55
о я
CQ
в 8
CD g
£5
3°
Ж
J2
О.
>.
S
а
*
-в
CQ
О
Ж
о.
(U
го
313
ния. Наиболее существенные изменения агрофизических характе»
ристик происходят при окультуривании темно-каштановых почв.
Эти изменения возможны при повышении содержания гумуса Ж
пахотном слое за счет гуминовых кислот, связанных с кальцием. В
черноземах южных и темно-каштановых почвах при окультурива¬
нии количество гумуса и гуминовых кислот может достичь значе¬
ний, характерных для целинных аналогов, но не превышает их.
По обеспеченности растений обменным калием эти почвы на¬
ходятся на оптимальном уровне. Ведущий фактор их окультурива¬
ния — повышение содержания доступного и валового азота, преж¬
де всего за счет внесения органических удобрений, посева бобо¬
вых культур, а также увеличение количества доступного растени¬
ям фосфора. Для черноземов южных и темно-каштановых почв
характерна нейтральная и слабощелочная реакция почвенного ра¬
створа, что определено наличием обменно-поглощенного натрия
и его легкорастворимых солей. Величина емкости поглощения не
относится к лимитирующим продуктивность этих почв факторам,
а качественный состав почвенного поглощающего комплекса
представлен кальцием. В темно-каштановых почвах увеличивается
содержание обменно-поглощенных ионов натрия и магния. Это
обусловливает деградацию почв, проявляющуюся в ухудшении аг¬
рофизических показателей, состава гумуса, проявлении физичес¬
кой солонцеватости или явного осолонцевания. Биологическая
активность возрастает при повышении окультуренности почв и
снижается при их деградации.
От черноземов южных к темно-каштановым почвам все более
необходим учет мелиоративных показателей. В процессе рацио¬
нального использования почв нужно снизить проявление осолон¬
цевания и засоления. Для этого недостаточно внесения кальций¬
содержащих соединений, необходимы высокая культура ороше¬
ния, т. е. соблюдение всех технологических условий, создание
дренажных систем, внедрение новых приемов орошения. В про¬
тивном случае могут развиться деградационные процессы — вто¬
ричное засоление и осолонцевание.
Каштановые и светло-каштановые почвы. При окультуривании
этих почв нивелируются главные диагностические показатели —
содержание гумуса в пахотном слое, мощность пахотного слоя.
Поэтому данные почвы обладают рядом сходных свойств, и их це¬
лесообразно рассматривать вместе (табл. 43).
Технологические свойства земель, почвенный покров которых
представлен каштановыми и светло-каштановыми почвами, в
большинстве случаев требуют улучшения. Это связано с уменьше¬
нием площади полей, объединяющих почвы одинаковой степени
засоления и осолонцевания.
Мощность пахотного слоя лимитирует продуктивность почв,
кроме того, на нее влияют наличие и глубина расположения плуж¬
ной подошвы. Для увеличения мощности пахотного слоя необхо-
314
43. Показатели уровня окультуренности и деградации светло-каштановых и каштановых почв
о
X
л
5
X
о
X
х s
«3
со
а о
х
х §
и 8.
о
о
X
о
X
S
X
ю
>>
о
чо
Л
о
чо
I
о
I I
I I
й £ >*
х|*
2 I и
ео5
5" С5 X
Iе 8
9« й
3 35g
ию й
«оо
|*§
1 -а 3 -
||5?
С S у ч
05
X
а
03
о
X
§
а я
a I
* ^
2 а
|Е
ц
u a
Он Ct
у
зК
I
Л V
оо
Г- (N
I I
О *П
in —I
о
чо
Л
seas
S
X
<L>
В
о
а.
О
о
ОО
V
О
о
сч
I
о
§ о
чо
о А
5S
S
о
<и
хг
S
S.3
8*
>as
3
I
1
I
о
I
о
оо
^ss
xso
<u I о
« *
<D о X
и о В
<L> 5
О >**
x X Q,
bsw
S <L> O
Й EP«S
OSS
U я a
о
го
V
■sf
V
£ О g I
S ч p я
cn в «О
<i>
3
s
<L>
к
X
d>
£
ro
S
О
X
X
я
as
I
з*
as
s
о
a.
(D
S „
X CO
а) о
SI
S s
s a
a с
c x
8§
x о
я Й <D
« £ s
s ^ X
5^ 5 й
CX CQ
S S о
О Ic
CQ
nlsS
in
A
I
I
315
2S
I
О
£
<L> ^
t— 5
5 x
ь s
C3 CQ
E С
5 Q-
G o.
§ 3
S S
a о
* s
I:
logs-
;i|Ml
■i|l§
|a£§f
C3 w
Cl J
1=
gs
§ я
&!■
о «
5 « Й
lisp
о ас S i g
o|Sia
3*§|&
OQ л о
CD
V
rO ^
8
a*
2S
I
of
>%
I.
u
3S
3
s
Ii
« *
a- * ~
§ n со Ю
о о о о
Sccc
fe ь- at-
*8^8
J*3*
<sOs
«j
а
3S
3
x
X
<D
s
Ю
О
« 3
S OQ
3 oE
ЪА x cx
s
X
ев
са
о
»о
т
*п
ОО4
ООО
1—11 TJ-
V
о
Л
V V
«о
*г>
т
оо
ОД
OI о
110
V
о
Л
<5
оо V
>3
20-40
»п
1
о
Г-"
3
*
з*
22-30
>60
О^
о
о
5;
од о
ГО
1
О!
1
Г-"
!
S
0140
1 1
О
UO
о
О
ООО
оГ
оо
5
—1 1Г)
ю
«о
s:
од
оо
3S
О! о
1
1
£
110
о
о^
§
оо V
оо
S
л л
?5
О *
о х
° а-
ю л
“1
s
Г. 1) ~
О с S
^ S g
щ и а
316
о,
VO
о
Й
<и
S
У
5
I
CQ
О :
о пЗ
» X о,
: аю
| о
г ^ s
г м л.
§&
еЗ
о S
= N
05 й
Я Си
Си О
Я ;
е§!
«3 е* Е
Ч О <
vo саи
S
S
ж
о
а
о
о.
о
S
о.
О
с
<L>
3
CQ
Я
со
X
S
СО
CQ
т
3
СО
5S
§
S
О
о.
О
о
с
S
>
а
и
а
s
4>
С35
X
<L>
О
сх
н
Л в
-0 У
CQ О
О С
са' я
1^
о о
S 5
Сц о
cg
о с
р
gI
S 2
о л
а э
*1 о
о
А
-н CN
*Г>
о
I
о
40^
v
I
о
[
о
ю
о
V
I I
Га
СЧ
I
&
а
I
(N
о"
I
(N
О *П
I I
—( со
О
го" г-
I 1
© »п
of
о ю
of I
V fo
н
о
X
о g
go
5 S
^ s
х о «я . ~
3 fe и 1,
у О уп
5 х о и
s X С са
1 S-S
g '§!§
W <L> "> <D
S s“s
X X Й X
cd cq cQ
Q.©\ CX 5 Q-
й> о CL)
tt l45T t* ► tj
oSo«o
и “uzu
a I
a >>
<u ex
x u
05 U
XfO
§6
&x 5
+ <u £ tf
« S 5 о
Z ^ 5 ю
i S а
s8£
(N'T T К « Д
О и o 2 ®
WUC-P
о
н
X
>>
&
05
S
а
cQ
л
&
•х
<D
3
со
О
X
о.
ч н
317
димо периодически припахивать первый переходный горизонт,
что, однако, может привести к усилению осолонцевания и засо*
ления. Эродированность пахотных земель значительно снижает
уровень плодородия почв, затраты на их окультуривание повы¬
шаются.
В зоне засушливой степи черные пары (и размещение по ним
озимых культур) неэффективны в связи с высокой потенциальной
испаряемостью и малым количеством осадков. Поэтому орошение
позволяет создать высокоокультуренную почву и эффективно ис¬
пользовать полученный уровень плодородия каштановых и свет¬
ло-каштановых почв. При их окультуривании коренным образом
изменяются общая пористость пахотного слоя, количество водо¬
прочных агрегатов, содержание гумуса, гуминовых кислот. У вы*
сокоокультуренных почв эти показатели превышают значения
аналогичных характеристик целинных почв. Это становится воз¬
можным только при значительном поступлении в почву органи¬
ческого материала, что связано с возделыванием сельскохозяй¬
ственных культур, прежде всего многолетних трав на орошаемых
землях. В противном случае развитие деградационных процессов
приводит к экологическому неблагополучию на обширных терри¬
ториях.
Агрохимические свойства имеют решающее значение для со¬
здания высокопродуктивной пашни. Для этого необходимо увели¬
чить содержание доступных форм фосфора в пахотном слое. Вне¬
сение фосфорных удобрений на этих почвах характеризуется вы¬
сокой окупаемостью урожаем. Вторым лимитирующим продук¬
тивность элементом является азот. Поддержание высокого
агрофона (фосфорного и азотного) — непременное условие пре¬
дотвращения деградации и окультуривания каштановой и светло-
каштановой почв.
Содержание обменного калия в данных почвах очень высокое,
и его увеличение не требуется. Однако при орошении следует под¬
держивать бездефицитный баланс калия, поскольку полный отказ
от использования калийных удобрений при орошении через 5—10
лет может привести к заметному снижению содержания этого эле¬
мента в пахотном слое почв. Важный фактор окультуривания
каштановых и светло-каштановых почв — оптимизация реакции
почвенного раствора, которая обычно слабощелочная и щелочная.
Наибольшую опасность при орошении представляет резкое повы¬
шение щелочности почвы.
Почвенный поглощающий комплекс характеризуется средней
и низкой емкостью поглощения, сравнительно высоким содержа¬
нием ионов натрия, калия, магния, что отрицательно сказывается
на агрофизических и физико-химических свойствах почв. Увели¬
чение доли катионов кальция в почвенном коллоидном комплексе
необходимо для повышения плодородия каштановых и особенно
светло-каштановых почв.
318
Другая отличительная особенность окультуривания этих почв —
снижение микробиологической активности, что связано с широ¬
ким применением различных пестицидов, которые загрязняют
почву, угнетают полезную микрофлору. При повышении эф¬
фективного плодородия орошаемых почв численность микро¬
организмов в пахотном слое уменьшается. Возрастает доля бо¬
лезнетворных микробов, что усиливает деградацию почв, не¬
смотря на высокий агрофон и наличие доступной влаги. Окуль¬
туривание почв не должно приводить к резкому ухудшению
микробиологической деятельности при их рациональном ис¬
пользовании. Однако высокий уровень плодородия светло-каш-
гановых и каштановых орошаемых почв не всегда сопровождает¬
ся улучшением микробиологических показателей. Поэтому дан¬
ные почвы нельзя причислять к окультуренным, даже если все
остальные характеристики соответствуют оптимальным значени¬
ям — это деградированные почвы.
При окультуривании каштановых и светло-каштановых почв
следует оптимизировать мелиоративные показатели. Большая
комплексность почвенного покрова в засушливой части зоны
обусловливает наличие в массиве орошаемых земель почв различ¬
ной степени засоления и осолонцевания. Поэтому необходимо
уменьшить негативное влияние на растения токсичных солей обя¬
зательными зимними промывками, снизить опасность осолонце-
иания почв внесением гипса.
Особое значение приобретает предупреждение вторичного засо¬
ления и осолонцевания в результате поднятия грунтовых вод при
орошении. Избежать негативных последствий орошения можно
при внедрении новых экологически безопасных технологий.
Окультуривание почв степи связано с рациональным использо¬
ванием влаги при ее накоплении и орошении, оптимизацией аг¬
рофизических свойств и нейтрализацией засоления и осолонцева¬
ния, иначе процессы деградации усиливаются.
Окультуривание почв проявляется в изменении их свойств, по¬
вышении продуктивности и выравнивании уровня урожайности
возделываемых культур на различных типах и подтипах.
Контрольные вопросы и задания
1. Охарактеризуйте условия почвообразования на территории степной зоны.
2. Изложите современное представление об основных почвообразовательных про¬
цессах (гумусонакопление, накопление и перераспределение карбонатов кальция
и легкорастворимых солей натрия) в степной зоне. 3. Приведите классификацию
черноземов южных и каштановых почв. Представьте строение их профиля. 4. Оха¬
рактеризуйте состав и свойства черноземов южных и каштановых почв. В чем их
близость и различия? 5. Каковы особенности сельскохозяйственного использова¬
ния почв степи? 6. Охарактеризуйте уровни окультуренности и деградации черно¬
зема южного и каштановых почв. 7. Каковы основные проблемы рационального
использования и охраны почв степной зоны? 8. Рассчитайте дозу кальцийсодер¬
жащих соединений (на примере хозяйства, района), необходимую для предотвра¬
щения деградации черноземов южных и каштановых почв.
319
Глава 21
ПОЧВЫ ПОЛУПУСТЫНЬ И ПУСТЫНЬ
Зона полупустынь переходная между степной и пустынной зо¬
нами. Она тянется сравнительно узкой (около 200 км), длинной'
(около 3000 км) полосой от Прикаспийской низменности к Се¬
верному Приаралью и Монголии. Зональный тип почв полупус¬
тынь — бурые полупустынные.
Пустынная зона простирается от Каспийского моря до Джун-1
гарского Алатау. К зональным типам почв относятся серо-бурые,
песчаные, такыровидные и такыры. Около 40 % площади занима¬
ют перевеваемые пески. Значительно распространены также со¬
лонцы и гидроморфные засоленные почвы различных депрессий,
пойм и дельт рек.
Пустынная зона включает разные типы пустынь, в частности1
выделяют песчаные, каменистые, глинистые, солончаковые и лёс¬
совые пустыни (табл. 44).
44. Взаимосвязь между типами пустынь и соответствующим им почвенным
и растительным покровом (по Герасимовой)
Литологические типы пустынь,
рельеф
Почвы
Растительные ассоциации
Песчаные на рыхлых отло¬
жениях древнеаллювиаль¬
ных равнин
Песчано-галечниковые на
палеоген-неогеновых плато
и конусах выноса
Щебнистые гипсированные
на возвышенных палеоген-
неогеновых плато
Суглинистые на пластовых
равнинах и неогеновом пла¬
то
Глинистые лессовидные на
наклонных подгорных рав¬
нинах
Глинистые такыровые на
низких подгорных равнинах
и древесных дельтах
Глинистые бедлендовые
низких предгорий
Солончаковые (приморские
и внутриконтинентальные)
320
Песчаные пустынные,
подвижные пески
Песчаные пустынные,
примитивные серо-бу¬
рые
Серо-бурые, в том числе
солончаковые, гипсонос¬
ные, солонцеватые при¬
митивные
Серо-бурые, комплексы
с участием бурых, в том
числе солонцеватых почв
Черно- и белосаксауль¬
ные с кустарниками,
бурное развитие эфеме¬
ров
Кустарниковые с псам¬
мофитами
Полынно-солянковые
Полынные, полынно-
солянковые
Такыровидные, серозе- Эфемерово-полынные,
мы светлые крупнотравно-эфемеро-
вые
Такыры, какыровидные
Примитивные
Водорослево-лишайни¬
ковые, единично — со¬
лянки
Редкие галофиты
Солончаки (приморские Солянковые
луговые)
Песчаные пустыни. Наиболее распространенный
тип. Они представляют собой обширные, покрытые песками тер¬
ритории с разнообразными эоловыми формами песчаного релье¬
фа. В Средней Азии их называют кумами (песок). Происхождение
песков различно, главным образом это древнеаллювиальные и
морские, перевеянные ветром отложения, но встречаются песча¬
ные массивы, образовавшиеся в результате выветривания корен¬
ных горных пород.
Каменистые пустыни. Формируются при активном
физическом выветривании различных твердых коренных горных
пород, сочетающемся с интенсивной дефляцией. В результате на
поверхности остается каменистый обломочный материал, образу¬
ющий огромные черные щебнистые пространства. Для каменис¬
тых пустынь характерен черный цвет — пустынный загар, или лак
пустыни; он обусловлен тонкой железисто-марганцевой корочкой
(пленкой), возникающей на поверхности обломков горных пород
под воздействием солнечного излучения и дегидратации.
Глинистые пустыни. Это плоские безжизненные
пространства, сложенные различными по происхождению глини¬
стыми осадками (главным образом отложения рек, озер и морей).
Среди глинистых пустынь встречаются глинистые кратковремен¬
но затапливаемые депрессии, поверхность которых при высыха¬
нии воды сильно уплотняется и растрескивается на небольшие
(7—12 см) четырех-, пяти- и шестигранные полигоны. Это такы¬
ры. Некоторые авторы выделяют их в самостоятельный тип пус¬
тынь, почвоведы считают зональным типом пустынных почв.
Солончаковые пустыни. Это наиболее безжизнен¬
ные, насыщенные водорастворимыми солями пространства. Они
образовались при выпотевании солей из морских отложений, в раз¬
личных понижениях при испарении минерализованных грунтовых
вод и высыхании засоленных аллювиальных, аллювиально-озерных
и других образований. Встречаются на территориях иных типов пу¬
стынь и обусловливают формирование разных типов солончаков.
Лёссовые пустыни. Приурочены к покрытым лёссом
и лёссовидными суглинками низким предгорьям. Лёссовые толщи
представляют собой эоловые и аллювиально-пролювиальные от¬
ложения, местами значительно расчлененные оврагами. Лёссовые
пустыни — наиболее благоприятные среди других пустынь терри¬
тории: здесь обычно формируются сероземы, на которых при оро¬
шении можно возделывать ценные технические культуры.
21.1. УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
Климат. В полупустынной зоне суббореального пояса он резко
континентальный, засушливый, с морозными зимами. Средняя
температура января колеблется от —10 до —20 °С, июля — от 20 до
11 Зак. 277
321
27 °С. Среднегодовая многолетняя температура 6—7 °С. Количе¬
ство осадков по годам варьирует весьма существенно: от 125 до
250 мм, причем испаряемость в 4—5 раз превышает их сумму
(700—900 мм). Зимой почвы сильно промерзают, а летом иссуша¬
ются. Сумма активных температур (выше 10 °С) — 3000—3700 °С.
Длительность безморозного периода 160—190, вегетационного —
176—212 дней. Особенно неблагоприятны сильные ветры и бу¬
раны зимой, сносящие небольшой (обычно около 20 см) снежный
покров.
Пустынная зона отличается резко засушливым и континен¬
тальным климатом. Средняя годовая сумма осадков здесь колеб¬
лется от 75 до 200 мм в зависимости от района. Сумма активных
температур составляет 4000—5000 °С. Длительность безморозного
периода 160—248, вегетационного — 194—275 дней. По интенсив¬
ности солнечного излучения пустынная зона приближается к об¬
ласти сухих субтропиков.
Рельеф и почвообразующие породы. Геологическое строение и
рельеф зоны полупустынь разнообразны. В Прикаспийской низ¬
менности — молодой аккумулятивной равнине — рельеф равнин¬
ный, слабоволнистый, осложненный четко выраженными лима-'
нами, а на востоке — в районах Подуральского плато — увалис¬
тый, с хорошо выработанными речными долинами, в пределах
песчаных массивов — с высокими барханами и другими эоловыми
формами.
Почвообразующие породы в Прикаспийской низменности
представлены главным образом лёссовидными суглинками, пере¬
крывающими морские отложения — шоколадные глины, которые
выходят на поверхность и откладываются в депрессиях. Здесь так¬
же распространены различные по засолению и гранулометричес¬
кому составу аллювиально-озерные и аллювиальные отложения,
переходящие на побережье Каспия в современную приморскую
песчаную равнину. Для Подуральского плато типичны глинистые
сланцы и известняки.
На территории песчаных пустынь преобладает бугристый, гря¬
дово-бугристый и холмистый рельеф. Особенно широко распрост¬
ранены барханы и барханные цепи. Для других типов пустынь (ка¬
менистых, глинистых, лёссовых) характерен более выровненный
рельеф, монотонность которого нарушается лишь замкнутыми
котловинами, сухими руслами рек и др.
Растительность. В полупустынной зоне растительный покров
в основном злаково-полынного типа, сильно изреженный. Про¬
ективное покрытие территории в среднем около 30—50 %, при¬
чем наиболее благоприятны участки с наименее засоленными су¬
песчаными и песчаными почвами. Здесь встречаются типчак,
житняк пустынный, полынь песчаная, тмин песчаный и др. На
участках с суглинистыми засоленными почвами преобладают
различные виды полыни, биюргун, эфемеры и эфемероиды. В
322
пониженных местах с бурыми лугово-степными почвами распро¬
странена разнотравно-злаковая и злаковая растительность. По
пятнам засоленных почв и солончаков произрастают различные
солеросы. Древесные породы обычно приурочены к балкам и
поймам рек. Это тамарикс, тополь, осина, саксаульник. Наибо¬
лее широко распространены засухоустойчивые, солевыносливые
кустарники (джузгун и др.). В целом растительность зоны отли¬
чается неоднородностью и комплексностью. Именно поэтому
Келлер и Димо назвали территорию Прикаспия комплексной
полупустыней.
Растительный покров пустынной зоны крайне изрежен, но до-
иольно разнообразен. Преобладают различные ксерофитные кус¬
тарники и полукустарники, имеющие глубокопроникающую кор¬
невую систему, виды полыни, солянки. Сравнительно густой рас¬
тительный покров образуют эфемеры и эфемероиды, вегетирую¬
щие весной и осенью при появлении в почве влаги.
Почвы. Особенности почвообразования в зоне пустынь обус¬
ловлены кратковременностью и прерывистостью процесса. Расти¬
тельный покров изрежен и развивается лишь в непродолжитель¬
ный весенний (некоторые виды —в осенний) вегетационный пе¬
риод. Высокая микробиологическая и ферментативная активность
почвы в условиях жаркого и сухого климата приводит к быстрой
(та один сезон) и почти полной минерализации органических ос¬
татков. Это ограничивает образование и накопление гумуса и спо¬
собствует аккумуляции натрия, значительное количество которого
наряду с кальцием, магнием, серой и хлором содержится в золе
Пиюргуна, солянок и других растений пустынь. Слабое промачи-
вание почв атмосферными осадками определяет накопление кар-
(к)натов кальция, гипса и водорастворимых солей. Поэтому почвы
пустынь маломощные, с низким содержанием гумуса, солонцева¬
тые, карбонатные и засоленные.
Почвенный покров пустынной зоны неоднородный и комплек¬
сный. Преобладают серо-бурые пустынные почвы в разной степе¬
ни солонцеватые и засоленные, а также перевеваемые пески. За¬
легают серо-бурые почвы в комплексе и различных сочетаниях с
такыровидными почвами и такырами, песчаными пустынными
почвами, перевеваемыми песками, солонцами и др.
21.2. ГЕНЕЗИС
Особенности генезиса почв полупустынной зоны обусловлены
дефицитом влаги, ежегодным промерзанием в условиях засушли¬
вого резко континентального климата, низкой биомассой произ¬
растающих растительных сообществ и преобладанием засоленных
ночвообразующих пород при исключительном разнообразии их
гранулометрического состава.
323
Незначительное количество осадков и интенсивная испаряе¬
мость исключают промывание почв. Изреженный растительный
покров с преобладанием галофитов дает крайне мало органичес¬
ких остатков, которые разлагаются в почве при высоких темпера¬
турах и недостатке влаги. В результате происходит быстрая мине¬
рализация, обусловливающая слабую гумусированность и накоп¬
ление зольных элементов в почвах. Все это создает условия для
формирования маломощных (около 40 см) в той или иной степени
солонцеватых почв.
Наибольший интерес представляет генезис такыров. Существу¬
ет множество гипотез. Одни исследователи считают, что такыры —
днища высохших древних или современных озер, другие —что
это образования, сформировавшиеся в результате периодического
избыточного поверхностного увлажнения, резко сменяемого быс¬
трым высыханием, причем решающее значение в процессе такы-
рообразования имеет в соответствии с почвенно-геологической
гипотезой (Неуструев, Успанов, Розанов) тяжелый, глинистый
гранулометрический состав почвообразующих пород. Согласно
солонцово-солончаковой гипотезе (Герасимов, Иванова), такыры
представляют собой карликовые (поверхностные) солонцы пус¬
тынь, образовавшиеся в процессе чередования засоления и рассо¬
ления, особенно в условиях периодического поверхностного пере¬
увлажнения, карбонатности и солонцеватости. Биологическая ги¬
потеза (Болышев, Евдокимова, Базилевич) ведущую роль в фор-:
мировании такыров отводит водорослям и лишайникам как
источнику образования агрессивных органических кислот, разру¬
шающих минеральную часть почвы и обусловливающих накоплен
ние в верхней части профиля аморфной кремнекислоты; отсюда
признаки осолодения. Однако экспериментально ведущая роль!
биологического фактора в такырообразовании не подтвердилась.1
Признание получила концепция динамичности такыров с акцен¬
том на характере гидрологического режима, с введением терминов
«отакыривание почвы», «стадия развития такыра».
Следует подчеркнуть, что в такырах сочетаются солончакова-^
тость, солонцеватость и осолодение. '
21.3. СТРОЕНИЕ ПРОФИЛЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ
Бурые полупустынные почвы. Солонцеватость этих почв была
отмечена еще Докучаевым, который выделял их как бурые солон¬
цеватые почвы. Наиболее интенсивно солонцеватость и засолен¬
ность проявляются при формировании их на глинистых и сугли¬
нистых засоленных породах, наиболее слабо — при легком грану¬
лометрическом составе.
Зональные признаки бурых почв полупустынной зоны — сла¬
бая выщелоченность легкорастворимых солей, гипса и карбона-
324
мж, солонцеватость, малая гумусированность, небольшая мощ¬
ность гумусированных горизонтов.
Дифференцированность почвенного профиля бурой полупус¬
тынной почвы по элювиально-иллювиальному типу слабая, но
ясно выраженная.
В типичном профиле бурой полупустынной почвы выделяют
следующие горизонты:
А13 ~ь27 55 ~4CS | >
Л — гумусово-элювиальный горизонт, сверху (2—4 см) часто с крупнопорис¬
та корочкой, глубже рыхлый, палево-серый или буровато-светло-серый, слоева-
1 ый, мощность 10—15 см; В — гумусово-иллювиальный горизонт, бурый или ко¬
ричнево-бурый, более темной окраски, чем горизонт А, крупнокомковатый или
шыбистый, иногда призмовидный с глянцевой коллоидной лакировкой, трещи-
ипнатый, уплотненный или плотный, обычно вскипает от НС1, мощность 12—
IS см; Вк — переходный, иллювиально-карбонатный горизонт, желтовато-бурый с
пелесыми вкраплениями карбонатов (расплывчатые пятна и белоглазка), комко-
ип го-ореховый, плотный, мощность 25—40 см; CKs — материнская порода, обыч¬
но рыхлый неоструктуренный карбонатный лёссовидный суглинок с обильным
и мделением гипса на глубине 80—100 см, глубже —гипса и легкорастворимых
голей.
Следует подчеркнуть, что материнская порода может быть раз¬
нообразной (лёссовидные суглинки, элювий и делювий известня¬
ков, мергелей, глинистые и песчаные отложения и др.), но она
исегда содержит карбонаты (СаСОз), гипс и легкорастворимые
соли.
Состав и свойства бурых полупустынных почв во многом зави¬
сят от гранулометрического состава. В полупустынной зоне широ¬
ко распространены суглинистые, супесчаные и песчаные почвы,
исгречаются и глинистые разновидности. Однако общее у них —
неравномерное распределение по профилю илистой фракции,
Si02, оксидов железа и алюминия, соединений кальция, магния,
натрия. Максимальное количество ила, Ре20з и AI2O3 содержится
и гумусово-иллювиальном горизонте, который отличается ясно
иыраженными, стабильными признаками солонцеватости. В пере¬
ходном иллювиально-карбонатном горизонте отмечается накоп-
пение соединений кальция и магния, нередко ила. Верхний, гуму¬
сово-элювиальный горизонт обеднен илистой фракцией, а также
le203, А1203, CaO, MgO и имеет повышенное содержание Si02 и
Na20.
Содержание гумуса в бурых полупустынных почвах и емкость
поглощения низкие и зависят от гранулометрического состава: в
песчаных и супесчаных почвах количество гумуса около 1 %, ем¬
кость поглощения 3—10мг-экв/100г почвы (в верхнем горизон¬
те), легкосуглинистых соответственно 1—1,5 и 10—15, средне- и
гяжелосуглинистых—1,5—2,5 % и 15—25мг-экв/100г почвы.
Распределение органического вещества по профилю почвы равно¬
325
мерное при постепенном уменьшении с глубиной, иногда с не»
значительным максимумом в гумусово-иллювиально^ горизонте.
Гумус бурых почв подвижен с преобладанием фульвокислот
(Сгк.: СфК < 1). Малое содержание и высокая подвижность гумуса
определяют слабую структурность верхнего горизонта. Насыщен*
ность гумуса бурых почв азотом высокая (С: N = 7—9), однако об¬
щее содержание азота (N) невелико (0,11—0,18 %). Количество ва¬
лового фосфора колеблется значительно (от 0,06 до 0,20 %), содер¬
жание подвижных форм всегда низкое (не более 10 мг Р2С>5 на
100 г почвы). Калием данные почвы обеспечены хорошо (валовое
содержание 1,5—2 %, подвижного К20 более 20 мг на 100 г почвы).
В коллоидном (поглощающем) комплексе преобладают катионы
кальция и магния, причем на долю магния приходится 25—35 %
суммы поглощенных катионов, содержание обменно-поглощен¬
ного натрия обычно невелико — 1—3 %. Реакция почвы в верхних
горизонтах слабощелочная (pH 7,4—7,6), с глубиной переходит в
щелочную (pH 8,2—9,8).
Агрофизические свойства бурых полупустынных почв в связи с
их солонцеватостью и слабой структурностью неблагоприятны,
что отрицательно сказывается на их плодородии.
Бурые полупустынные почвы разделяют на роды по уровню за¬
соления (солончаковости), солонцеватости и карбонатности, а на
виды — по глубине, степени и качеству засоления, степени солон¬
цеватости и карбонатности, характеру гипсоносного горизонта*
щебнистости и по другим признакам.
Лугово-степные бурые почвы. В зоне полупустынь наряду с бу¬
рыми почвами в различных понижениях, отличающихся более
благоприятными условиями для развития растений, встречаются
лугово-степные бурые почвы (лугово-бурые полупустынные по¬
чвы). Их выделяют как самостоятельный тип, который подразде¬
ляют на роды: несолонцеватые, солонцеватые, солончаковатые,
выщелоченные, осолоделые, карбонатные и глеевые лугово-степ¬
ные бурые почвы. Формируясь в понижениях при дополнитель¬
ном увлажнении водами поверхностного стока и в ряде случаев
грунтовыми водами под более густым полынно-злаковым расти¬
тельным покровом, лугово-степные бурые почвы полупустынной
зоны отличаются от автоморфных бурых полупустынных почв
большими гумусированностью (2—3 %) и емкостью поглощения,
оглеением, выщелоченностью. Однако эти почвы могут иметь бо¬
лее четко выраженные признаки солонцеватости и осолодения.
Как уже отмечалось, зона полупустынь характеризуется значи¬
тельной комплексностью растительного и почвенного покрова.
Основной фон (около 50 % площади) составляют бурые полупус¬
тынные солонцеватые почвы, а также их комплексы с лугово¬
степными бурыми почвами и солонцами.
Сероземы. В предгорных областях полупустынной зоны распо¬
лагаются зональные почвы — сероземы. Лучшие условия увлажне-
326
11ия предгорий обусловливают широкое развитие богарного и оро¬
шаемого земледелия на этих почвах. Здесь выпадает от 170 до
Ш) мм осадков, суммы активных температур достигают 3500—
5К00°С, а продолжительность безморозного периода 170—240
дней. Среди естественной растительности преобладают эфемер¬
ные травы, образующие дернину. Почвообразующие породы
представлены лёссами и лёссовидными суглинками.
Атмосферные осадки, промачивая сероземы на 1—2 м, вымыва¬
ют карбонаты на некоторую глубину, что формирует иллювиаль-
иый карбонатный горизонт. При просыхании почвы карбонаты
подтягиваются вверх с капиллярно-пленочной влагой, поэтому
отличительной чертой сероземов является вскипание карбонатов с
поверхности от НС1.
Типичный профиль сероземов имеет следующее строение:
А ® AR ^ И ^5 С* НО
Ак15 “ АЬК45 — ЬКпо — «-Kj, •
В верхнем гумусовом горизонте содержание органического ве¬
щества колеблется от 1 до 3,5 %, преобладают фульвокислоты
(Сгк : СфК = 0,7—0,9), довольно много азота. Сероземы целинные
характеризуются также слабой водопрочностью структурных агре-
I атов, низкой емкостью поглощения (8—16 мг • экв/100 г почвы),
небольшим содержанием фосфора и калия. Коллоидный комп¬
лекс насыщен основаниями, прежде всего кальцием.
Сероземы — потенциально плодородные почвы. Их плодородие
определяется в первую очередь не почвенными характеристиками
(как черноземных почв), а климатическими. Эффективное плодо¬
родие этих почв резко снижается при засолении и эродированнос-
1И.
По содержанию гумуса и условиям увлажнения выделяют под¬
типы сероземов: светлые, типичные, темные. Различают роды:
обычные, остаточно-солончаковатые, галечниковые.
При интенсивном использовании сероземов, орошении фор¬
мируются культурные почвы, которые сохраняют только остаточ¬
ные признаки исходных сероземов. К названию этих почв добав¬
ляют «новоорошаемые» или «староорошаемые».
Орошаемые сероземы —это высокоплодородные, окультурен¬
ные почвы. Повышение плодородия связано с целым комплексом
агротехнических и мелиоративных приемов, которые коренным
образом изменяют морфологическое строение и важнейшие агро¬
номические свойства почв.
Окультуривание сероземов имеет ряд особенностей:
накопление органического вещества происходит в результате
насыщения севооборотов многолетними травами;
улучшение водно-физических свойств в условиях производства
становится экономически эффективным при использовании по-
) I и меров-структурообразователей;
327
важное условие — оптимизация фосфорного и калийного пита¬
ния возделываемых культур.
Серо-бурые пустынные почвы. Они формируются на литологичес¬
ки разнообразных материнских породах и имеют различный грану¬
лометрический состав, часто щебнисты, приурочены главным обра¬
зом к равнинным территориям. Для серо-бурых пустынных почв ха¬
рактерно наличие на поверхности более или менее прочной, сравни¬
тельно мощной (2—7 см), ячеистой или ноздреватой, бурно
вскипающей от НС1 светло-серой или палево-серой корки, образова¬
ние и прочность которой связаны с высокой диспергированностью
почвенной массы, резкими изменениями гидротермического режи¬
ма, щелочной реакцией почвы, цементацией корки при переходе би¬
карбонатов натрия и кальция в карбонаты. В типичном профиле
серо-бурых пустынных почв выделяют следующие горизонты:
д5 р12 /*ч 33
К — корка пористая (ячеистая или ноздреватая), прочная, светло-серая или пале¬
во-серая, карбонатная, хорошо отслаивается от нижележащего горизонта, мощ¬
ность 2—7 см; А — подкорковый гумусово-элювиальный горизонт, светло-серый
или палево-серый, слоевато-чешуйчатый, рыхлый, карбонатный, мощность 5—
10 см; В — переходный иллювиальный горизонт, бурый или буровато-желтый, уп¬
лотненный, призмовидно-комковатый или комковатый, в верхней части скопле¬
ние карбонатов (белоглазка, расплывчатые пятна, редко прожилки), в нижней
(примерно с глубины 20—30 см) — выделение мелкокристаллического или листо¬
ватого гипса, глубже (30—40 см) — легкорастворимые соли, мощность 15—25 см;
Ск — материнская порода различного литологического и гранулометрического со¬
става, карбонатная, с обильными выделениями гипса, прожилками легкораство¬
римых солей, чабто щебнистая
Образование солевато-чешуйчатого осветленного подкорково¬
го горизонта происходит в результате выноса почвенных коллоид¬
ных частиц, которые аккумулируются в лежащем глубже переход¬
ном иллювиально-карбонатном горизонте.
Следует отметить, что некоторые исследователи объясняют об¬
разование слоеватого подкоркового горизонта зимним промора¬
живанием почвы. Данные валового химического состава свиде¬
тельствуют о равномерном распределении по профилю оксидов
железа и алюминия в несолонцеватых серо-бурых почвах, для со¬
лонцеватых разновидностей характерен небольшой максимум ок¬
сидов в переходном горизонте.
Серо-бурые пустынные почвы отличаются равномерным рас¬
пределением гумуса по профилю, реже с некоторым максимумом
в верхней части переходного иллювиального горизонта. Содержа¬
ние гумуса низкое (менее 1 %) с высокой насыщенностью азотом
(C:N = 4—5). В составе гумуса фульвокислоты преобладают над гу-
миновыми. Количество валового азота колеблется от 0,04 до
0,07 %, фосфора — от 0,07 до 0,15 %. Емкость поглощения низкая —
менее 10 мг-экв/100 г почвы. В составе обменно-поглощенных
328
mi мюнов преобладают кальций и магний, натрия мало, его содер-
*п|ше заметно возрастает в солонцеватых разновидностях. Все
I г|к»-бурые пустынные почвы имеют щелочную реакцию.
Количество карбонатов и солей, их распределение по профилю
могут быть различными, но характерны максимум для карбонатов
и нсрхних горизонтах и хлоридно-сульфатный тип засоления с
преобладанием сульфатов кальция. Серо-бурые почвы отличаются
ннохими агрофизическими свойствами, главным образом в связи с
лиснергированностью и слабой оструктуренностью.
11есчаные пустынные почвы (почвы песчаных пустынь). Довольно
широко распространены в пустынной зоне. Этот тип почв сфор¬
мировался на переотложенных ветром коренных песках либо на
нерсвеянных древнеаллювиальных песчаных наносах. Пески раз¬
личны по минералогическому составу (кварцевые, полевошпато-
иые, известковистые и др.). Для песчаных отложений характерна
конденсация влаги, что улучшает водный режим. Поэтому расти-
ц'ш.ный покров песчаных пустынь более разнообразен, чем дру-
I их пустынных территорий. Здесь, в частности, произрастают
крупные кустарники: песчаная акация, кандым, коллигонум, бе-
Ш.1Й саксаул. Весной на прикустовых буграх этих крупных кустар¬
ников образуется густой эфемерный злаково-осочковый покров;
/юиольно плотный растительный покров в этот период на песках
I олдают бромус и песчаная осочка (илак) с примесью разнотравья.
Иод такой растительностью на пологих склонах и в межгрядовых
понижениях формируются наиболее развитые почвы — песчаные
пустынные дернистые с недифференцированным профилем. Наи¬
более гумусированный (собственно гумусовый) задернованный
юризонт находится на глубине 5—6 см, т. е. засыпан слоем наве-
нпного песка. В связи с большим количеством неразложившихся
корешков осочки этот гумусовый горизонт обычно называют ко¬
решковым.
Гумусированность песчаных пустынных почв крайне слабая
(доли процента), но достигает 30—35 см. В средней части почвен¬
ною профиля возможна некоторая аккумуляция глинистых и пы¬
ле иатых частиц, на глубине 20—30 см отмечается дегидратация
гидроксидов железа с характерным покраснением песка. Карбона-
п.|, встречающиеся обычно в верхней (до 30—50 см) части профи¬
ли, образуют расплывчатые пятна. При улучшении растительного
покрова увеличивается карбонатность, появляются сульфаты.
Песчаные (пустынные) почвы котловин, которым свойственно
нонышенное сезонное и конденсационное увлажнение, имеют
плотные известковые стяжения (аккырши).
Разделяют песчаные пустынные почвы на роды главным обра-
юм по химическому и. минералогическому составу песков, в част¬
ности выделяют: кварцевые, полевошпатовые, известковистые,
тисовые; последние формируются по окраинам соленых озер и
нюров на перевеянных солевых наносах.
329
Такыры и такыровидные почвы. Это специфические пустыннц
почвенные образования, приуроченные к неглубоким плоски!
понижениям. Формируются такыры и такыровидные пустыннь|
почвы на разнообразных отложениях (аллювиальных, делювиаль
ных, пролювиальных и др.), но, как правило, на засоленных, т*
желого гранулометрического состава.
Такыры характеризуются твердой, полигонально-трещинов*
той поверхностью, на которой застаиваются воды атмосфернь®
осадков. Растительный покров отсутствует, иногда можно ветре
тить отдельные экземпляры солянковых полукустарников и пол»
ни. Тонкая пленка кратковременно вегетирующих водорослей I
лишайников покрывает такыры и придает поверхности почвы ро?
зовый оттенок. По данным Родина и Базилевич, лишайники еже*
годно дают с 1 га до 1 т, а водоросли до 0,6 т органического веще**
ства.
Профиль такыров маломощный — около 20 см. Верхний коркои
вый горизонт — 2—3 (до 8) см светло-серой или палево-серой ок*
раски, крупнопористый (ячеистый), в сухом состоянии представ»
ляет собой плотную, слитую корку, во влажном — вязкую, липкуЩ
массу. Образование корки, как отмечает Н. П. Панов, обусловлено
диспергирующим действием катионов натрия при интенсивном
последующем высыхании спептизированной почвенной массы,
Трещины разделяют корку на крупные полигональные плитки о
оплывшими краями, глубина трещин достигает 20 см. Под коркой
залегает слоевато-чешуйчатый или тонкопластинчатый горизонт
серой, иногда буровато-серой окраски, мощностью 6—12сМ|
структурные отдельности твердые, пористые, при увлажнении оц
образует сплошную липкую массу. Глубже идет комковатый упч
лотненный горизонт, мало отличающийся от исходной материно*
кой породы. Лишь в солонцеватых такырах этот горизонт четко
выражен в результате обогащения коллоидными частицами Ш
сильного уплотнения.
Все такыры отличаются высокой карбонатностью с поверхнос¬
ти и щелочностью (pH 8—10). Гумуса мало (0,1—0,3 %), проникает!
он неглубоко. Распределение гумуса, коллоидных частиц, гидрой
ксидов железа и алюминия по профилю относительно равномер-<
ное, хотя некоторый максимум в средней его части все-таки отмеч<
чается, особенно при солонцеватости. Емкость поглощения низ-1
кая (5—10 мг • экв/100 г почвы). Среди обменно-поглощенных»
катионов наряду с Са2+и Mg2+ значительное содержание Na+ (око¬
ло 20 % емкости поглощения и более). Как правило, такыры co-i
держат соли (солончаковаты), засоление обычно хлоридно-суль*<
фатное и сульфатно-хлоридное, редко содовое. Карбонатные и
гипсовые новообразования обычно отсутствуют. »
Такыры — в основном глинистые почвы, они имеют плохие аг- ■
рофизические свойства, прежде всего вследствие большой плотное-1
ти и слабой водопроницаемости (промачивание не более 50 см). •
330
Лугово-пустынные почвы. В пустынной зоне встречаются на не¬
больших площадях. Это полугидроморфные относительно моло¬
дые почвы, представляющие собой переходное звено между луго¬
выми, собственно гидроморфными, почвами и автоморфными по¬
чил ми пустынь, в частности такыровидными. Сформировались лу-
юво-пустынные почвы в процессе опустынивания луговых почв
мри понижении уровня грунтовых вод до 3—5 м.
Профиль лугово-пустынных почв однородный с четко выделяе¬
мым гумусовым горизонтом серой или светло-серой окраски, со¬
держащим 1—2% гумуса, мощностью около 10 см. Под ним (до
Л) -30 см) залегает комковатый переходный горизонт, глубже рас¬
положена исходная аллювиальная слоистая порода. Карбонатность
отмечается по всему профилю, выделения гипса незначительны и
приурочены к прослойкам тяжелого гранулометрического состава.
В целом почвы полупустынь и пустынь обладают низким по¬
им щиальным и эффективным плодородием. Вовлечение их в
нншню сопряжено с риском развития экологически неблагопри-
итмой обстановки в древних земледельческих центрах, а окульту¬
ривание их возможно только при орошении.
21.4. АГРОНОМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Сельскохозяйственное использование бурых полупустынных
почв определяется уровнем их плодородия и климатическими осо¬
бенностями зоны. Слабые гумусированность и структурность, ма¬
лые запасы питательных веществ, плохие агрофизические свой¬
ства обусловливают низкое потенциальное плодородие этих почв,
и мсушливосгь климата и дефицит влага — главная причина невоз¬
можности возделывания сельскохозяйственных культур на полу¬
пустынных почвах без орошения. Неорошаемые территории отво¬
дит под пастбища, главным образом для овец. При орошении,
особенно на незасоленных и несолонцеватых бурых почвах легко¬
го гранулометрического состава, можно возделывать овощные,
бахчевые, плодовые и другие культуры. Наиболее плодородны лу¬
гово-степные бурые, а также обычные бурые полупустынные по¬
чвы. Орошение, будучи интенсивным фактором земледелия, по-
шоляет эффективно использовать малоплодородные бурые почвы
полупустынь и получать высокие урожаи ценных культур.
Орошение пустынных почв необходимо проводить так, чтобы
не вызвать засоления. Поэтому при выборе территорий для поли¬
па следует тщательно изучить почвенный покров, провести де¬
тальный учет почвенных характеристик. Не подлежат сельскохо¬
зяйственному освоению сильнозасоленные, маломощные щебни¬
стые и гипсоносные почвы. Неровности рельефа, характерные для
территорий с серо-бурыми почвами, могут быть устранены плани¬
ровкой участков, отведенных под орошение.
331
При орошении возможно эффективное использование серо»
бурых пустынных почв и такыров, главным образом за счет созда¬
ния оазисов с культурно-оазисными плодородными почвами, н|
которых хорошие урожаи дают хлопчатник, рис, кукуруза, овощ*
ные и бахчевые культуры, виноград.
Земледельческое использование серо-бурых почв, занимающие
значительные орошаемые массивы, предусматривает помимо пра*
вильной системы полива индивидуальную для каждого участка си«
стему обработки почв, применение минеральных удобрений, тра*
восеяние.
Освоение и последующее эффективное сельскохозяйственное
использование такыров включает комплекс агромелиоративных
мероприятий:
глубокую (на 40—50 см) плантажную вспашку, обеспечивающую
разрыхление почвенной массы, вынос в верхние слои из глубины
гипса, кальций которого обменно замещает натрий в почвенном
поглощающем (коллоидном) комплексе;
промывку от водорастворимых солей в осенне-зимний период;
применение органических (компосты, дувальная земля) и МИ4
неральных (азотные и фосфорные) удобрений, улучшающих пита¬
тельный режим;
пескование, улучшающее агрофизические свойства, водный и
воздушный режимы, особенно тяжелых по гранулометрическому
составу почв;
посев солеустойчивых культур, обогащающих почву азотом*
повышающих биологическую активность, окультуривающих ев
(люцерна, джугара, просо, пшеница). i
Период мелиорации такыров длится 2—3 года. Невыполнение
агромелиоративных мероприятий в полном объеме приводит к
сильной деградации пахотных почв. Освоенные такырно-оазис¬
ные почвы достаточно плодородны, на них можно успешно вырач
щивать различные сельскохозяйственные культуры.
В пустынной зоне широко распространена ветровая эрозия
(дефляция). Этому способствуют засушливость климата, наличие
огромных пространств с песками и песчаными почвами, исполь¬
зование большинства территорий под пастбища. Поэтому предуп-»
реждение и защита территорий от дефляции — одно из непремен¬
ных условий земледельческого освоения почв пустынной зоны. Из
противодефляционных мероприятий хороший эффект дают регу¬
лирование выпаса, улучшение естественного травостоя, создание
культурных пастбищ, обводнение.
Наиболее плодородные и эффективно используемые в земледе¬
лии лугово-оазисные и болотно-оазисные пустынные почвы ал¬
лювиальных и дельтовых равнин. На последних возделывают рис,
а лугово-оазисные вовлекают в сельскохозяйственное производ¬
ство после мелиорации (промывка от солей, дренаж для регулиро¬
вания водного режима и т. д.).
332
Таким образом, почвы пустынной зоны могут быть эффектив¬
но использованы в сельском хозяйстве при разумном, экологичес¬
ки правильном антропогенном воздействии.
Контрольные вопросы и задания
I. Укажите особенности почвообразования в полупустынной и пустынной зо-
нпх. 2. Какие процессы почвообразования участвуют в генезисе лугово-степных
fivpux почв, сероземов, такыров? 3. Какие свойства характерны для полупустын¬
ных почв? 4. В чем состоят особенности сельскохозяйственного использования
полупустынных, пустынных почв? 5. Каковы основные проблемы рационального
использования и охраны почв в зоне полупустынь?
Глава 22
ИНТРАЗОНАЛЬНЫЕ ПОЧВЫ И ПОЧВЕННЫЙ
ПОКРОВ ГОРНЫХ ОБЛАСТЕЙ
•
Интразональные почвы —это почвы, сформировавшиеся при
доминирующем воздействии одного или двух факторов почвооб¬
разования. Их воздействие находит отражение в морфологических
показателях почв и почвенных процессах. Поэтому интразональ-
иые почвы имеют ярко выраженную специфику, которая отличает
их от зональных почв. К ним относятся почвы галогенного ряда и
гидроморфные, встречающиеся во всех природных зонах.
Почвенный покров горных областей формируется под значи¬
тельным влиянием материнской породы, представленной элюви¬
ем — делювием горных пород, на которых могут развиваться гру-
Ооскелетные, маломощные почвы. Развитие их замедлено естест-
иенными денудационными и эрозионными процессами, типичны¬
ми для горных областей. Почвенный покров горных областей —
мозаичен и контрастен. Выделяют геоморфогенные, биогенные,
литогенные и гидрогенные почвенные комбинации. Следователь¬
но, почвы горных областей можно рассматривать как азональ¬
ные. В данной главе представлены характеристики важнейших
шггразональных и азональных почв и особенности процессов их
формирования.
22.1. ПОЧВЫ ГАЛОГЕННОГО РЯДА
Почвы галогенного ряда — это интразональные почвы, форми¬
рование которых определяется в основном не климатическими
факторами и связанными с ними растительными формациями, а
участием в почвообразовании легкорастворимых солей натрия.
333
В процессе галогенного типа почвообразования сформировав
лись солончаки (солончаковые, солончаковатые почвы), солошш
(солонцеватые почвы) и солоди (осолоделые почвы). Образуют*
такие почвы в аккумулятивных ландшафтах и на элементах рельй
фа, в которых накапливались легкорастворимые соли. Закономем
ности развития ряда были подробно рассмотрены К. К. Гедройцещ
им была предложена классическая схема формирования этих почш
которая предусматривает закономерно сменяющие друг друга ст|*
дии: сначала возникает солончак (солончаковость), затем при в№
мывании солей — солонец (солонцеватость) и при дальнейшей
промывании почвы — солодь (осолодение), т. е. солончак -> соло*
нец -> солодь. Однако такое чередование не обязательно для раз*
вития почв галогенного (солонцового) ряда.
Аккумуляция легкорастворимых солей в почвенном профиле --
вот главный фактор формирования солончаков. Источник солей
и характер их аккумуляции в почве во многом определяют генезод
засоленных почв.
Источники солей в почвах. Первым источником их следует
считать продукты выветривания горных пород. Этот путь засоле*
ния наиболее характерен для пустынных и полупустынных зон*
Здесь почвы формируются в основном на слабовыветренных ма*
териалах. Почвы пустынных равнин, расположенных у подножии
гор или между горными хребтами, испытывают действие процес¬
са, противоположного выщелачиванию. Растворимые в воде со*
единения и прочие продукты выветривания горных пород пере»
носятся вниз на равнину и аккумулируются в ее почвах. В про»
дуктах распада первичных минералов и пород присутствуют хло¬
риды, сульфаты, нитраты, силикаты, из катионов преобладаю!
кальций, натрий, калий, магний. В условиях засушливого клима*
та почвенная влага поднимается вверх, испаряется, а растворе»»
ные в ней соединения концентрируются в верхних слоях почвы,
Засоление почвенного покрова нарастает от краев пустынной
равнины у подножия гор к ее центру, который в ряде пустынных
ландшафтов занят соленым озером, сухой равниной или засолен»
ной низменностью. В таком центре формируются засоленны!
почвы — солончаки.
Вторым источником солей в почве служат засоленные горньй
породы — морские отложения. Солевые пласты приводят к засоле»
нию почв, даже находясь на большой глубине, но контактируя О
грунтовыми водами, связанными с почвами. Тектоническое под»
нятие засоленных морских отложений на меньшую глубину зале*
гания по сравнению с грунтовыми водами или выход их на повер¬
хность приводит к засолению почв и перераспределению солей в
толще почвогрунта, связанному с гидрогеологическими и гидро¬
термическими особенностями территории.
Третий источник солей — продукты извержения вулканов. В га¬
зах, выбрасываемых вулканом, содержатся Cl, S02, С02. Термаль-
334
мыс источники, связанные с вулканической деятельностью,
фанспортируют на поверхность хлориды и соду.
Считают, что анионный состав Мирового океана обусловлен
деятельностью вулканов, а катионный состав — выветриванием
трных пород.
Четвертый источник засоления почв — эоловый перенос солей с
моря на сушу. Это отчетливо наблюдается в приморских районах.
Два последних источника солей имеют общепланетарный ха¬
ри ктер, а их роль в засолении почв четко ограничена прилегающи¬
ми к вулканам, гейзерам, морям территориями суши.
Содержание в материнской породе легкорастворимых солей не
обязательно обусловливает засоление почвы или формирование
солончака. Для появления почв галогенного ряда необходимы не
тлько наличие солей, но и факторы, которые обеспечивают пере¬
нос их в почву, и непосредственный переносчик солей.
Условия переноса солей в почву:
преобладание испарения над осадками, что обеспечивает одно¬
направленный ток почвенной влаги к поверхности почвы, если
грунтовые воды залегают на глубине 1,5—3 м;
аккумулятивный ландшафт или элемент рельефа, куда устрем¬
ляются поверхностные и грунтовые воды с растворенными в них
солями;
наличие растений, адаптированных к высокой концентрации
солей в почве, обладающих мощной корневой системой и способ¬
ных перераспределять содержание зольных элементов по профи¬
лю.
Непосредственный переносчик солей в почву и один из глав¬
ных факторов формирования почв галогенного ряда — влага.
Формирование солонцов. Происхождение солонцов возможно
несколькими путями. Общее условие — снижение количества со¬
лей в почве под воздействием воды, что при наличии в погло¬
щающем комплексе обменного натрия вызывает пептизацию кол¬
лоидов.
Первый путь формирования солонцов — классический. Солон¬
цы образуются при рассолении солончаков, засоленных гидроли¬
тически нейтральными солями натрия (Гедройц, Глинка).
При засолении почвы легкорастворимыми солями натрия
(NaCl, Na2S04) коллоидный комплекс почвы насыщается натрием
с помощью вытеснения из него других катионов в процессе об¬
менных реакций. Катион натрия обладает высокой гидратацией,
следовательно, коллоиды, насыщенные натрием, также способны
поглощать и удерживать влагу, что приводит к набуханию, увели¬
чению подвижности и противокоагуляционной устойчивости. Но
когда почва насыщена легкорастворимыми солями выше порога
коагуляции, эти свойства почвенных коллоидов не проявляются,
гак как наступает электролитная коагуляция. Изменения водного
режима, приводящие к вымыванию солей из верхней части почвы,
335
способствуют уменьшению концентрации солей электролит(
ниже порога коагуляции и пептизации коллоидов, т. е. переход
коллоидов из геля в раствор (золь). Присутствие в почвенном р
створе карбонатов и гидрокарбонатов кальция обусловливает пр|
хождение обменных реакций с образованием соды.
Резкое подщелачивание почвенного раствора способствует р
створению органоминеральных соединений, щелочному гидрол)
зу первичных и вторичных минералов, гумуса, диспергированИ
коллоидов. Почвенные коллоиды, насыщенные натрием, переМ!
щаются в глубь по профилю почвы с нисходящим током воды. I
определенной глубине, где концентрация солей электролиту
превышает порог коагуляции коллоидов, формируется иллюв)
альный горизонт, в котором накапливаются ил, гумус, полутор
оксиды, легкорастворимые соли.
Так происходит формирование элювиального и иллювиально!
горизонтов солонцовых почв по Гедройцу. Он выделял три фаз!
удаление легкорастворимых солей, образование соды, дисперг}
рование почвенных частиц и перемещение их по профилю почв!
Дальнейшими исследованиями установлено, что засолеш
нейтральными солями при содержании кальциевых солей бол(
20 % не приводит в процессе расселения к осолонцеванию поч|
При рассолении солончаков могут формироваться солонцы, ecj
Na+
соотношение катионов солей —=- г->4 (по Ивановой). TJ
Са +Mg2+
кое соотношение солей встречается очень редко.
Схема Гедройца не универсальна, но формирование солонца
из солончаков происходит.
Второй путь формирования солонцов — содовый. Солонцы Boq
никают в результате воздействия на почву — соду (Ковда). Ocd
лонцевание почвы происходит в результате внедрения в ее колл<|
идный комплекс катионов натрия без солончаковой стадии. Иа
точником натрия служит сода, в этом случае отмечается активно!
насыщение почвенного поглощающего комплекса натрием (60-
80 %), даже при незначительных концентрациях соды в растворе!
Сода в почве образуется в результате обменных реакций:
между натрием почвенного поглощающего (коллоидного) ком
плекса и кальцием карбонатов:
[ППК]^1 +Са(НС03)2 -»[ППК]Са2++2N^°3;
между натрием почвенного поглощающего комплекса и воде
родом угольной кислоты:
(ппкй* +Н2С°3 -(ППК]£. +Na2COy
336
Сола может появиться также в процессе биологического вывет-
ринания полевых шпатов и других минералов, содержащих на-
(рпй. Под воздействием угольной кислоты, выделяемой корнями
растений, образуются карбонаты щелочноземельных металлов, в
юм числе натрия.
Сода возникает при взаимодействии растворенных в грунтовых
подах нейтральных солей с карбонатами кальция:
Na2S04 + Са(НС03)2 -> CaS04 + 2NaHC03.
Для подобных реакций необходима большая концентрация
угольной кислоты в растворе, которая повышает растворимость
карбонатов кальция в грунте или непосредственно взаимодейству-
п с почвой и минералами.
Сода может образоваться при анаэробном разложении опада
растений (камфоросма, бассия, саксаул горный, полынь горная
и др.), содержащих большое количество натрия.
В процессе биохимического восстановления сульфата натрия
сульфатредуцирующими бактериями при наличии органических
соединений также синтезируется сода:
Na2S04 + 2С -> Na2S + 2С02,
Na2S + С02 + Н20 = Na2C03 + H2S.
Третий путь формирования солонцов — биологический. Степная
ii полупустынная растительность (солянки, кермек, полынь) пере¬
носят из глубоких слоев почвогрунта на поверхность почвы легко-
растворимые соли, аккумулируя их в тканях. При минерализации
растительных остатков анионы поглощаются растениями или вы¬
щелачиваются, а катионы натрия, взаимодействуя с продуцируе¬
мой растениями угольной кислотой и бикарбонатами почвенного
раствора, образуют соду (Вильямс).
Четвертый путь формирования солонцов — магниевое малонат¬
риевое осолонцевание. Солонцовые почвы формируются под воз¬
действием небольших количеств обменного натрия (< 5 % емкости
поглощения) при обязательном присутствии в коллоидном комп¬
лексе магния в большем количестве, чем кальция.
Работами Гедройца, Вильямса, Соколовского, Ковды и других
ученых показано, что основная причина осолонцевания — значи¬
тельное количество натрия в коллоидном комплексе. Однако на¬
ряду с классическими многонатриевыми солонцеватыми почвами
н солонцами довольно широко распространены так называемые
малонатриевые, или магниевые, солонцы и солонцеватые почвы.
Первоначально магниевая солонцеватость рассматривалась как
реликтовое осолонцевание почв под воздействием натрия. При
последующем расселении натрий вымывался, а магний как более
стабильный катион накапливался. Установлено, что магний ока-
I.» Зук. 277
337
зывает сходное с натрием воздействие на почву. Это обусловле*
его более высокой гидратированностью по сравнению с кальци)
и большей, чем у натрия, величиной заряда, благодаря чему кат!
он магния может внедряться в коллоидный комплекс почвзд
присутствии катионов натрия и кальция. Катион магния по харги
теру действия на агрофизические свойства почвы и пород занивд
ет промежуточное положение между катионами кальция и натра
но при этом ближе к первому и не может вызывать четкое фиЗ|
ческое проявление осолонцевания почв за относительно коротк*
период воздействия, как это наблюдается в случае с натрием. Над
большее количество обменного кальция вытесняется из коллоц!
ного комплекса при нахождении в почвенном растворе смеси <&
лей MgCl2 и NaCl в соотношении 1:1. sft
Исследования, проведенные В. Д. Мухой, показали, что спещ
фическое влияние магния, приводящее к осолонцеванию поч
отличающее малонатриевую солонцеватость от многонатриево!
заключается в таком воздействии его на почвенные процесс
трансформации органического вещества и высокодисперсных м|
нералов, в результате которого, во-первых, формируется гумусу
более узким, чем у черноземных почв, отношением Сгк: Сфк п|(
высоком содержании ненасыщенных кальцием гуминовых ки$
лот, а также щелочерастворимых органических соединений, вй
вторых, резко усиливается вермикулитизация гидрослюдистог
материала с образованием высокогидрофильной минерально
илистой части почвы.
Пятый путь образования солонцов — гальмиролиз. Солонщ
формируются в результате распада минералов под воздействий
солевых растворов с образованием гидрофильных коллоидов, обф
гащенных кремниевой кислотой. «
Первичные минералы под воздействием солевых растворов од
новалентных и двухвалентных катионов разлагаются с накоплени
ем гидрофильных коллоидов, состоящих из кремниевых соедин$
ний CaSi03, MgSi03, Si02 + Н20. Высокая гидрофильность колл Of
идов придает почве физические свойства солонцов. Таким обр4
зом, натрий не причина, а следствие осолонцевания путе»
гальмиролиза. Образование солонцовых почв следует рассматри¬
вать исходя из полигенеза. «]
Формирование солодей. Первое представление о происхожде^
нии солодей было дано Гедройцем в 1912 г. Солодь возникает ш
солонцов в процессе замещения обменного натрия в коллоидно**
комплексе на катион водорода. Происходит глубокое разрушения
первичных и вторичных минералов в верхней части профиля пои
чвы. Этому способствуют щелочная реакция среды, наличие в по»
чвенном растворе соды. Осолодение усиливается при контрастном
окислительно-восстановительном режиме, который складывается
в понижениях. Периодически повторяющиеся анаэробные уело*
вия приводят к оглеению, что ускоряет процессы трансформаций
338
i
минеральной части почвы. В условиях избыточного поверхност¬
ного увлажнения, при отсутствии подпитки почвы грунтовыми
водами обменный натрий в верхних элювиальных горизонтах со¬
лонца замещается на ион водорода.
Источником иона водорода служит вода, диссоциирующая,
хотя и слабо, на ионы Н+ и ОН", что приводит к гидролитическо¬
му расщеплению минералов, образующих коллоидный комплекс
почвы. Из верхней части профиля почвы нисходящим током воды
удаляются полутораоксиды, органическое вещество, в ней накап¬
ливается аморфный кремнезем. Солонцовый горизонт претерпе¬
вает глубокие изменения, превращаясь в осолоделый. Реакция по¬
мненного раствора в верхней части профиля становится кислой,
глубже сохраняется слабощелочная и щелочная реакция.
Гипотеза Гедройца находит подтверждение в наблюдаемых в
природе переходах солонцов в солоди.
Солоди могут формироваться под воздействием слабоминера-
личованных грунтовых вод при промывном режиме с периодичес¬
ким переувлажнением поверхностными водами.
Грунтовые слабоминерализованные воды, содержащие
NaHC03 и Na2C03, в сухой период года подтягиваются вверх, что
способствует внедрению иона натрия в коллоидный комплекс по¬
чий. Последующее наступление влажного периода или периода
кратковременного поверхностного переувлажнения почвы обус¬
ловливает замену в ППК обменного катиона натрия на ион водо¬
рода. Этот процесс усиливается, если вода содержит органические
кислоты, угольную кислоту. Элювиальный горизонт солонцовой
почвы растет вниз за счет осолодения — разрушения коллоидного
комплекса и всего почвенного тела под воздействием кислого гид¬
ролиза (Н+) и выноса продуктов распада в глубь профиля.
Согласно исследованиям Яркова и И. С. Кауричева, солоди
также формируются в результате элювиально-глеевого процесса.
Ежегодно повторяющийся анаэробиозис в сочетании с высокими
температурами способствует образованию большего количества
подвижных агрессивных органических соединений (низкомолеку-
лмрных кислот, полифенолов и др.), которые разрушают почвен¬
ные минералы. Оглеение повышает подвижность соединений же¬
ле ia и других веществ. С нисходящим током влаги продукты раз¬
рушения перемещаются вниз по профилю, отбеливая элювиаль¬
ный горизонт.
При осолодении происходят сложные физико-химические и
биохимические превращения в почвенном теле. Трансформация
охватывает минеральную и органическую часть почвы, приводит к
дифференциации профиля.
11очвы галогенного ряда могут формироваться различными пу¬
тями. Необязательно соблюдение последовательности в трансфор¬
мации почв: солончак —> солонец —> солодь. Однако к общим, оп¬
ределяющим генезис и агрономические свойства рассматривае-
339
мых почв факторам относятся: глубина залегания грунтовых вод J
степень их минерализации; глубина расположения карбонатном
горизонта и гипса; глубина размещения солей и содержание п(н
глощенного натрия. ц
Строение профиля и классификация. Солончаки. Это ПО»
чвы, содержащие большое (выше порога коагуляции) количеств^
солей (табл. 45). По распределению солей в профиле выделяют пф|
чвы солончаковые, или высокосолончаковатые, если соли находят
ся в пределах 0—30 см; солончаковатые, если соли сосредоточены^
слое 30—80 см; глубокосолончаковатые - в слое 80—150 см и незЦ
соленные, если легкорастворимые соли залегают глубже 150 см.
45. Классификация почв по степени засоления (солончаковатости) в зависимости ;
от состава солей (по Ковде)
_ J
Тип засоления
Степень засоления (солончаковатости), плотный остаток, % *
практически
не засоленные
слабая
средняя
сильная
очень сильнвц
(солончаки/^
Хлоридно-содо-
<0,15
0,15-0,25
0,25-0,4
0,4-0,6
>0,6
вый и содово-
хлоридный
Сул ьфатно - содо -
<0,15
0,15-0,25
0,25-0,5
0,5-0,7
>0,7
вый и содово¬
сульфатный
)6юридный
<0,15
0,15-0,3
0,3-0,5
0,5-0,8
>0,8
Сульфатно-хл о -
<0,2
0,2-0,3
0,3-0,6
0,6-0,1
> 1,0
ридный
Хлоридно-суль-
<0,25
0,25-0,4
0,4-0,7
0,7-1,2
>1,2
фатный
Сульфатный
<0,3
0,3-0,6
0,6-1,0
1,0-2,0
>2,0
Соли, накапливаемые в почве, проявляются в виде пятен беле*
соватого цвета, белой корки, кристаллов (гипс). Профиль соло»»
чака морфологически нестабилен. У соровых солончаков практи*
чески нельзя выделить генетические горизонты, а у солончаков*
«развивающихся по почве», например луговых солончаков, можнО;
выделить гумусовый и переходные к материнской породе горда
зонты.
В солончаке, сформированном на засоленной породе и не засо*
ленном постоянной растительностью, генетические горизонты от%
сутствуют и такой солончак относится к непочвенным образовав
ниям. ^
Солончак, «сформированный по почве», характеризуется не*
четкой дифференциацией профиля на генетические горизонты. В
нем следует выделять гумусовый засоленный горизонт — As, пере*
ходные засоленные горизонты Bs и засоленную, нередко оглеен*
ную почвообразующую породу Cg. В нижней части почвенного
профиля часто наблюдаются признаки оглеения в виде ржавых
примазок, сизых пятен.
340
Для солончаков характерно равномерное распределение по про¬
фи ню илистых частиц полутораоксидов. Большая концентрация
<и*| корастворимых солей как бы консервирует тело почвы, коагули¬
руй коллоиды. При вымывании легкорастворимых солей и сниже¬
нии их концентрации ниже порога коагуляции происходят пепти-
wiiiiM почвенных коллоидов и перераспределение их по профилю
ни'шы, что сопряжено с осолонцеванием. Следует отметить, что пе¬
ремещение илистой фракции возможно в содовых солончаках.
( одержание гумуса в солончаках в зависимости от степени и
инка засоления значительно колеблется: от 0,5 до 10 %, но в боль¬
шинстве случаев солончаки — слабогумусированные почвы. В со¬
тню гумуса преобладают фульвокислоты. Емкость поглощения
(пикая — 10—20 мг • экв/100 г почвы, в лесостепной зоне у луго-
|!ых солончаков она может достигать 50—60 мг • экв/100 г почвы.
И составе обменных оснований находятся кальций, магний, на-
ipiiii, калий в различных соотношениях. В содовых солончаках
преобладают магний и натрий. Реакция почвенного раствора со¬
лончаков различна и зависит от состава солей. У содовых она
ишьпощелочная (pH 9—11), у засоленных нейтральными соля¬
ми - слабощелочная (pH 7,3—7,5).
( олончаки характеризуются поверхностным залеганием карбо-
Нигон. По мере продвижения на юг в их профиле накапливается
ми 1с, повышается уровень залегания гипсоносных горизонтов. Аг¬
рофизическая характеристика солончаков неблагоприятна. Это
(■литые, плотные почвы.
Высокое содержание солей обусловливает высокое осмотичес¬
кое давление почвенного раствора солончаков, которое превыша-
• I осмотическое давление в клетках растений, что приводит к рез¬
кому нарушению снабжения их водой, питательными веществами
и к гибели растений.
Продуктивность солончаков не превышает 10 % продуктивное-
гн аналогичных незасоленных почв. Использование их для возде-
йыпания культур нецелесообразно.
На типовом уровне выделяют гидроморфные и автоморфные
Шончаки.
Гидроморфные солончаки. Развиваются в услови¬
ях близкого залегания грунтовых вод (0,5—3 м) — переносчиков
колой. Поверхность таких солончаков покрыта выцветами солей и
Амнлст мокрой даже в сухое время года. Максимальное количество
юлой сосредоточено в поверхностном слое и достигает 20—30 %.
Гидроморфные солончаки разделяют на подтипы.
Солончаки типичные — почвы с наиболее типичными для со¬
лончаков свойствами. Отсутствие растительности и гумуса в их
профиле требует осторожности при классификации объекта и
Причислении его к почвам.
('олончаки луговые — сохраняют остаточные признаки луговых
мочи.
341
Солончаки соровые — образуются на дне периодически высы:
ющих соленых озер, их правильнее относить к непочвенным об|
зованиям.
Солончаки грязево-вулканические — формируются в резуль'
выхода на поверхность глубинных солевых растворов или гря:
Солончаки бугристые — навеянные бугры из сильнозасоленн!
материала высотой 1—1,5 м (до 2 м).
Солончаки вторичные - образуются при неправильном opoi
нии в результате поднятия грунтовых вод.
Автоморфные солончаки. Развиваются на выхо;
щих на поверхность древних засоленных породах или сформи]
вались на древних речных террасах. Грунтовые воды не им(
связи с поверхностью почвы и залегают глубже 10 м. Автоморф*
ные солончаки разделяют на подтипы. 1.1
Солончаки автоморфные типичные — характеризуются макв!
мальным накоплением солей на поверхности почвы. t
Солончаки автоморфные отакыренные — проходящие перву
стадию расселения типичного солончака и характеризующие!
наличием на поверхности маломощной (1—2 см) расселенной $
рочки. ft
На роды солончаки делят по типу и источнику засоления: Лк
тогенные (образовавшиеся на засоленных породах), древнегид,ЦК
морфные (гидроморфные солончаки, потерявшие связь с грунт*
выми водами), биогенные (возникшие как результат биологически
го усвоения азота специфическими микроорганизмами, накошр
ния нитратов).
На виды солончаки классифицируют по характеру распредели
ния солей в профиле и с учетом морфологического проявлен*
различного типа засоления на поверхности почвы.
По характеру распределения солей в почве выделяют поверхня
тные солончаки, если соли находятся на глубине 0—30 см, и глу6\
копрофильные солончаки, если весь профиль до грунтовых вод за$
лен. Качественный состав солей придает поверхностному слф
почвы специфическое строение. Засоление NaCl способствует q(
разованию на поверхности почвы корки. Такие солончаки от»
к корковым. В условиях преобладания хлоридов кальция и маг)
в составе солей формируются мокрые солончаки, верхний слой
торых всегда влажный вследствие гигроскопичности солей. ПрЦ
обладание сульфата натрия обусловливает формирование п
солончаков, верхний слой которых имеет плотность сложе:
<1,0 г/см3. Большое количество соды способствует щелочи
гидролизу органических веществ, что придает черную, темную
раску профилю — образуются черные солончаки.
Солонцы. Это почвы, поглощающий (коллоидный) коми*
леке которых содержит большое количество обменного натрия
магния при концентрации солей в почвенном растворе ниже ПО»
рога коагуляции. t
342
Специфический признак осолонцованных почв — распределе¬
ние солей по профилю. Они содержат соли не в самом верхнем
тризонте, а на некоторой глубине. Верхняя часть профиля элю¬
вии рована, а на небольшой глубине расположен солонцовый го¬
ризонт со столбчатой и ореховатой структурой, плотный, с небла¬
гоприятными агрофизическими свойствами.
Для солонцового процесса характерна дифференциация про¬
филя на зону разрушения органоминеральных соединений при
щелочном гидролизе и зону накопления коллоидов.
Типичный профиль солонца имеет следующее строение:
д О д 3 д 15 п 30 /->80
Ai3 — A2lJ — В1зо — B2Kg0 — 4CS4 >
А| гумусово-элювиальный подгоризонт, светло-серый, структура пороховато-
Комковатая или пластинчатая, обогащен кремнеземистой присыпкой, переход по-
мгеменный; А2 — элювиальный подгоризонт, соединенный илистыми частицами,
к обильной кремнеземистой присыпкой, мощностью от 2 до 20 см, переход в сле¬
дующий генетический горизонт резкий; В( — гумусово-иллювиальный горизонт,
lfMiio-серый, структура ореховато-призматическая или столбчато-глыбистая, во
рипжном состоянии липкий, в сухом — трещиноватый, плотный, мощностью от
1 до 25 см; В2К — переходный горизонт, темно-бурый или темновато-серый с бу¬
рым оттенком, структура сверху ореховатая, внизу комковатая, рыхлый, мощнос-
П.к> 10—25 см, карбонатный, часто встречаются соли в виде языков, прожилок,
М#|!сход постепенный; Сю — материнская порода — лёсс или лёссовидные суглин¬
ки карбонатные, обычно засоленные.
Солонцам свойственна обогащенность иллювиального гори¬
зонта илистым материалом, что обусловливает их неблагоприят¬
ные водно-физические свойства.
Г умусово-элювиальный горизонт данных почв имеет более лег¬
кий гранулометрический состав, обеднен коллоидами, полутора-
оксидами, относительно обогащен кремнеземом. Содержание гу¬
муса варьирует в значительных пределах и зависит от зоны и гра¬
нулометрического состава породы. Пептизация коллоидов, нали¬
чие обменно-поглощенного натрия более 5 % емкости
Hoi лощения определяет плотное сложение пахотного слоя в сухом
состоянии, вязкость и липкость во влажном, низкую водопрони¬
цаемость, накопление недоступной растениям влаги. Разделение
Профиля на элювиальную и иллювиальную части обусловлено
Т«кже накоплением в последней соединений железа, обменного
Натрия от 13—15 до 60% емкости поглощения. В зависимости от
Типа засоления содержание натрия в иллювиальном горизонте из¬
меняется. Его количество возрастает при содовом типе засоления
Но сравнению с хлоридно-сульфатным. В состав обменно-погло-
Н|гиных катионов часто входит магний — до 35—40 % емкости по¬
глощения. В иллювиальном солонцовом горизонте фульвокисло-
ТМ преобладают над гуминовыми.
Реакция почвенного раствора солонцов во многом определяет¬
ся типом засоления, pH колеблется от 8—10 при содовом засоле¬
нии до 7,3—7,5 при засолении нейтральными солями.
343
Стабильная отличительная характеристика солонцов — диффб»
ренциация профиля, наличие обменного натрия, плохие агрофИ*
зические свойства. Поэтому классификация их достаточно слож«
на, так как учитывает специфику геоморфологических и гидроло»
гических условий различных климатических зон, в которых ветре*
чаются солонцы. 4
Солонцы разделяют на три типа: автоморфные, полугидромор«
фные и гидроморфные.
Автоморфные солонцы — сформировались в условиях непро*
мывного водного режима при залегании грунтовых вод глубже 6—
7 м. Приурочены к выходам на поверхность засоленных пород ИЛИ
развиваются на первично-гидроморфных, полугидроморфных со»
лонцах в процессе длительного остепнения. Распространены в ле?
состепи, степной и полупустынной зонах. Встречаются в комплект
се с другими почвами мелкими пятнами, редко образуют сплош*
ные массивы. Для этого типа солонцов характерна дифференциа*
ция солевых горизонтов: карбонаты кальция залегают на глубин!
35—50 см, под ними гипсовый горизонт, ниже — легкорастворИ^
мые соли. Преобладает хлоридно-сульфатный тип засоления всего
профиля; содовый встречается не часто. 1
Полугидроморфные солонцы — формируются в условиях допол¬
нительного грунтового или поверхностного и грунтового увлажне^
ния. Они приурочены к различным понижениям рельефа, древ*
ним речным террасам, плохо дренированным территориям, гд|
наблюдается временное скопление талых вод или грунтовые води
имеют капиллярную связь с почвой. В суглинистых грунтах воды
залегают на глубине 3—6 м, в песчаных — 2,5—4 м. Водный ре*
жим, при котором формируются полугидроморфные солонцы,
пульсирующий. Неглубокое кратковременное промывание почвы
сочетается с длительным периодом интенсивной испаряемости
На территориях южной лесостепи, степей и полупустынь полугид*
роморфные условия развития солонцового процесса выражены
наиболее ярко. t
Солонцы этого типа отличаются от автоморфных наличием во*
доносного грунтового горизонта, совмещением глубины залегание
(30—35 см) карбонатного и гипсового горизонтов. Для полугидро*
морфных солонцов характерно преобладание хлоридно-сульфат-
ного засоления, редко встречается содово-хлоридно-сульфатнов
засоление.
Гидроморфные солонцы — формируются в условиях повышенно¬
го увлажнения в поймах рек, в понижениях, где практически це¬
лый вегетационный сезон доминирует капиллярное насыщение
влагой всего почвенного профиля. Грунтовые воды залегают на
глубине 1—3 м и характеризуются различной степенью засоленно¬
сти (плотный остаток): пресные < 1 %, слабоминерализован¬
ные — 10—50, рассолы > 50 %. Минерализованные воды могут об¬
разоваться в процессе испарения влаги с поверхности почвы; при
344
постоянной капиллярной связи с грунтовыми водами или при по¬
ступлении минерализованных грунтовых вод извне.
Гидроморфные солонцы образуют комплексы с луговыми и лу-
тво-болотными почвами. Отличаются от других типов солонцов
обязательным оглеением нижней части профиля, частым совме¬
щением карбонатного, гипсового и солевого горизонтов.
На подтипы солонцы разделяют в зависимости от зональных ус-
ионий формирования почвы, на роды - аналогично делению солон¬
чаков по степени и типу засоления и глубине концентрации солей.
Виды солонцов определяют по мощности гумусово-элювиаль¬
ного горизонта, содержанию обменного натрия в иллювиальном
горизонте, степени осолодения, а также по форме структуры со-
понцового горизонта. Классификация солонцов представлена в
таблице 46.
46. Классификация солонцов
Тип
Подтип
Род
Вид
По
По зональному
тажненности
признаку
Дито-
Черноземные
морфные
Каштановые
11 о л у гидро¬
Бурые полупус¬
морфные
тынные
Лугово-каштано-
вые
Лугово-чернозем¬
ные
Лугово-бурые по¬
лупустынные
Лугово-мерзлот-
ные
Гидро¬
Черноземно-луго-
морфные
вые
Каштаново-луго¬
вые
Бурые полупус¬
тынные луговые
Лугово-болотные
Луговые мерзлот¬
ные
По типу засоления
Содовые, содово-
сульфатные, содово-
хлоридно-сульфатные
Нейтральные (суль-
фатно-хлоридные, хло¬
ридно-сульфатные)
По глубине засоления,
см
Солончаковые, < 30
Высокосолончакова-
тые, 30—50
Солончаковатые,
50-150
Несолончаковатые
> 150
По степени засоления
Солонцы-солончаки
Сильнозасоленные
Среднезасоленные
Слабозасоленные
Незаселенные
По глубине залегания
карбонатов и гипса, см
Высококарбонатные и
высокогипсовые, <40
Глубококарбонатные и
глубокогипсовые, >40
По мощности
надсолонцового
горизонта (А]), см
Корковые — до 3
Мелкие — 3—10
Средние — 10—18
Глубокие — > 18
По содержанию
поглощенного натрия
в солонцовом
горизонте, %
Остаточные, <10
Малонатриевые, 10—
25
Средненатриевые,
25-40
По степени осолоде¬
ния
Слабоосолоделые
Осолоделые
Сиьноосолоделые
По структуре в
солонцовом горизонте
Столбчатые
Ореховатые
Призматические
Глыбистые
Примечание. Разделение на роды и виды относится ко всем типам и
подтипам.
345
По агрономическим свойствам солонцы относят к малопро;
тивным почвам, для их рационального использования необход
химическая мелиорация.
Солоди. Это гидроморфные или полугидроморфные по
с резко дифференцированным профилем. Элювиальный гори;
сформировался в результате замены обменного катиона NaH
катион Н+, в иллювиальном горизонте присутствует натрий, н
по профилю встречаются карбонаты и легкорастворимые с<
Всему профилю почвы свойственны признаки переувлажнени
оглеения.
Солоди распространены в лесостепи, степи, полупустын
приурочены к замкнутым понижениям рельефа.
Развитие и распространение солодей связаны с солонцовыМН:
процессами и солонцовыми почвами. При замещении в верхнй*
горизонтах солонцовых почв обменного натрия на водород в услоч
виях промывного режима происходят активная пептизация по*
чвенных коллоидов и дифференциация профиля. Осолодение со»
провождается оглеением, что усиливает подвижность полутораок*
сидов и дифференциацию профиля.
Характерная особенность осолодения — резкая дифференциа*
ция профиля; обеднение верхней части илом и накопление аморй*
фного кремнезема, обогащение переходных (иллювиальных) го¬
ризонтов гидроксидами и илом. По морфологическому строения
солоди близки к подзолистым и оглеенным почвам, но обладаю!
качественно иной иллювиальной частью профиля: солонцеватой»
засоленной и карбонатной. г
Наличие карбонатов на глубине 50—120 см — отличительный
морфологический признак солодей. Типичный профиль солодй
имеет следующее строение:
виальный горизонт, серый с присыпкой Si02, структура комковато-пластинчат
тая или пластинчатая, мощность 20—40 см, может встречаться оглеение в вид#,
ржавых пятен, переход ясный; A2g — элювиальный горизонт, белесый, структур*
пластинчатая, встречаются ржавые железисто-марганцевые пятна, иногда кон«
креции, мощность 20—30 см, переход ясный, A2Bg, Bg — иллювиальный гори»
зонт, серовато-бурый, в верхней части иллювиально-элювиальный, интенсивно
разрушен, иногда слабогумусирован, структура комковато-пластинчатая, по гра¬
ням много кремнеземистой присыпки, плотный, книзу — иллювиальный, струк¬
тура комковато-призматическая, ореховатая, окраска более светлая, лакировка И
присыпка уменьшаются, интенсивно оглеен, что проявляется в сизовато-зеле¬
ной, оливковой окраске с обилием ржаво-бурых пятен; возможно выделение не*
скольких подгоризонтов по степени проявления иллювиирования, переход по¬
степенный; CgK — оглеенная, карбонатная материнская порода— лесс, залегает
глубже 1,5—2 м.
А0 25 — лесная подстилка или дернина, часто оторфована; Alg — гумусово-элю*
346
Для солодей характерна дифференциация профиля по содер¬
жанию ила, полутораоксидов. Обеднение элювиального горизонта
коллоидами приводит к резкому снижению емкости поглоще¬
ния—до 10—15 мг • экв/100 г почвы в верхней части профиля и
жпрастанию поглотительной способности в иллювиальном гори-
юнте — до 30—40 мг • экв/100 г почвы. В составе обменных кати¬
онов преобладают Са2+ и Mg2+, но имеются Na+ и Н+. В ил¬
лювиальном горизонте реакция почвенного раствора кислая и
t пабокислая (pH 3,5—6,5), глубже по профилю нейтральная и сла-
Ошцелочная. Отмечается также присутствие незначительного ко¬
личества солей по профилю почвы. Содержание гумуса нестабиль¬
но и колеблется от 1,5—2 до 6—8, а иногда до 15 %, среди гумусо-
Й1.1Х кислот значительная часть (45—36 %) приходится на фульво-
к полоты. Наблюдается резкое уменьшение содержания гумуса в
осолоделом горизонте.
Агрофизические свойства осолоделых почв и солодей не-
Онагоприятны. Они характеризуются низкой водопроницаемос-
н.ю, непрочной структурой. Во влажном состоянии пахотный
той заплывает, в сухом —на нем образуется корка. Застаивание
моды приводит к задержке посевных работ, гибели посевов от
иымокания.
Солоди обладают низким потенциальным и эффективным пло¬
дородием.
В зависимости от специфики формирования солоди разделены
на три подтипа: лугово-степные, луговые и лугово-болотные (тор¬
фянистые).
Лугово-степные солоди — формируются на степных плохо дре¬
нированных равнинах с периодическим поверхностным увлажне¬
нном при глубоком уровне грунтовых вод — 6—7 м. Водный режим
периодически промывной. Карбонаты на глубине 1 м, гипс иногда
иетречается на глубине более 2 м.
Луговые солоди — развиваются в западинах. Грунтовые воды
иогречаются на глубине 1,5—3 м. Карбонаты на глубине 50—80 см,
иногда на глубине 2—3 м обнаруживается гипс.
Лугово-болотные солоди — образуются в понижениях с длитель¬
ным застаиванием поверхностных вод (более 30 дней). Грунтовые
йоды в период вегетации находятся на глубине 1—2 м. Характер¬
ная особенность — наличие водоносного горизонта, оглеение все-
ю профиля, отсутствие стабильной глубины распространения
карбонатов.
Роды в подтипах солодей выделяют по характеру распростране¬
ния карбонатов (бескарбонатные) и легкорастворимых солей (со-
яоичаковатые).
На виды солоди подразделяют по глубине осолодения (по мощ¬
ности элювиированных горизонтов), мощности гумусово-элюви-
нпыюго горизонта и содержанию гумуса (табл. 47).
347
47. Классификация солодей
Подтип
Род
Вид
Солоди лугово-степные Бескарбонатные
Солоди луговые
Солоди лугово-болотные
(торфянистые)
Солончаковатые
По мощности элювиальных
горизонтов, см
Мелкие, <10
Среднемощные, 10—20
Глубокие, > 20
По мощности гумусово¬
элювиального горизонта, см
Типичные (дернинные), < 5
Мелкодерновые, 5—10
Среднедерновые, 10—20
Глубокодерновые, > 20
По содержанию гумуса, %
Светлые, < 3
Серые, 3—6
Темные, > 6
Примечание Разделение на роды и виды относится ко всем подтипамГ
Агрономические свойства. Почвы галогенного ряда малопродук»
тивные, с неблагоприятными свойствами: щелочная реакция пй*
чвенного раствора, токсичность солей, плохие водно-физичесюй
характеристики, низкая биологическая активность, глубокая
трансформация коллоидного комплекса. Но главное — это невоЗ*
можность устранения или нейтрализации постоянно воздействую*
щих на почву и растения солончаковатости, осолонцевания, осФ»
лодения. Поэтому при сильной и средней степени выраженност#
признаков почв солонцового ряда агротехнические мероприятия
направлены на поиск путей эффективного использования поч!
без изменения (или при минимальной корректировке) их свойст*|
Учитывается главный лимитирующий продуктивность галоген*
ных почв фактор — наличие солей, обменного натрия, щелочнав
реакция.
Солончаки и солончаковые почвы. Высока*
концентрация солей в почве приводит к угнетению роста растер
ний, нарушая поступление в них питательных веществ, воды. Эф*
фективность земледелия снижается. Влияние засоления на прок
дуктивность культурных растений показано ниже: *
Состояние среднесолеустойчивых 1
растений *
Урожайность, нормативная для почвен*
ной разновидности
Степень засоления почв
Практически незасоленные
Слабозасоленные
Среднезасоленные
Слабое угнетение, выпады растений}
урожайность снижается примерно Н|
10-20 %
Среднее угнетение, изреженность поев»
вов, урожайность снижается на 20-«
50%
348
Продолжение
Сильное угнетение, посевы изрежены;
< и льнозасоленные необходим подбор солеустойчивых рас¬
тений
Произрастают единичные растения; не-
( плончаки обходимо возделывание только солеус¬
тойчивых растений
Рост растений на засоленных почвах зависит от концентрации
солей в почвенном растворе и типа засоления. Соли влияют на ра-
i гения прямо и опосредованно. Прямое влияние они оказывают в
сиучае проникновения в протоплазму и токсического воздействия
на нее. Опосредованное влияние солей на растение заключается в
осмотическом связывании воды: при увеличении содержания со¬
ней в растворе почвенная влага менее доступна растениям. Это так
на мываемая физиологическая засуха.
Соли, содержащиеся в почве, делят на токсичные и нетоксичные.
Токсичные легкорастворимые соли подразделяют на хлориды
(NaCl, СаС12, MgCl2), сульфаты (Na2S04, MgS04), карбонаты
(Na2C03, NaHC03) и нитраты (NaNOs, KN03. По воздействию на
растения соли располагают в ряд по степени убывания угнетающе-
1о действия: Na2C03—>NaHC03-»NaCl->NaN03->CaCl2->
> Na2S04 -» MgCl2 -» MgS04.
Нетоксичные, безвредные соли не создают токсически и осмо-
шчески опасных концентраций вследствие их слабой растворимо¬
сти в воде. К ним относятся: CaC03, CaS04 • 2Н20, Са(НС03)2.
Культурные растения неодинаково реагируют на засоление по¬
мпы.
Агрономическая солеустойчивость — способность растительного
организма осуществлять полный цикл развития на засоленной по¬
мпе и давать в этих условиях продукцию, удовлетворяющую сельс¬
кохозяйственное производство.
Этот показатель зависит от климатических факторов и грануло¬
метрического состава почв. В условиях холодного климата расте¬
ния выдерживают более высокие концентрации солей, чем в за¬
сушливом климате, что связано с меньшим влагопотреблением
благодаря менее интенсивной испаряемости. На почвах тяжелого
гранулометрического состава растения легче переносят засоление,
мем на легких, в связи с большим содержанием гумуса в суглинис-
П.1Х и глинистых почвах, что уменьшает растворимость солей.
Ковда с соавторами обобщил данные об агрономической солеу-
стойчивости растений, которые представляют большой интерес
для агрономов (табл. 48).
На сильнозасоленных почвах и солончаках следует возделывать
культуры, приспособленные к этим условиям. Мероприятия, на¬
правленные на повышение плодородия сильнозасоленных почв,
сиязаны с большими затратами и малоэффективны.
349
48. Агрономическая солеустойчивость растений
Неустойчивые
Среднеустойчивые
Устойчивые
Фасоль
Редис
Сельдерей
Клевер ползучий
Лисохвост
Клевер гибридный
Клевер луговой
Кровохлебка
маленькая
Полевые культуры
Рожь, пшеница, сорго
Кукуруза, подсолнечник
Рис, лен
Соя, бобы конские, горох
Ячмень
Сахарная свекла
Рапс
Хопок
Овощные культуры
Томат, перец Свекла столовая
Капуста, морковь Спаржа, шпинат
Салат-латук, лук, тыква, огурец Капуста листовая
Кормовые травы
Донник белый, желтый,
индийский
Райграс многолетний, высокий
Кострец
Канареечник клубненосный
Волоснец безостый
Клевер земляничный
Суданская трава
Люцерна
Ежа сборная
Овсяница луговая
Канареечник тростниковый
Лядвенец большой
Кострец безостый
Солончаковые травы
Бескильница
Бермудская трава
Пырей высокий
Кострец
Волоснец канадский
Пырей американский
Овсяница высокая
Лядвенец рогатый
Плодовые
Груша, яблоня Гранат, фига, инжир
Грейпфрут, лимон, Оливковое дерево
апельсин
Миндаль, абрикос, Виноград
персик, слива
Финиковая пальма
Кустарники
Калина
Роза
Фейхоа
Туя восточная
Можжевельник
Лантана
Олеандр
Лисохвост бутылочный
Наиболее эффективна мелиорация слабо- и среднезасоленныХ
почв. Однако если солончаки и сильнозасоленные почвы вкрапле*
ны в почвенный покров орошаемых земель, то их вовлекают в раз¬
ряд пахотных, проводя мелиоративные работы. '
Солончаки и солончаковые почвы, входящие в состав орошае¬
мых земель степных и полупустынных областей, обладают высо¬
ким потенциалом биопродуктивности, который обусловлен кли*
матом и возможностью орошения. Фактор, лимитирующий про-
дуктивность таких земельных массивов, — избыток солей в почве.
350
Наиболее распространенный и древний прием освоения засо-
'U'иных почв — промывка их неминерализованными водами (< 1 г/л).
Норма расхода воды на опреснение почвы зависит от количества
голей в ней, гранулометрического состава, глубины залегания
фунтовых вод. Эффективность данного приема возрастает при
умеличении водопроницаемости почвогрунта, что достигается ис¬
пользованием полимеров-структурообразователей, глубокой
испашкой. Промывка не должна вызывать подъема грунтовых вод
и подтягивания солей из глубины почвогрунта в процессе испаре¬
ния влаги. Поэтому ее проводят в осенне-зимний период, когда
I рунтовые воды залегают глубоко, а испаряемость наименьшая.
Опасность деградации орошаемых земель обусловлена возмож¬
ностью вторичного засоления почвы, избежать которого можно
при высокой культуре земледелия. Это достигается соблюдением
сроков и норм поливов, а также предотвращением фильтрации
поды из оросительных систем, подтягивания солей в верхний
(корнеобитаемый) слой почвы, поднятия уровня минерализован¬
ных грунтовых вод.
Солонцы и солонцеватые почвы. Обменный
кат ион натрия негативно прямо или косвенно влияет на растения,
но растения относятся к нему неодинаково (табл. 49).
49. Относительная устойчивость растений к обменному натрию (по Ковде)
Неустойчивые
Среднеустойчивые
Устойчивые
Фасоль
Кукуруза
Кострец безостый
Ж>лоня, груша
Черешня
Абрикос
Морковь, шпинат, томат Люцерна, донник, суданская
трава
Клевер, райграс итальянский
Овсяница высокая, вика
Салат-латук, лук, редис
Овес, рис, пшеница, рожь
Сорго
Ячмень, рис
Свекла столовая и сахарная
Житняк гребенчатый
Пырей высокий и сизый
Айва
Накапливаемая в солонцах сода при содержании 0,005 % вызы-
мает гибель растений. Прямое негативное влияние обменного на¬
трия также сопряжено с высокой щелочностью (pH 8,5—9) раство¬
ра и нарушением поступления кальция в растения.
Косвенное влияние осолонцевания на рост и развитие расте¬
ний связано с резким ухудшением агрономических свойств почв.
Ьольшая гидрофильность солонцового горизонта обусловливает
дефицит влаги, так как доступная растениям вода сосредоточива¬
ется в надсолонцовом слое. Проникновение корней в почву огра¬
ничено глубиной залегания иллювиального осолонцованного го¬
ри юнта.
При осолонцевании и засолении урожайность сельскохозяй-
пненных культур снижается. В зависимости от климатических и
погодных условий солонцеватость проявляется по-разному
(I абл. 50). Во влажные годы урожайность на солонцеватых и несо-
351
лонцеватых почвах выравнивается, что подтверждает влияние HI
нее дефицита влаги в солонцовых почвах. Однако большое коли*
чество осадков приводит к усилению солонцеватости почв и в pei
зультате к задержке проведения сельскохозяйственных работ.
50. Влияние солонцеватости на плодородие почв
Степень солонцеватости, виды
СОЛОНЦОВ
Уровень плодородия почв различных зон, %
Лесостепь
Степь
Полупустыня
Несолонцеватые
100
100
100
Слабосолонцеватые
85-100
80-100
80-100
Среднесолонцеватые
70-85
65-80
65-80
Сильносолонцеватые
60-70
50-65
50-65
Солонцы.
глубокие
—
50-40
50-65
средние
—
30-40
40-50
мелкие
—
15-30
25-40
корковые
—
10-15
15-25
К культурам, произрастающим на засоленных и солонцеватых
почвах, относится рис. Возделывание его при затоплении на со*
лончаковых и солонцовых почвах оказывает расселяющее и рассо*
лонцовывающее воздействие. Под рис могут быть использованы
земли, засоленные не только нейтральными солями, но и содер¬
жащие соду, так как корневые выделения растений способствую!
снижению щелочности.
Вовлечение солонцовых почв в пашню приводит к изменении
их агрономических и морфологических свойств.
Слабоосвоенные солонцы распаханы и используются в земле»
делии совместно с другими почвами. Пахотный слой их неодноро4
ден, физико-химические и физические свойства изменены несу¬
щественно. .
Освоенные солонцы сохраняют гетерогенное строение пахот»
ного слоя, но количество обменного натрия в нем уменьшается.
Преобразованные солонцы характеризуются однородным па¬
хотным слоем. Улучшаются их агрофизические свойства, натрия
содержится не более 10 %, а сумма катионов Na+ и Mg2+ в погло¬
щающем (коллоидном) комплексе почвы не превышает 40 %. Из¬
менения затронули и подпахотный слой.
Глубокопреобразованные солонцы — это почвы, утратившие в
верхней части профиля морфологические, физико-химические и
агрофизические свойства, характерные для солонцовых почв. По
важнейшим агрономическим свойствам такие «бывшие солонцы*
приближаются к несолонцованным типам почв данной зоны.
Солоди и осолоделые почвы. Освоение этих почв ос¬
ложнено формами рельефа, к которым они приурочены, — запади¬
ны, замкнутые понижения. Изменение водно-физических свойств —
первое и необходимое условие их освоения. Глубокое рыхление,
352
обогащение пахотного слоя органическим веществом, известкование
позволяют окультурить их и использовать как пахотные. В большин¬
стве случаев солоди лучше оставлять под сенокосы и пастбища.
22.2. ПОЧВЫ ГИДРОМОРФНОГО РЯДА
Гидроморфные почвы интразональны. Они формируются в ус¬
ловиях избыточного увлажнения поверхностными или грунтовы¬
ми водами. К гидроморфным относится большая группа почв с
общим признаком избыточным увлажнением профиля. Оно про¬
исходит в результате неглубокого залегания грунтовых вод или пе¬
риодического их поднятия, застоя атмосферных осадков на плохо
дренированных участках, переувлажнения почвенной толщи при
отоплении территории мангров, маршей и т. д., сочетания грун¬
тового и поверхностного переувлажнения, периодического затоп-
иения паводковыми водами, формирования верховодки на водо¬
упорных почвенных горизонтах, затопления при возделывании
риса. Заболачивание территории обусловливает формирование
болотных и торфяно-болотных почв, торфяников.
Поверхностное заболачивание. На выровненных территориях с
плохой дренированностью, сложенных тяжелыми по грануломет¬
рическому составу породами, с низкой водопроницаемостью про¬
исходит поверхностное застаивание выпадающих атмосферных
осадков. В микропонижениях отмечаются постоянное переувлаж¬
нение верхних слоев грунта, оглеение почвы с поверхности и на¬
копление органического вещества, что обусловливает формирова¬
ние плато-глеевых (без торфа), дерново-глеевых (до 15 % органи¬
ческого вещества) и перегнойно-глеевых (15—30 % органического
мещества) почв. Эти почвы представляют собой подтипы болот¬
ной минеральной почвы (тип).
Постоянный избыток влаги приводит к постепенному оторфо-
иыванию верхнего горизонта, который приобретает свойства тор¬
фяного.
Увеличение самостоятельного торфяного слоя определяет
формирование болотной верховой торфяной почвы и торфяника
иследствие заболачивания грунтовыми водами. Данный тип забо-
мачивания преобладает на территориях, сложенных легкими по
гранулометрическому составу породами, подстилаемыми тяже-
лыми породами, оказывающимися водоупором. Влага, поступа¬
ющая в почву с атмосферными осадками, фильтруется через пес¬
чаную или супесчаную толщу и накапливается над водоупором.
' )то приводит к накоплению влаги в толще почвогрунта и вызы-
мает переувлажнение всего почвенного профиля. Оглеение наи¬
более выражено в нижней части профиля. Избыточное поверх¬
ностное увлажнение, подпитка почвы грунтовыми водами при-
иодят к заселению ее поверхности сфагновыми мхами, постепен¬
353
ному формированию торфянистой подстилки и торфянистого ГО»
ризонта.
Если почва увлажняется атмосферными осадками, бедными
биофильными элементами, мягкими грунтовыми водами, то фор*
мируются болотные, торфяно-глеевые, торфяные почвы и торфя«
ники верховые.
При увлажнении почвы жесткими грунтовыми водами, насы*
щенными гидрокарбонатом кальция — Са(НСОз)2, в почве созда»
ются более благоприятные условия гумусонакопления благодаря
наличию в растворе иона кальция. В этом случае формируются
дерново-глеевые, болотные почвы и торфяники низинные.
При изменении режима увлажнения, жесткости грунтовых BQg
происходит переход низинных болот в верховые.
Гидроморфные почвы пойм формируются под воздействием
поемного и аллювиального процессов.
Поемный процесс. Это периодическое затопление пойм во вре*
мя половодья. По продолжительности затопления различают по*
емность короткую —7 дней, среднюю — 7—15, продолжитель*
ную — 15—30, очень продолжительную — более 30 дней. Огромная
масса воды, поступающая в пойму в период половодья, коренный
образом изменяет водно-воздушный режим территории, смягчает
температурные условия, создает специфический микроклимат
поймы, определяет направленность и интенсивность микробиолог
гических процессов. Главное заключается в том, что периодичес*
кое затопление поймы определяет состав и продуктивность расти*
тельности, солевой режим почв. ;
Поемные процессы обусловливают специфику сельскохозяй»
ственного использования почв. Короткую поемность переносят
практически все культуры, среднюю —не выдерживают озимые»
Продолжительная поемность не позволяет выращивать плодовы#
культуры, но благоприятна для трав. Очень продолжительную по»
емность переносят только осоки и корневищные злаки.
Аллювиальный процесс. Это принос и отложение паводковыми
водами взмученного материала - аллювия. Ежегодно откладываем
мый слой аллювия называют милком. Аллювиальный процесс
формирует и поддерживает высокое плодородие пойменных з«*
мель. Следует отметить, что развитие в поймах и дельтах рек древ*
них земледельческих цивилизаций и продолжающееся сельскохо»
зяйственное использование пойменных почв во многом обуслов*
лено и аллювиальным процессом.
Данное явление не только способствует обогащению почв пи»
тательными веществами, илистым материалом, распространению
различных видов растений, но и формирует рельеф поймы.
В. Р. Вильямс разделил территорию поймы на три областщ
прирусловую, центральную и притеррасную (рис. 12). Они разли»
чаются по рельефу, условиям увлажнения, гранулометрическому
составу, типу растительности и в итоге — по почвенному покрову,
354
Рис. 12. Поперечный разрез через долину реки:
/ - коренная порода; 2—древние аллювиальные пески; 3— основная морена; 4 — делювиаль¬
ные сносы; 5—боровая терраса; 6 — притеррасное понижение; 7—притеррасная пойма; 8—
центральная пойма; 9— прирусловая пойма; 10— прирусловый вал
Прирусловая пойма. Сложена крупными, тяжелыми час¬
тицами, имеет легкий, песчаный гранулометрический состав. Рельеф
иолнистый с песчаными валами. Травостой изрежен, видовой состав
растительности беден. В этой части поймы формируются слабораз-
иитые, малопродуктивные аллювиальные дерновые почвы.
Центральная пойма. Образуется из пылеватых и илистых
частиц, характеризуется суглинистым и глинистым гранулометри¬
ческим составом. Для этой части поймы характерно слоистое сло¬
жение почв. В сильно распаханных речных бассейнах в период
снеготаяния, разливов рек вода приносит неотсортированный ма¬
териал. Более крупные частицы откладываются в начале поймы;
но мере снижения скорости течения вод начинает накапливаться
более дисперсный материал — формируются аллювиальные отло¬
жения с характерным слоистым строением.
Рельеф центральной поймы равнинный с поднятыми гривами
и понижениями между ними — логами. В этой части поймы обра¬
зуются луга трех уровней — высокого, среднего, низкого, или не¬
достаточно увлажняемые, среднего увлажнения, избыточно ув¬
лажняемые. Луга характеризуются богатой травянистой раститель¬
ностью и продолжительным периодом использования. В цент-
ргшьной части поймы расположены старицы, окаймленные
трослями древесно-кустарниковой растительности. В зависимос¬
ти от увлажненности территории формируются почвы широкого
спектра — от дерновых до аллювиальных луговых и болотных.
Притеррасная пойма. Это наиболее удаленная от русла
реки и пониженная часть поймы. Здесь откладывается наиболее дис¬
персный материал, что определяет тяжелосуглинистый и глинистый
гранулометрический состав почв. Эта часть поймы всегда переувлаж¬
нена и заболочена. На ней произрастают влаголюбивые растения.
11очвы лугово-иловато-болотные, иловато-торфяно-глеевые.
Почвы гидроморфного ряда формируются также при заторфо-
имкании водоемов (заводей рек, стариц, озер и др.). На дне водо¬
емов накапливается сапропель (гниющий ил), который образуется
ири смешивании донного минерального ила с органической мас¬
355
сой водорослей, моллюсков. По мере заполнения водоема, обра*
зования мелководий на нем поселяется земноводная раститель*
ность (камыш, тростник). Плавающие растения ( фифоль, сабель»
ник, телорез) образуют на поверхности плотный слой — сплавину,
состоящую из отмерших частей растений. Постепенно раститель*
ные остатки, накапливаясь на дне водоема, формируют биоген*
ную толщу.
Заторфовывание водоемов происходит сверху и снизу, на по»
верхности торфяной толщи поселяется болотная растительность,
что ускоряет накопление торфа, образуется мощный слой его — 15 М
и более, т. е. торфяник.
Почвы гидроморфного ряда формируются в условиях избыточ*
ного увлажнения, которое необходимо для развития болотной ра¬
стительности, торфообразования и оглеения минеральной части.
Глееобразование. Впервые оно было изучено и описано Высоц*
ким. Под глеем он понимал «более или менее плотную суглинио*
тую или глинистую породу серого цвета с зеленоватым оттенком*!
В исследование глеевого процесса большой вклад внесли Афаня*
сьев, Ярков, И. С. Кауричев, Зайдельман и другие ученые. В про»
цессе глееобразования разрушаются первичные и вторичные по»
чвенные минералы, окисное железо восстанавливается в закисное,
Отмечается трансформация соединений и элементов с перемен»
ной валентностью: Mn, S, N, которые в анаэробных условиях вое»
станавливаются.
Оглеение — это биохимический процесс восстановления мине»
ральной почвенной массы, который протекает в переувлажненной
почве в анаэробных условиях при наличии органического веще»
ства и участии микроорганизмов.
В анаэробных условиях подавляется деятельность аэробных
микроорганизмов и возрастает активность анаэробных, масляно»
кислых бактерий. При ослабленном нисходящем токе воды в по»
чве накапливаются продукты их жизнедеятельности: газообразны!
соединения (Н2, H2S), низкомолекулярные органические кисло*
ты. Под воздействием агрессивных органических соединений рам
рушаются алюмоферросиликаты, в почвенный раствор переход*®
ионы и коллоиды железа, алюминия, кремния.
Длительное избыточное увлажнение почвенного профиля спо*
собствует восстановлению железа. В переувлажненной почве ЭТОТ
элемент может находиться в хорошо растворимой форме гидро*
карбоната Fe(HC03)2. Улучшение воздушного режима, смена вое*
становительных процессов окислительными сопровождаются об*
разованием гидроксида железа:
Fe(HC03)2 + 02 + 2Н20 = 4Fe(OH)3 + 8С02.
Подобный процесс находит и морфологическое подтверждение
в профиле переувлажненных почв: в форме ржаво-охристых пя»
356
Iсн, примазок, железистых бобовин, вкраплений. Отсутствие вы¬
раженного нисходящего тока воды способствует тому, что в почве
формируются вторичные алюмоферросиликаты, содержащие не
окисное, а закисное железо. Именно этим объясняется зеленова¬
тая, сизая, голубоватая, оливковая окраска минералов и минераль¬
ной части почвы.
Горизонты почв, окрашенные в грязно-зеленоватый, сизый,
голубоватый цвет, в которых накапливаются эти вторичные мине¬
ралы, называют глеевыми. В почвенном профиле оглеение может
протекать менее интенсивно и проявляться в виде отдельных си-
юватых пятен, вкраплений в генетическом горизонте. Такие гори¬
зонты называют глееватыми.
В процессе оглеения почва обогащается кремнекислотой, обед¬
няется железом. Содержание алюминия изменяется в меньшей
степени, чем железа. Оглеение приводит к глубокому преобразо¬
ванию минеральной массы почвы: происходят восстановление
серы и образование H2S, FeS, денитрификация азотных соедине¬
ний и обеднение почвы азотом, накопление труднорастворимых
соединений фосфора типа вивианита [Fe3(P04)2 • 8Н20], восста¬
новленных соединений марганца.
При оглеении с поверхности почвенных частиц снимаются
коллоидножелезистые пленки, что способствует миграции железа,
марганца, алюминия из оглеенных горизонтов. Кроме того, на¬
капливаются фитотоксичные соединения закисных подвижных
форм железа, алюминия, марганца.
Оглеение почв имеет ряд особенностей:
периодичность окислительных и восстановительных условий в
почве;
отсутствие вымывания продуктов оглеения из почвы; замедле¬
ние минерализации и гумификации органического вещества, по¬
ступающего в почву;
подкисление почвенного раствора не только в результате дис¬
социации воды и органических кислот, но и при диссоциации ге-
миоксидов (закисей) железа и алюминия.
Торфообразование. Это накопление на земной поверхности по-
луразложившихся растительных остатков, образовавшихся в усло¬
виях избыточного увлажнения.
Для развития торфообразования необходимы два условия: про¬
израстание влаголюбивой травянистой растительности, мхов и пе¬
реувлажнение территории, постоянство анаэробных условий на
границе атмосферы и почвы.
Избыточное увлажнение способствует развитию влаголюбивых
растений, которые при усилении оторфовывания сменяются зеле¬
ными, а затем белыми мхами. Состав растительности меняется в
зависимости от обеспеченности питательными веществами, усло¬
вий увлажнения, например в таежно-лесной зоне заболачивание
начинается с поселения зеленых мхов.
357
Ведущая роль в торфообразовании принадлежит мхам (кукуш*
кин лен, белые сфагновые, гипновые зеленые). В торфообразова*
нии участвуют травянистые растения (осоки, пушица, камыш,
тростник, рогоз, канареечник и др.), полукустарниковые и древес*
ные (клюква, вереск, ива, ольха черная, серая и др.). »
Избыточное увлажнение создает анаэробные условия, которы!
замедляют трансформацию поступающего на поверхность грунт!
органического вещества. Растительные остатки, накапливаясь Ht
поверхности почвы, находятся в полуразложившемся состоянии»
клеточные мембраны мхов остаются водопроницаемыми, что
обусловливает формирование торфяной толщи, которая насыще*
на влагой (до 95 % ее массы составляет вода). Аэрируемой остается,
верхняя 5—10-сантиметровая толща.
Водно-воздушный режим торфяников играет ведущую роль S
превращении органического вещества, его гумификации и минеч
рализации.
Анаэробные условия при избыточном увлажнении способствуй
ют образованию низкомолекулярных органических кислот: уксус*
ной, масляной, молочной и др. Эти кислоты подавляют микроби*
ологическую активность. Поступающие на поверхность грунта ра*
стительные остатки трансформируются под влиянием неспоро»
носных бактерий и грибов. По мере разложения органического
вещества доля спороносных бактерий, а позже целлюлозоразлага*
ющих увеличивается. Усиление биохимических процессов приво»
дит к распаду тканей растительных остатков, утрате клеточного
строения.
Генетическая и агрономическая оценка торфа основана на сте¬
пени его разложения. Чем больше трансформирована торфяная
толща, чем менее грубой оказывается его органическая часть, тем
плодороднее торфяники и торфяные почвы. Разложение расти»
тельных остатков способствует высвобождению зольных элемен»
тов и азота, которые становятся доступными растениям.
Торфообразование имеет ряд особенностей:
накопление растительных остатков, клеточные мембраны кото*,
рых сохраняют способность к водообмену; -■*
аккумуляция зольных элементов в накапливаемых раститель*
ных остатках в формах, недоступных для вегетирующих растений»*
Торфяные отложения относятся к почвенным образованиям^
не обладающим плодородием.
Сочетание процессов оглеения и торфообразования определяет
разнообразие гидроморфных почв, степень проявления болотного
процесса.
Строение и классификация. Гидроморфные почвы, сформиро»
ванные в различных зонах, наряду с общими признаками (нали*
чие органогенного горизонта и оглеения) обладают и зональными
особенностями.
Болотные почвы таежно-лесной зоны имеют мощный торфя*
358
пый горизонт и формируются, как правило, вне пойм рек. В этой
юне преобладают низинные и верховые болотные почвы. Южнее —
н лесостепной, степной, полупустынных зонах болотные почвы
нриурочены к поймам рек и представлены болотными пойменны¬
ми почвами. Они имеют торфянистые горизонты меньшей мощ¬
ности, часто засолены, осолонцованы.
Болотные почвы существенно отличаются от минеральных
строением, химическими и водно-физическими характеристика¬
ми. В основу их классификации положены происхождение и мощ¬
ность торфяного слоя.
Торфяные болотные верховые почвы. Формируют¬
ся в условиях застойного переувлажнения атмосферными водами.
Характерные особенности их — органогенные горизонты, состоящие
из органических остатков олиготрофной растительности (сфагновые
мхи), сильная кислотность — рНка 2,5—3,8, низкая зольность —
2,4—6,5 %, небольшая плотность — 0,03—0,1 г/см3. Влагоемкость
>тих почв очень высокая, в органогенных горизонтах может удержи-
иаться от 700 до 1500 % влаги (на сухое вещество). Ненасыщенность
основаниями высокая — 50—90 % при низком валовом содержании
кальция (0,1—0,7 %), калия (0,03—0,08 %) и фосфора (0,03—0,2 %).
По степени торфонакопления различают два подтипа болотных
иерховых почв: болотные верховые торфяно-глеевые (мощность
торфяных горизонтов меньше 50 см) и болотные верховые торфя¬
ные (больше 50 см).
Типичный профиль болотных верховых торфяно-глеевых почв
имеет следующее строение:
г\ 10 тгО 45
иЧ 0 — 1 45 “ ^ I >
O.j —сфагновый очес из неразложившихся стебельков сфагновых мхов с примесью
корневищ полукустарников, мощностью 10—15 см, иногда отсутствует; Т —тор-
финый горизонт, бурый или темно-бурый, состоит из хорошо оформленных ос¬
татков торфообразующей растительности, мощностью 30—50 см, по окраске и
степени разложения торфа может быть разделен на горизонты и Т2; G — глее-
иый минеральный горизонт, верхняя его часть глинистого или тяжелоглинистого
гранулометрического состава окрашена гумусом, имеет сизовато-серую или тем¬
но-серую окраску, ниже залегает слой зеленовато-оливкового глея; на песках под
торфяным горизонтом формируется ржаво-коричневый гумусово-железистый го¬
ризонт.
В естественном состоянии почвы сильно переувлажнены и мо-
|ут использоваться в земледелии только после мелиорации. Болот¬
ные верховые торфяные почвы характеризуются слабой диффе-
ренцированностыо профиля, большой насыщенностью влагой и
наличием малоразложившихся растительных остатков в органо¬
генном слое.
При нарастании новых слоев торфа нижние слои почвы стано-
нятся биологически менее активными, количество микроорганиз-
359
мов резко уменьшается, почва теряет свое эффективное плодоро*
дие и превращается в торфоорганогенную породу, которая прак*
тически не фильтрует поступающую на поверхность влагу.
Торфяно-болотные почвы отличаются от торфяника высокими
коэффициентом фильтрации и водопроницаемостью в летний пе»
риод, когда почвенные воды опускаются на 30—50 (60) см от по*
верхности.
Эти почвы обладают высокой емкостью поглощения (80—90
мг -экв/100 г почвы), большими запасами валового азота (0,55***
2 %) и в подавляющем большинстве случаев потенциально высо«>
коплодородны.
Выделяют следующие роды болотных (или торфяных) верхо*
вых почв: '
обычные — органогенный горизонт состоит из олиготрофныЯ
типов торфа (сфагнового или кустарничково-пушицевого); <
переходные — образуются при потере верхними горизонтами ’
связи с минерализованными грунтовыми водами;
гумусово-железистые — торфяно-глеевые почвы, сформирован*
ные на песках.
Разделение торфа на виды представлено в таблице 51.
51. Характеристика различных видов торфа (по Пьявченко)
Растительность
Степеь
Содержание, %
Степень насы» ,
щенности
основаниями, %
разложе¬
ния, %
N
СаО
РА
к^о
Низинный торф
Моховая
Травянистая
Древесная
10-25
25-40
35-60
1,6-2,6
1,8-2,5
2,0-3,8
1.5—3,0
2,0-3,5
2.5-5,0
0,05-0,4
0,03-0,2
65
Переходный торф
Моховая
Травянистая
Древесная
10-25
20-40
35-60
1,2-2,0
1.5-2,5
1.6-2,8
0,5-1,0
0,7-1,2
0,9-1,5
0,04-0,3
0,03-0,2
! 45
Верховой торф
Моховая
Травянистая
Древесная
5-20
20-30
35-66
0,8-1,5
1,2-2,0
1,4-2,0
0,1-0,5
0,1-0,6
0,1-0,7
0,03-0,2
0,02-0,2
: 25
Торфяные болотные низинные почвы. Бо»,
лее пригодны для использования в луговодстве и земледелии ПОС*
ле проведения мелиоративных работ. Органогенные торфяные ГО*
ризонты обладают большими зольностью и запасами питательным
элементов для растений, чем болотные верховые почвы. Это обус*
ловлено условиями формирования болотных низинных n04lt •
обеспечивающими постоянный приток минерализованных ВОД,
Болотные низинные почвы формируются в различных климати^
360
чсских зонах. Органогенный горизонт этих почв состоит из остат¬
ков автрофной болотной растительности (осоки, тростник, гипно-
иые мхи и др.). Реакция почв может быть различной —от кислой
до нейтральной, плотность 0,1—0,2 г/см3. Твердая фаза занимает
0,5—12 % объема почвы.
Профиль болотных низинных обедненных торфяно-глеевых и
торфяных почв имеет такое же строение, как почвы верхового бо¬
лотного типа. Однако слой очеса может быть заменен лесной под¬
стилкой, а торфяный горизонт подразделяться на подгоризонты
по ботаническому составу растительности и степени разложения.
Органогенные горизонты обедненных торфяно-глеевых и тор¬
фяных низинных почв имеют невысокую зольность —5—10 %,
большую емкость поглощения — 100—130 мг Ч экв/100 г почвы,
степень ненасыщенности основаниями 25—70%. Почвы бедны
подвижными формами азота, валовым кальцием, фосфором и ка¬
лием. Реакция почвы кислая (pH 5,0—5,5).
Для болотных низинных (типичных) торфяно-глеевых почв ха¬
рактерно разделение профиля на три основных горизонта.
Типичный профиль этих почв имеет следующее строение:
ПГ 0 А гг 40 П 60
1 40 “Ag60 — ,
Г — торфяно-перегнойный горизонт, коричневатый, мощностью 30—50 см, мо¬
жет подразделяться на подгоризонты; в случае разложения торфа горизонт приоб¬
ретает непрочно-комковатую структуру; Ag — гумусовый глеевый, сизовато-тем-
по-серой окраски, с множеством остатков корневищ, по ходам корней отмечают¬
ся ржавые пятна, полосы, встречаются черные марганцевые включения, ниже
расположен глеевый горизонт; G — глеевый слой, глубина залегания обусловлена
присутствием грунтовых вод.
Обычно профиль данной почвы насыщен влагой, но летом
грунтовые воды опускаются на 50—60 см вглубь от поверхности.
Данная почва отличается и по агрогенетическим характеристи¬
кам: реакция слабокислая или нейтральная (pH 5—6,8), валового
кальция 1,5—2%, зольность более 10, содержание азота 1,6—3,8,
степень ненасыщенности основаниями не более 30 %.
При освоении болотных почв в первую очередь мелиорируют
(осушают) низинные болотные почвы, обладающие лучшими по¬
казателями.
Профиль болотных низинных (типичных) торфяных почв фор¬
мируется полностью в пределах торфяного слоя. Мощность его
составляет 30—50 см в сильно обводненных болотах и 60—70 см в
слабо обводненных. При избытке влаги в почве профиль, как пра¬
вило, слабо дифференцирован на генетические горизонты.
В типе низинных болотных почв выделяют роды:
обычные, или нормально зональные (остальные роды многозо¬
нальные);
карбонатные — содержат на глубине 60—80 см от 5 до 20—30 %
СаС03;
солончаковые — водорастворимых солей от 0,3 до 2 % (гипс,
сульфат натрия, хлориды);
сульфатнокислые — характеризуются крайне кислой реакцией
среды (рНкс! Ы—3,0) благодаря высокому содержанию SO*" И
С1~ в водной вытяжке;
оруденелые — содержат от 6 до 24 % FejC^;
заиленные — верхняя часть профиля обогащена минеральными
частицами.
Болотные почвы полупустынь и пустынь
встречаются в понижениях. Органогенный горизонт мощностью
не более 50 см характеризуется небольшим для болотных почв со»
держанием гумуса —от 2—3 до 15—20 %. Выделяют два подтипа!
торфяно-болотные (торфяной горизонт до 50 см, редко до 1 м) К
иловато-болотные (гумусовый горизонт оглеен, содержит 2—4 %
гумуса) почвы.
Различают роды:
аллювиальные — на мелкоземистых отложениях пойменных
террас;
аллювиальные засоленные — с выделением солей на поверхности
или в профиле почвы;
сазовые — развиваются под воздействием грунтовых вод сазово-
го (подгорного, устойчивого) режима;
сазовые засоленные — с выделением солей с поверхности или В
профиле почвы.
При неустойчивом водном режиме, когда в сухие периоды по»
чва пересыхает, что приводит к выпадению болотной раститель¬
ности и замене ее луговой, формируются лугово-болот¬
ные (озерно-болотные) почвы. Для них характер¬
но оглеение всего профиля и маломощный (менее 20 см) торфя¬
нистый горизонт, который часто может отсутствовать.
Лугово-болотные почвы подразделяются на два подтипа: луго»
во-болотные перегнойные и лугово-болотные иловатые, которые,
в свою очередь, разделены на роды: обычные, промытые (отсут»
ствуют легкорастворимые соли), выщелоченные (отсутствуют кар»
бонаты кальция), карбонатные, омергелеванные, солонцевато-осоло•
делые, засоленные. Видовые различия устанавливают по степени
солонцеватости и осолодения.
К гидроморфным почвам также относятся аллювиаль¬
ные почвы. Эти почвы регулярно затапливаются паводковы¬
ми водами и отличаются высокой биогенностью, интенсивностью
почвообразования и весьма разнообразны по свойствам и строе»
нию.
К аллювиальным почвам гидроморфного ряда относятся:
луговые — формируются в условиях увлажнения подкорковыми
и грунтовыми водами, залегающими на глубине 1—2 м, капилляр¬
ная кайма расположена в пределах почвенного профиля;
болотные — образуются в условиях длительного паводкового И
362
устойчивого атмосферно-грунтового увлажнения, что приводит к
накоплению неразложившегося органического материала. Веду¬
щая роль в формировании этих почв принадлежит аллювиальным
отложениям тяжелого гранулометрического состава, богатым
органическим веществом и основаниями.
В пределах пойм рек, в дельтах на легких породах развиваются
дерновые почвы.
Аллювиальные луговые и дерновые почвы делят на три основ¬
ные группы: кислые, характеризующиеся ненасыщенностью осно¬
ваниями; насыщенные основаниями, как правило, нейтральные
или слабокислые; карбонатные, насыщенные основаниями, со
слабощелочной реакцией.
Болотные и луговые почвы разделяют на типы и подтипы по
иному критерию: по степени разложения и аккумуляции органи¬
ческого вещества.
Классификация отражает две особенности этих почв: влияние
аллювиального процесса на их формирование, что подчеркивается
в названии, и зональные особенности гидротермического режима
в поймах рек. Последнее особенно важно учитывать при сельско¬
хозяйственном освоении гидроморфных почв.
Типичный профиль аллювиальной луговой кислой почвы име¬
ет следующее строение:
а 0 а 3 р 45 d 60 р 75
3 ~А1 45 —Blg 60 75 “^g 1 >
Ад — плотная дернина, мощностью 3—5 см; Ai — гумусовый горизонт, темно-се-
рый, буроватый, структура зернистая, редко встречаются ржаво-бурые пятна,
мощность 30—50 см; В! — верхний переходный горизонт, буровато-серый с сизым
оттенком и ржаво-бурыми, желто-голубыми пятнами оглеения; Bg — глеевый го¬
ризонт, голубовато-сизоватый, бесструктурный, может быть слоистым; Cg — слои¬
стый аллювий, оглеенный.
Для данных почв характерны четкие признаки оглеения в ниж¬
ней части профиля, кислая реакция, большое количество подвиж¬
ного железа в окисной (в верхней части профиля) и закисной фор¬
мах. Содержание гумуса составляет 4—12% с преобладанием
фульвокислот.
Более широко, чем болотные, в природе распространены по¬
чвы различной степени заболоченности. Морфологически это
проявляется в оглеении той или иной части профиля.
Оглеение почв, находящихся в различных климатических зо¬
нах, неодинаково влияет на их продуктивность. В зонах избыточ¬
ного увлажнения переувлажнение профиля почвы, его оглеение
приводят к снижению продуктивности, а в зонах с недостатком
влаги дополнительный приток воды в нижней части профиля,
приводящий к оглеению, способствует повышению продуктивно¬
сти почв. В гумидных зонах такие почвы называют полуболотны-
ми, а в субаридных и аридных — луговыми.
363
Полуболотные почвы весьма распространены и
имеют зональные особенности. Выделяют типы почв: подзолисто-
глеевые, серые лесные глеевые, буроземы глеевые, красноземы глеевые
ит. д., а также лугово-черноземные, лугово-каштановые, лугово-ко¬
ричневые, лугово-сероземные, лугово-бурые и др.
Во всех случаях наблюдается оглеение нижней части профиля
почвы. По интенсивности оглеения различают глееватый и глее¬
вый горизонты.
Наиболее широко встречаются заболоченные подзолистые по¬
чвы. Разделение болотно-подзолистых почв на подтипы в совре¬
менной систематике принято на основании характеристик верхне¬
го органогенного горизонта и проявления оглеения в профиле.
Виды этих почв различают по степени и характеру оглеения: по-
верхностно-глееватые и глееватые, профильно-глеевые и глеевые,
глубокоглееватые и глеевые.
Агрономические свойства. В процессе сельскохозяйственного
использования гидроморфные почвы претерпевают значительные
изменения.
При обработке богатых органическим веществом луговых, бо¬
лотных почв и торфяников резко снижается их гумусированность.
Причина заключается в том, что накапливаемые в почве органичес¬
кие соединения гумифицированы частично, находящееся в услови¬
ях избыточного увлажнения органическое вещество гидроморфных
почв консервируется. Изменение водно-воздушного режима, уси¬
ление аэрированности верхнего слоя способствуют повышению
микробиологической активности, что приводит к минерализации
органического вещества почвы. Удаление избытка влаги при осу¬
шении обусловливает постепенную усадку почв, прежде всего орга¬
ногенного слоя. Средняя усадка торфа составляет 1—2 см в год.
Гидроморфные почвы обладают высоким потенциальным пло¬
дородием. Для его эффективной реализации необходимо устра¬
нить факторы, лимитирующие продуктивность переувлажненных
земель: избыток влаги в корнеобитаемом слое, высокий уровень
грунтовых вод, недостаток кислорода для развития корневых сис¬
тем большинства сельскохозяйственных культур; кислая или ще¬
лочная реакция почвы, присутствие токсичных легкорастворимых
солей, фитотоксичных соединений железа, алюминия; недостаток
доступных растениям фосфорных, калийных соединений, меди.
Главное условие использования гидроморфных почв — оптими¬
зация водно-воздушного режима. Оптимальная глубина залегания
грунтовых вод от поверхности почвы для возделывания сельскохо¬
зяйственных культур представлена ниже.
Растение Глубина Растение Глубина
залегания, м
залегания, м
Горох, кострец безостый,
Клюква
Брусника
0,2—0,3 Сахарная свекла
0,3—0,4 Кукуруза, картофель
0,7—0,8 Люпин
1,0-1,1
1,0-1,2
1,0-1,4
люцерна
364
Продолжение
Растение
Глубина
залегания, м
Растение
Глубина
залегания, м
Овес
Лен, конопля
Райграс пастбищный,
овсяница луговая, мят¬
лик обыкновенный,
клевер луговой, сморо¬
дина, малина
Рожь
Пшеница, ячмень
0,8—0,9 Хлопчатник
0,8—1,0 Виноград
0,8—1,1 Слива
0,8-1,2
0,9-1,1
Яблоня, груша
Абрикос
1.0-1,5
1.1-1,5
1.2-1,6
1.4-2,0
1.5-2,0
После осушения сохранить высокий уровень плодородия почв
можно регулированием влажности верхних слоев почвы в процес¬
се орошения.
Освоение и окультуривание гидроморфных почв имеют ряд
особенностей:
освоение почв сопровождается уменьшением содержания в них
органического вещества вследствие усиления его гумификации.
Чем выше степень разложения торфа, тем плодороднее почва;
на осушенных землях наибольшее значение приобретает по¬
верхностное, а не грунтовое увлажнение пахотных почв, в резуль¬
тате чего в дренажные воды поступает большое количество соеди¬
нений азота, других химических соединений, вносимых при воз¬
делывании сельскохозяйственных культур;
окультуривание сопровождается улучшением технологических
свойств земель, повышением проходимости сельскохозяйствен¬
ной техники.
Особо следует отметить использование торфа для формирова¬
ния искусственных антропогенно созданных почв (тепличные по¬
чвы), а также в составе органоминеральных удобрений, компос-
тов, в качестве подстилки на скотных дворах.
22.3. ПОЧВЫ И ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ ГОРНЫХ ОБЛАСТЕЙ
Все типы горных почв отличаются от своих равнинных анало¬
гов специфическими особенностями, к которым относятся ске-
летность гранулометрического состава, а также малая и весьма из¬
менчивая мощность профиля. Большинство горных почв —это
примитивно — щебнистые, грубо — скелетные, молодые скелет¬
ные почвы, которые относятся к азональным почвам.
К классификации горных почв имеется два подхода. Согласно
первому все горные почвы рассматривают как самостоятельные
типы. Согласно второму, самостоятельными типами считают
лишь оригинальные горные почвы, не встречающиеся на равни¬
нах. К ним отнесены горно-луговые, горно-луговые черноземо¬
видные и горные лугово-степные. Все остальные горные почвы,
365
имеющие аналоги на равнинах, рассматривают как единый с ними
тип. Классификация горных почв ведется на основании единых
номенклатурных схем и диагностических признаков.
Скелетность почв — следствие того, что горы состоят в основ*
ном из плотных кристаллических или осадочных пород. Эти поро*
ды подвергаются преимущественно физическому выветриванию,
дают много обломочного материала в виде камней, щебня, гальки
и хряща, которые и преобладают среди механических элементов
почвы. Малая мощность горных почв (обычно меньше 1 м, чаще
всего десятки сантиметров) объясняется сильным смывом, плот¬
ностью материнской породы и неглубоким промачиванием про¬
филя. Причем мощность почв сильно варьирует, так как крутизна
склонов часто меняется, а с ней и интенсивность эрозии.
Почвенный покров горных областей всегда отличается сложно¬
стью и пестротой, поэтому проявление вертикальной зональности
нередко осложняется такими явлениями, как интерференция,
миграция и инверсия зон.
Интерференция зон наблюдается на крутых и обрывистых скло¬
нах, где почвенный покров уничтожен денудацией. А так как кру¬
тизна склонов в горах часто меняется, то почвенные зоны местами
выпадают.
Миграция зон отмечается в широких горных долинах. Она зак¬
лючается в отклонении границ той или другой зоны как вверх, так
и вниз, в связи с чем зона значительно расширяется, что обуслов¬
лено экспозицией склона (рис. 13).
Инверсия зон выражается в нарушении обычного порядка их
смены — смещении.
На общий характер почвенного покрова оказывает влияние аб¬
солютная высота гор. Различают следующие классы поясности;
полярный, бореальный, суббореальный и субтропический.
В полярном классе поясности преобладают горные тундровые
почвы — 7,6 % общей площади почв. В бореальном классе в таеж-
Рис. 13. Вертикальные почвенные зоны основных горных систем:
1 — скалистая; 2— горно-тундровая; 3~ горно-луговая; 4— горно-подзолистая; 5— горно¬
лесная; 6— горно-черноземная; 7—горно-каштановая; горно-бурая; 9 — сероземная
366
ной зоне выделяют горно-подзолистые и мерзлотно-таежные по¬
чвы (15,3 %), в лесостепной и степной зонах развиваются горные
каштановые (0,6 %), горные черноземы (0,5 %) и горные серые
лесные (0,7 %) почвы. В этом поясе формируются горные бурые
лесные (0,9 %) и горно-луговые (0,7 %) почвы. В суббореальном
классе в верхнем безлесном поясе преобладают горно-лугово-
степные почвы (0,5 %). В субтропическом классе поясности рас¬
пространены горные сероземы (0,2 %), высокогорные пустынные
(0,2 %), горные коричневые (0,3 %) почвы, в нижнем влажном по¬
ясе — горные желтоземы (0,1 %) и горные красноземы (0,1 %).
Горные почвы распространены в Кавказских и Уральских го¬
рах, а также в горных системах Восточной и Южной Сибири и
Дальнего Востока. Природные условия формирования этих почв
характеризуются большим разнообразием.
Климат горных областей по сравнению с равнинными отлича¬
ется более низкой температурой и большим количеством осадков.
На каждые 100 м вертикальной зональности температура воздуха
понижается на 0,5 °С, одновременно возрастает количество осад¬
ков. Рельеф оказывает доминирующее влияние на процесс почво¬
образования и развитие эрозии.
В горных странах велико влияние экспозиции на водный и теп¬
ловой режимы почв. Характер растительного покрова определяет¬
ся количеством влаги и тепла, что подчинено поясному распреде¬
лению.
При развитии земледелия в горных областях зональный прин¬
цип размещения культур позволяет наиболее рационально ис¬
пользовать и почвы, и климатические условия. Нижний пояс - бо¬
лее древняя освоенная в сельскохозяйственном отношении зона,
здесь возделывают лучшие сорта винограда и табака. Для верхнего
пояса характерны яблоневые и грушевые сады. В среднем поясе по
мере освоения земель выращивают табак, плодовые, виноград.
Для получения высоких урожаев винограда и табака хорошего ка¬
чества необходимо подбирать для каждого сорта участки с соот¬
ветствующими почвами.
Возделывание винограда на коричневых и бурых лесных по¬
чвах, связанное с глубокой (до 1 м) плантажной обработкой и вне¬
сением высоких доз удобрений (N — 50—120 кг/га, Р2О5 — 50—
100, К20 — 50—120 кг/га) приводит к формированию глубокого,
обогащенного питательными веществами пахотного слоя и спо¬
собствует окультуриванию почв.
Экспозиция склона
Размытая площадь, %
Северная
Южная
Восточная
Западная
14
38
30
18
367
Большая расчлененность рельефа, частые ливневые дожди, вы¬
рубка леса обусловили интенсивное развитие эрозии. Она пред¬
ставляет собой серьезную опасность для сельскохозяйственного
производства, поэтому охрана почв - важнейшая государственная
задача. Многочисленные данные показывают высокую эффектив¬
ность таких противоэрозионных приемов, как глубокое полосное
рыхление, лункование, внесение повышенных доз удобрений, по¬
сев сидератов и т. д. В комплексе с другими мероприятиями они
значительно снижают смыв почвы, повышают ее плодородие и
урожайность возделываемых культур.
На склонах крутизной свыше 10° при интенсивном использова¬
нии их под ценные технические культуры высокий эффект дает
террасирование.
Контрольные вопросы и задания
1. Дайте определение интрозональным и азональным почвам. 2. Назовите при¬
чины возникновения интрозональных почв. 3. Перечислите источники солей в
почвах. 4. Назовите основные пути формирования солонцов. 5. Что является при¬
чиной возникновения солодей? 4. Что лежит в основе классификации солончаков
и засоленных почв? 6. Назовите принципы выделения подтипов, родов и видов
солонцов в современной классификации. 7. Охарактеризуйте свойства солодей.
8. Охарактеризуйте влияние степени засоления почв на возможности выращива¬
ния различных сельскохозяйственных культур. 9. Каковы основные проблемы ра¬
ционального использования и охраны почв галогенного ряда? 10. Рассчитайте
дозу гипса (на примере хозяйства, района), необходимую для предотвращения де¬
градации солонцовых почв. 11. Укажите особенности условий почвообразования
почв гидроморфного ряда. 12. Раскройте географические закономерности почвен¬
ных процессов на пойменных территориях. 13. Изложите современное представ¬
ление об основных почвообразовательных процессах (оглеения, торфообразова-
ния) при формировании почв гидроморфного ряда. 14. Каковы строение профи¬
ля, классификация, состав и свойства болотных и луговых почв? 15. Дайте агроно¬
мическую характеристику основным типам аллювиальных почв. 16. Каковы
основные проблемы рационального использования и охраны гидроморфных
почв? 17. Рассчитайте глубину залегания грунтовых вод (на примере хозяйства,
района), необходимую для предотвращения деградации пойменных земель. 18. В
чем сущность вертикальной зональности почв? 19. Назовите особенности форми¬
рования почвенного покрова горных областей. 20. Каковы особенности почвооб¬
разования в горных районах? 21. Приведите примеры вертикальной поясности
разных горных систем. Каково значение экспозиции склона? 22. Каковы основ¬
ные проблемы рационального использования и охраны почв горных областей?
Глава 23
ПОЧВЫ ПОСЕЛЕНИЙ
•
Поселения — это специфические экосистемы, в которых поч¬
вы являются фокусом всех биогеоценотических связей: выполняя
важные средообразующие функции, они изменяют химический и
368
газовый состав атмосферных осадков и подземных вод, являют¬
ся универсальным биологическим адсорбентом, поставщиком и
регулятором содержания СО2, 02, N2 в воздухе. Почва «нейтра¬
лизует» токсичные соединения, становясь одним из главных ба¬
рьеров для большинства химических элементов и биологичес¬
ких загрязнителей на пути их миграции в грунтовые воды и реч¬
ную сеть.
В городах формируются искусственные почвоподобные тела —
урбаноземы, для которых характерен созданный человеком слой
(более 50 см), полученный перемешиванием, погребением или
загрязнением естественной природной почвы.
Главные диагностические признаки городских почв: сильный
сдвиг pH в щелочную сторону, обогащенность основными эле¬
ментами питания, повышенная твердость и плотность верхнего
слоя почвы, каменистость, изменение водного и температурного
режимов по сравнению с зональными почвами.
Степень влияния городов на природу выходит за пределы го¬
родской территории, захватывая площадь в 15—20 раз большую,
чем сам город.
Фактически влияние городов глобально. В настоящее время на
Земле имеются 281 город с населением 5—10 млн человек и около
12 городов-мегаполисов с населением более 10 млн человек. Го¬
родские ландшафты определяют новую глобальную структуру по¬
чвенного покрова. Изучение почв городов и поселений, а также их
использования — это перспективное направление в агропочвове¬
дении. Во-первых, почвы поселений наиболее ценные, во-вторых,
эти почвы обеспечивают рекреацию городских жителей, что по
своей значимости и незаменимости сопоставимо для развитых
стран с обеспечением населения продовольствием.
23.1. УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
Одним из факторов почвообразования является антропогенное
воздействие. Городская почва —это почва, обладающая плодоро¬
дием, но которая не соответствует классическому понятию почвы
как природного естественноисторического тела. Почвы в городе
образуются под воздействием тех же факторов почвообразования,
что и естественные (природные) почвы, при ведущем антропоген¬
ном факторе (воздействии).
Климат. Отличия климата города и окрестностей от зонального
равнозначно передвижению на 200—300 км к югу. В городской ат¬
мосфере создаются очаги тепла и пыли, которые существенно
влияют на температуру воздуха. Суточный ход температуры в го¬
роде выражен не так резко, как на окружающей территории.
Центр города в целом теплее, чем окраины. Увеличение плотнос¬
ти застройки и заасфальтированных территорий с 20 до 50 % по¬
13 Зак.277
369
вышает разность максимальных летних температур в центре и ок¬
рестностях города с 5 до 14 °С. Очаг тепла над городом отмечается
и в суточных минимумах температур.
Повышенная конвективность атмосферы города, а также ее
техногенная запыленность приводят к увеличению над городом
осадков, интенсивности ливней. Зимние осадки могут достигать
150% нормы. Сток с урбанизированной территории вдвое выше
природного. Все эти обстоятельства делают индустриальные горо¬
да очагами плоскостной и овражной эрозии даже там, где она
раньше не проявлялась.
Перечисленные особенности климатических факторов прояв¬
ляются в любом большом городе, а их интенсивность возрастает с
увеличением размеров поселений.
Растительность. В городах изменяется естественный раститель¬
ный покров, создаются качественно иные по видовому и породно¬
му составу, структуре и функциональным особенностям культур¬
ные растительные сообщества (Кучерявый).
Общая площадь озелененных территорий в городах России со¬
ставляет около 25 % всех городских земель. Однако площадь насаж¬
дений общего пользования составляет 2 % от площади городских зе¬
мель, т. е. на 1 городского жителя приходится Юм2 зеленых насажде¬
ний, что вдвое ниже нормы. Во многих городах этот показатель не
достигает и 5 м2 на человека. При этом большинство зеленых насаж¬
дений имеет критический для городских условий возраст — 40 лет.
Городская флора не утрачивает полностью своих зональных
черт. Процесс ослабления в городской флоре зональных черт на¬
правлен на приобретение растительностью более южного облика с,
более засушливыми условиями.
Создаваемые человеком сообщества призваны поддерживать
основные режимы городских экосистем (табл. 52).
52. Городские фитоценозы и их комплексы (по Игнатьеву)
Сообщества с доминированием
деревьев и кустарников
Сообщества травя¬
нистых растений
Садово-парковые комплексы (соче¬
тание фрагментов древесной, кустар¬
никовой и травянистой растительности)
Естественного происхождения
Древесные массивы лесо- Луга и болота Парки
парков и парков
лесопарков Скверы
Межквартальные насаждени
Бульвары
Специального назначения (на¬
саждения больниц, детских са¬
дов, институтов, промзон)
Уличные посадки
Искусственно сформированные
Газоны
Древесные массивы и груп¬
пы парков
Живые изгороди Цветники
Стихийно возникшие
Пустыри
При запыленности атмосферного воздуха зеленые насаждения
способны улавливать пыль и аэрозоли. В течение вегетационного
370
периода деревья улавливают 42 % пыли. Наилучшими пылезащит¬
ными свойствами обладают сирень и вяз, меньше пыли поглоща¬
ют дуб — до 56 т/га, ель — 32 т/га.
Создаваемые фитоценозы поглощают из воздуха и тяжелые ме¬
таллы, в результате их концентрация несколько снижается. Кроны
хвойных деревьев адсорбируют свинец, цинк, кобальт, хром, медь,
титан, молибден. Так, больше свинца поглощают тополь и клен
остролистный, а серы — липа мелколистная и клен остролистный.
Токсичные вещества, находящиеся в самой почве и в атмосфере,
отрицательно воздействуют на растительность. Происходят уско¬
ренное отмирание ветвей основной части кроны, снижение ли¬
нейного прироста ствола и ветвей, ослабление побегообразования
ча счет отмирания почек, изменение габитуса молодых деревьев
и т. д. Таким образом, повреждаемость деревьев и кустарников —
ответная реакция биоты на токсичность среды обитания.
Почвенная фауна. В урбанизированном ландшафте проблема
сохранения и поддержания биологической активности почвы и ее
высокой продуктивности не менее важна, чем на землях сельско¬
хозяйственного пользования.
Почвенная фауна играет главную роль в городских системах,
определяя их устойчивость к негативным факторам среды.
В городских зеленых насаждениях общее количество почвооби¬
тающих животных варьирует в широких пределах — от 3 до
120 экз/м2. В гумусовом горизонте преобладают дождевые черви и
личинки двукрылых насекомых, встречающиеся в верхнем 10—20-
сантиметровом слое.
Основные факторы, лимитирующие активность почвенных жи¬
вотных в городе, — переуплотнение верхнего горизонта, частые на¬
рушения почвенного профиля, недостаток влаги и удаление под¬
стилки с поверхности почвы
Рельеф и почвообразующие породы. Развитие городов изменяет
рельеф поверхности земли. На городских территориях обычно
идут два процесса — повышение и понижение отметок поверхнос¬
ти. Первый, главный, процесс связан со срезкой грунта, терраси¬
рованием склонов, устройством выемок, опусканием и просадкой
поверхности земли. Второй — с перемещением грунтов, складиро¬
ванием отвалов и твердых промышленных и бытовых отходов,
гидронамывом грунтов, засыпкой оврагов, формированием куль¬
турного слоя.
Изменение физико-механических свойств пород верхнего го¬
ризонта литосферы ощущается в городах на глубине до 20—50 м,
реже—до 100—300м. Поэтому современное почвообразование в
городах протекает в естественных почвах, на культурном слое и на
геологических породах, не затронутых почвообразованием или ан¬
тропогенным воздействием.
Культурный слой представляет собой исторически сложившую¬
ся систему напластований, образовавшуюся в результате деятель¬
371
ности человека (Авдусин). Толщина, или мощность, культурного
слоя различна и может колебаться от нескольких сантиметров до
десятков метров (в Саратове до 12 м, в Москве до 22 м) и характе¬
ризуется пестротой даже в пределах небольших участков.
Формирование культурного слоя происходит путем поверхностно¬
го накопления различного рода материала в результате хозяйственно¬
бытовой деятельности человека или путем преобразования верхнего
природного слоя при строительстве и благоустройстве с привносом в
естественную почву посторонних материалов. Среди этих отложений
обычно преобладает строительный мусор. Все напластования культур¬
ного слоя в разное время выполняли роль почвы.
Почвенный покров. Структура почвенного покрова города обус¬
ловлена характером антропогенного воздействия на земли поселе¬
ний.
Землями поселений признаются земли, используемые и пред¬
назначенные для застройки и развития городских и сельских по¬
селений и отделенные от земель других категорий (ст. 83 Земель¬
ного Кодекса).
Антропогенное воздействие на земли поселений регламентиру¬
ется Земельным Кодексом, согласно которому принято террито¬
риальное зонирование земель поселений (ст. 85). Выделяют зоны:
жилые, общественно-деловые, производственные, инженерные и
транспортные инфраструктуры, рекреационные, сельскохозяй¬
ственного использования, специального назначения, военных
объектов, иные зоны. Поэтому почвенный покров отражает осо¬
бенности застройки, использования и последующей эксплуатации
зданий, строений, т. е. градостроительный регламент зоны.
В жилой зоне распространены почвы слабо- и среднегумусиро-
ванные, сформированные на насыпных, привозных и перемешан¬
ных грунтах.
В общественно-деловой зоне доминируют почвы, покрытые ас¬
фальтом, бетоном, покоящиеся на мощном культурном слое.
В производственной зоне распространены химически загряз¬
ненные почвы, залегающие на привозных и насыщенных грунтах.
Для них характерны: неоднородность и перемешанность сложе¬
ния профиля, его повышенная каменистость и слабая острукту-
ренность, общая пылеватость поверхностных слоев почв, их су¬
песчано-суглинистый гранулометрический состав.
Химическое загрязнение почв наблюдается на всей территории
производственной зоны. Наиболее высокий уровень концентра¬
ции тяжелых металлов отмечается в выпадающей пыли, оседаю¬
щей на искусственных поверхностях. Особую опасность для окру¬
жающих зону районов представляет открытая поверхность почвы,
главным образом вокруг заводов, гаражей, автостоянок.
В рекреационной зоне сохранились территории природного
комплекса с естественными почвами под лесопарками. Это в раз¬
ной степени нарушенные почвы, частично смытые. В природном
372
комплексе остались природные почвенные комбинации: сочета¬
ния автоморфных почв водоразделов, полугидроморфных, гидро-
морфных почв депрессий и понижений.
В зоне сельскохозяйственного использования естественные по-
чны сохранились в основном на периферии города, в долинах ма-
U ых рек.
23.2. ГЕНЕЗИС
Почва, находящаяся в городе, обладает общими чертами про¬
фильного строения зональных почв в понимании классического
почвоведения с присущими им почвообразовательными элемен¬
тарными процессами (гумусонакопление, выщелачивание, вывет¬
ривание, заболачивание и т. д.) и специфическими чертами: отсут¬
ствием сложившейся системы генетических горизонтов А-В-С (в
снязи с молодостью профиля), преобладанием слоистого сложе¬
ния (антропогенного происхождения) и т. д.
Городская почва — это созданный человеком (в результате пере¬
мешивания, отсыпания, погребения или загрязнения строитель¬
но-бытовым мусором) поверхностный слой мощностью более
SO см естественной почвы или геологической породы.
Городские почвы следует отнести к азональным почвам, сфор¬
мировавшимся в результате урбанистической (градостроительной)
деятельности человека.
Геохимические процессы, происходящие в городских ланд¬
шафтах, отличаются от процессов в естественных условиях. В при¬
родных ландшафтах эволюция и развитие негативных процессов
протекают медленно и постепенно, и экосистема успевает к ним
приспособиться и перестроиться. Городские системы принципи¬
ально отличаются от природных тем, что они подвергаются антро¬
погенным воздействиям высокой степени интенсивности. Часто
по приводит к гибели самой системы.
Городские ландшафты испытывают одновременно воздействие
нескольких процессов, что приводит к усилению антропогенного
преобразования земель и геологических пород, расположенных в
tone поселений.
Особенностью генезиса городских почв является то, что про¬
цессы, обусловливающие их формирование, с точки зрения эко¬
логии оцениваются как негативные. К ним относятся:
водная (линейная и плоскостная) и ветровая (дефляция и акку¬
муляция) эрозии; нарушение водного баланса: подтопление, иссу¬
шение; переуплотнение корнеобитаемого слоя и захламление по¬
пе рхности;
истощение и нарушение органо-гумусированных горизонтов;
го к ращение биоразнообразия микрофлоры и почвенной мезофау-
Ш.1, накопление патогенных микроорганизмов;
373
внедрение загрязняющих веществ (внутригородские и аварий-^
ные выбросы, глобальные массопереносы), загрязнение токсикан**
тами; нарушение реакции почвенного раствора; 1
запечатанность (плотное влагонепроницаемое покрытие) терй
ритории (уменьшение дневной поверхности почвенного покрова)1,!
засыпка и срезание естественных почв. sj
Главной особенностью процессов почвообразования городски*
почв являются их комплексность, сопряженность и последовав
тельность.
Первый процесс формирования городских почв — истощение ц
нарушение гумусированного слоя. Этот процесс приводит к ухудше*
нию санитарно-гигиенических условий местообитания человека^
понижает способность почвы к самоочищению, способствуем
уменьшению емкости круговорота веществ, резко сокращает био-
разнообразие (растений, животных, почвенной биоты). Деграда-i
ция гумусового слоя городских почв проявляется в уменьшении
корнеобитаемого слоя, что обусловлено вытаптыванием, переплат
нировкой территории, эрозией почв, деградацией растительности,;
химическим загрязнением вод, поступающих в почву, воздуха и
самих почв. !
Эрозия — ведущий фактор понижения плодородия корнеоби4
таемого слоя. Водная и ветровая эрозии усиливаются в городских
условиях в результате инженерно-строительной деятельности че¬
ловека. Водная эрозия особенно активно развивается вдоль дорог,,
при отсутствии организованного поверхностного и ливневого сто-,,
ка на незадернованных участках склона более 2°, при утечках из
водопроводных, канализационных, тепловых сетей. При этом
происходят образование оврагов, смыв плодородных верхних го¬
ризонтов почв и сбор загрязненных и заиленных водных потоков Ц
аккумулятивных понижениях ландшафтов. Наиболее опасны по¬
следствия проявления эрозии на свалках с токсичными вещества¬
ми, на незакрепленных землях и на неозелененных пустырях с на¬
рушенным почвенным покровом, таких, как территории водоох-’
ранных зон, земель вокруг оврагов и балок, имеющих склоны*;
больше 3—5°. !
Незарегулированность стока на городской территории привоц
дит к подтоплению (поднятию уровня грунтовых вод выше 3 м).!<
Широко распространенное в крупных городах подтопление изме¬
няет химический состав подземных вод, физические показатели-
грунтов, способствует формированию оползней и оплывин, моча-1
жен на склонах, нарушению профиля почвы.
Подтопление развивается в результате утечек из водопрово¬
да, канализации, фильтрации из прудов и поливов зеленых на¬
саждений, ухудшения естественной дренированное™ террито¬
рии из-за выравнивания рельефа путем засыпки овражно-ба¬
лочной сети, долин малых рек и ручьев и создания искусст¬
венных водосборов.
374
1'азвитие городской среды обитания сопряжено с захламлени¬
ем, т. е. с поступлением отходов на дневную поверхность почвы.
Наличие на поверхности почвы больших количеств щебенисто¬
каменистых материалов и бытовых отходов приводит к уменьше¬
нию полезной площади городских земель, снижает плодородие
как за счет уменьшения объема корнеобитаемого горизонта при
физическом загрязнении, так и за счет химического воздействия в
результате разложения и выщелачивания токсичных веществ, что
инлиется серьезным источником загрязнения атмосферы грунто-
III.IX вод и почвы.
Второй процесс формирования городских почв — сокращение
Оиоразнообразия ценозов. Прежде всего, изменяется микрофлора
почвы, в ней накапливаются патогенные микроорганизмы. Это
связанно с тем, что в городах каждую осень собирают и сжигают
ii истовую подстилку, лишая животных естественных укрытий и
пищевых ресурсов. Удаление подстилки обусловлено высоким
уровнем ее загрязнения тяжелыми металлами, аккумулирующи¬
мися в опаде, которые могут переходить в почву. Сжигая под¬
пилку, почву частично предохраняют от поступления в нее ток-
шкантов. Но обнажение поверхности почвы лишает ее защит¬
ного слоя опада, сглаживающего колебания температуры и
влажности. Это лимитирует развитие подстилочного комплекса
(к'спозвоночных. Кроме того, сильное вытаптывание почвы ведет
к ее уплотнению и снижению обеспеченности кислородом, что
неблагоприятно для обитателей минерального горизонта. Поэто¬
му только отдельные виды почвенной фауны могут поддерживать
жизнеспособные популяции в городских зеленых насаждениях и
участвовать в гумификации органических веществ, поступающих
в почву.
Городская среда не может сохранить естественные экосистемы,
их биоценозы. Исключение составляют виды, эволюция которых
снизана с развитием поселений (крысы, кошки, собаки, воробьи,
голуби, тараканы и др.). На биоразнообразие поселений влияют
два фактора: отравление мест обитания токсикантами и искусст¬
венная городская среда. Поэтому в урбанизированной среде оби-
нпот животные и растения, приспособленные к новым, неесте¬
ственным и поэтому неблагоприятным условиям обитания, что
резко ограничивает видовое разнообразие животных и растений
на территории поселения.
Третий процесс формирования городских почв — включение
тгрязняющих веществ в почву.
Процесс загрязнения почв в городе сопряжен с внутригородс¬
кими штатными и аварийными выбросами и сбросами, глобаль¬
ным массопереносом (физических) загрязнителей.
В результате сильнодействующие ядовитые, радиоактивные ве¬
щества, органические, неорганические токсичные соединения по¬
падают на поверхность почвы, внутрь почвенного профиля, геохи-
375
мический ландшафт, кардинально изменяя биоту и почвенный
покров поселения.
Распределение тяжелых металлов по поверхности почвы за¬
висит от расположения источников загрязнения, метеорологи¬
ческой обстановки (роза ветров), геохимических факторов, форм
рельефа.
Подкисление или подщелачивание почвенного раствора в го¬
родских почвах обусловлено химическим загрязнением.
Обладая буферностью, почва при небольших изменениях реак¬
ции среды не испытывает негативных последствий. При увеличе¬
нии доз и длительности воздействия химических загрязнителей в
зависимости от гумусового состояния почвы происходят ее дегра¬
дация и изменение свойств (нарушение структуры, изменение
элементного состава и физико-химических свойств).
В общественно-деловой зоне городов, где на незапечатанные
почвы приходится не более 5 % территории, реакция почвенно¬
го раствора характеризуется как сильнощелочная (pH от 7,5—8,5
до 9,0).
Степень загрязнения определяется как отношение содержания >
загрязняющего вещества в почве к величине ПДК (предельно до¬
пустимая концентрация ) или другой нормативной величине. При
максимальном химическом загрязнении почва теряет способность
к продуктивности и биологическому самоочищению, происходят
потеря экологических функций и гибель экосистемы города.
Четвертый процесс формирования городских почв — запе¬
чатывание территории и снижение озелененности. Запечатыва¬
ние почв поселений — это экранирование дневной поверхнос- .
ти почвы или культурного слоя плотным влагонепроницае¬
мым покрытием, необходимым для развития поселения или его
инфраструктуры. Это завершающий процесс почвообразования
в городе.
Запечатывание земель приводит к уменьшению биологической
продуктивности, погребению и деградации почв.
В общественно-деловой зоне поселения запечатанность терри¬
тории достигает 90—95 %, в производственной — 80—90, в жилой
зоне — 40—60 %.
Под покрытием изменяются водный, тепловой, газовый ре¬
жимы почв, трансформируется микробиологическая активность.
Таким образом, с одной стороны, асфальтобетонное покрытие за¬
щищает почву, с другой — лишает экосистему универсального
природного фильтра для загрязнителей, каким является почва
данной территории, что увеличивает загрязнение прилегающих к
запечатанной территории почв.
Асфальтобетонные покрытия изменяют характер теплообмена
почвы с атмосферой; они, как часть городского ландшафта, спо¬
собствуют изменению микроклимата и образованию «теплового
острова» на территории города.
376
Уменьшению поглощения солнечной радиации способствует
имена асфальтовых покрытий газонами, которые обладают более
иысоким альбедо.
Это приводит к появлению температурного «скачка» между
к'мпературой экранирующей поверхности и температурой воздуха
(Гюлее холодного).
Зависимость температурного «скачка» от площади зеленых на¬
саждений особенно заметна при озелененное™ 20—50 %. При
0 юлененности 0—20% величина температурного скачка макси¬
мальна. Для благоприятного теплового режима в условиях городе-’
кой застройки оптимальна открытая озелененная поверхность, со-
павляющая 50—60 % площади микрорайона
Запечатывание почв приводит к переувлажнению фундаментов
|даний, коррозии подземных коммуникаций.
В летние месяцы увлажненный слой под асфальтом составляет
10—30см. Увлажнение нижележащих слоев осуществляется в ос¬
новном грунтовыми водами или влагой из городской сети водо¬
снабжения. Влажность почвы под дорожным покрытием превы¬
шает влажность поверхностного горизонта вне дорожного покры-
п:и до 15%. Для запечатанных почв характерна более низкая и
1 обильная температура, чем открытой поверхности. Следствием
но (действия покрытия на температурный, водный и газовый ре¬
жимы ее являются некоторые отличия характера микробиологи¬
ческой обстановки.
В запечатанных почвоподобных телах анаэробные микробио-
'IDI ические процессы более интенсивны, чем в условиях свобод¬
ною доступа кислорода, наблюдается повышенная численность
микроорганизмов, жизнедеятельность которых осуществляется
члешчно благодаря анаэробным процессам.
О снижении аэрированности запечатанного субстрата свиде-
юльствует и меньшее содержание азотфиксатора — азотобак-
icpa. Как отмечалось, его количество уменьшается в 1,5—2,0
pa ia по сравнению с содержанием в незапечатанных городских
ночках.
Почвы после запечатывания непроницаемым покрытием (ас¬
фальтобетон, бетон) существенно уплотняются, меняется вод¬
им й (влага либо не проникает под покрытие, либо, проникнув,
испаряется с трудом), тепловой (уменьшаются градиенты тем¬
ператур) и газовый режимы, микробиота функционирует в ос-
ноииом по анаэробному типу, вещества извне не поступают.
При укладке покрытия может быть сохранен гумусовый слой
ипественной почвы, что способствует образованию погребен¬
ных почв.
О (доровительное действие почвенного покрова на экологию
юрода при запечатанности уменьшается или прекращается. Запе-
чшаиность почвенного покрова городских земель технологически
пси |Пежна.
377
Негативные процессы трансформации почв в зоне поселений1
накладываются друг на друга, усиливая трансформацию естет,
ственных почв или привозимых гумусированных субстратов. Каж¬
дому комплексному антропогенному воздействию на городскую
почву соответствует один или несколько четко диагностируемы»
морфологических проявлений, по которым осуществляют класси¬
фикацию городских почв.
23.3. МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
И КЛАССИФИКАЦИЯ
Урбаноземы — генетически самостоятельные почвы, обладаю¬
щие чертами природных почв.
Зрелая городская почва — мощный урбанозем, сформирован*
ный на древнем культурном слое.
Профиль городской почвы растет вверх за счет пылевых атмос¬
ферных выпадений, перемещений и антропогенного поступления
материалов.
В урбаноземах, несмотря на нарушенность и искусственное
создание почвенного профиля, большую засоренность его раз¬
ными включениями, протекают процессы гумусообразования,
выноса и перераспределения минеральных и органических ве¬
ществ, глееобразования. Степень выраженности этих процессов
различна и зависит от возраста наноса, характера использо¬
вания участка в градостроительстве, зональных условий почво¬
образования.
Методы выделения и обозначения искусственно созданных и
антропогенно-преобразованных почвенных слоев не разработаны.
Диагностический почвенный горизонт городских почв — «ур-
бик» обозначают буквой U, при ясно выраженной стратификации
горизонт разделяют на подгоризонты.
Типодиагностические горизонты: Ud — гумусированный пере¬
уплотненный, Uhr — гетерогенно гумусированный, Uhi — с потеч-
ным гумусом; Utr — турбированный (перемешанный), Urr —ис¬
кусственный нанос (меньше 40 см), Ux —химически загрязнен¬
ный.
Антропогенно-обусловленные признаки: 1и — наличие призна¬
ков антропогенного преобразования в гумусово-аккумулятивном
горизонте, 2и — наличие признаков антропогенных преобразова¬
ний в элювиальном горизонте.
Урбаногенные слои: CU — почвообразующая порода, являю¬
щаяся одновременно верхней частью культурного слоя, DU —
подстилающая порода, часто является культурным слоем, L — ка¬
менистый слой, например остатки фундамента зданий или старая
кирпичная кладка, L — слой, являющийся искусственным барье-
378
ром, например, асфальтовое покрытие или бетонная плита, зак-
пюченная в почву.
Количество включений (строительный и бытовой мусор, про¬
мышленные отходы ит. д.) выражают в % от общей массы слоя
или горизонта обозначают буквой «а» (от anthropic): а 1 — единич¬
ные включения, а 2 < 25 %, а 3 — 25—50 % и а 4 > 50 %.
Естественно-антропогенные поверхностно-преобразованные
почвы в городе подвергаются поверхностному изменению по-
чненного профиля менее 50 см мощности. Они сочетают в себе го¬
ризонт “урбик” мощностью менее 50 см и ненарушенную ниж¬
нюю часть профиля. В этом случае почвы сохраняют типовое на-
шание с указанием характера нарушенное™.
Антропогенные глубокопреобразованные почвы образуют
группу собственно городских почв урбаноземов, в которых го¬
ризонт “урбик” имеет мощность более 50 см. Они формируются
ia счет процессов урбанизации на культурном слое или на на¬
сыпных, намывных и перемешанных грунтах. Их подразделяют
па две подгруппы: первая — физически преобразованные по-
чкы, в которых произошла физико-механическая перестройка
профиля (натурфабрикаты, артифабрикаты), вторая — химичес¬
ки преобразованные почвы, в которых произошли значитель¬
ные изменения свойств и строения профиля за счет интенсив¬
ного химического загрязнения (токсифабрикаты). Кроме того,
на территории городов формируются почвоподобные техноген¬
ные поверхностные образования (квазиземы). Они представля¬
ют собой искусственно созданные почвогрунты, путем обога¬
щения плорородным слоем, торфо-компостной смесью насы¬
щенных или других свежих грунтов (реплантозем, урбиквази-
icm).
Типичный профиль урбанозема имеет следующее строение:
(Ida 1 — гумусированный темно-серый антропогенно-переуп¬
лотненный горизонт, опесчаненный, структура блоково-глыби-
стая, в сухом состоянии растрескивается с горизонтальной де¬
лимостью, встречаются единичные включения строительного
мусора; переход ясный; Uhra2 — гетеро-гумусированный гори-
юкт, серый, опесчаненный, наличие буроватых, коричневатых
фрагментов других горизонтов, плотный, структура комкова¬
тая, пороховатая, встречаются включения строительного мусо¬
ра; переход ясный; PLa 3 — постабразионный горизонт, бурый,
структура ореховато-комковато-пороховатая, включения строи¬
тельного мусора 40 % от массы горизонта, образуют слой, пере¬
ход ясный; PCtra 1 — постабразионный турбированный гори-
юит, буровато-серый гетерогенный по окраске, встречаются
фрагменты иллювиального горизонта, структура призмовидно-
ореховатая с присыпкой Si02, включения строительного мусора
единичны, переход резкий; L — бетонное перекрытие тепло-
I рассы.
379
23.4. СВОЙСТВА ГОРОДСКИХ ПОЧВ И ОСОБЕННОСТИ
ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ
Основное требование к почвам городов — обеспечение необхо¬
димых санитарно-гигиенических и рекреационных условий мест
обитания населения города. 1
Экологические функции, качественные показатели почв и по¬
чвенного покрова изменяются в зависимости от типа городских
земель и специфики их использования. Они предполагают оценку
химического загрязнения почв, деградации гумусного состояний
почв, санитарного состояния почвенного покрова, устойчивости
почвогрунтов к механическому воздействию и эрозии.
До настоящего времени нормативы оптимального функционит
рования и качества городских почв не определены. Предваритель-*
ный список показателей, необходимых для оценки их экологичес-f
кого состояния приведен в таблице 53.
53. Показатели степени оптимизации свойств городских почв
Критерий, показатель
Жилая, рекреационная зоны
Производственная зона ,
Парки,
лесопарки
Скверы,
бульвары
Газоны
Бульвары,
скверы, аллеи
Газоны
Каменистость (в слое
0—25 см, %
<10
<15
<25
<15
<25
Захламленность по¬
верхности, %
<15
<25
<25
25-50
25-50
Содержание физичес- 10—40
кой глины (<0,01 мм), %
10-30
20-40
10-30
20-40
Уровень грунтовых вод
, >3-4
>3-4
>1
>4-5
>3
М
Мощность плодородно¬
го слоя, в том числе для
посадочной ямы, см
- 10-75
30-75
>25
30-75
>25
Гумус (в слое 0—25 см)
2-3
2-3
3-4
2-4
3-4
РнВод
5,5-6,5
5,5-7,5
6,5-8,0
5,5-8,0
6,5-8,0
Плотность сложения
(в слое 0—25 см), г/см3
0,8-1,1
1,15-1,2
1,2-1,3
1,25-1,3
1,2-1,3
Величина радиоактив¬
ности, мкР/ч
<20
<20
<20
20-25
20-25
Содержание тяжелых
металлов (кратность к
ПДК)
1,0-1,2
1,2-1,6
1,6—3,2
3,2-6,4
3,2-6,4
Фитотоксичность поч¬
вы (кратность к фону)
<1
1<1—1,3
1,1-1,3
1,1-1,3
1,1-1,6
Уровень активной ми- <5
кробиомассы (кратность
к фону)
5-10
5-10
5-10
10-50
Оптимизируемые человеком характеристики городских почв
должны быть направлены на поддержание продуктивности экоси¬
стем поселений, нейтрализацию негативных последствий загряз¬
нения окружающей среды.
380
В жилых и рекреационных зонах почвы должны сохраняться
живые образования, способные поддерживать растительность и
смягчать отрицательные процессы в городской экосистеме; в про¬
изводственной зоне и вблизи автомагистралей почвы следует со-
щавать устойчивые к неизбежному загрязнению и деградации по¬
чвы.
Формирование современной городской застройки, а соответ¬
ственно и почв осуществляется поэтапно и на каждом этапе градо¬
строительства человек задает определенные почвенные свойства и
характеристики.
Первый этап — создание земель (почв) поселений. Полное унич-
южение, перемещение или нарушение естественного почвенно¬
растительного покрова на территории, отведенной под строитель¬
ство; почвогрунты преобразовываются на глубину до 3—6 м.
Задается степень антропогенного преобразования естественных
почв и почвенного покрова в целом, рельефа.
Второй этап — создание выположенного рельефа. После строи¬
тельства оставшиеся неровности неорельефа, выемки вместе со
строительным мусором (разнообразного состава) засыпают и вы¬
равнивают привозными или местными грунтами, в том числе заг¬
рязненными. Строительный мусор или промышленные, бытовые
отходы вывозят на определенные территории (балки, овраги) для
складирования или захоронения. В дальнейшем территории быв¬
ших свалок рекультивируют и отводят под жилую, рекреацион¬
ную, производственную или другую зону.
Задаются основные физические и физико-химические показа¬
тели городских почв, формируют диагностический горизонт —
«урбик».
Третий этап — стабилизации физических, геохимических, биоло¬
гических процессов. Происходят усадка грунта, стаблизация биохи¬
мического круговорота веществ и гидрологического режима и
формирование фитоценозов — начальная стадия почвообразова¬
ния. Определяются базовые почвенные процессы в зависимости
от физических и физико-химических свойств городской почвы и
специфика и уровень антропогенного воздействия в зависимости
от зоны поселения.
Задаются те или иные экологические функции почвы, направ¬
ленность ее трансформации, деградации и возможный уровень са¬
мовосстановления.
Четвертый этап — формирование городских почв. Начинается с
озеленения территории, развития микробиологической, фермен¬
тативной активности почвогрунта. Процесс протекает крайне мед-
иепно.
Для исторической жилой или общественно-деловой зоны ха¬
рактерен сложившийся почвенный покров. Изменения его сво-
mrтся к оптимизации существующих свойств почв и их экологи¬
ческих функций. Распространенные здесь почвы обладают ослаб-
381
ленными экологическими свойствами, упрощенным составом И
структурой биологического сообщества.
При создании городских почв для жилой и общественно-дело-*»
вой зон (высококультурной для поселения) необходимо искусст¬
венно конструировать почвенно-грунтовую толщу по типу при¬
родной. Она должна обладать функциями регулятора содержания
газов в воздухе и поглотителя газов из глубоких токсичных грун¬
тов; способствовать миграции водорастворимых химических ве¬
ществ вглубь и закреплению многих токсикантов на глубине, со¬
здавая тем самым геохимический барьер. Почвы в этой зоне долж¬
ны обладать высоким уровнем плодородия.
При формировании городских почв производственной зоны
или на территории бывшей производственной зоны необходима
нейтрализовать накопленные в почве загрязнения. С этой целью ft
толще почвогрунта задаются прослойки. Это позволяет отделить
нижний химически загрязненный слой от корневой системы рас¬
тений, предотвратить миграцию растворенных токсичных веществ
и выход газов на дневную поверхность.
Биологически загрязненные грунты (бывшие поля фильтрации)
засыпают на 2—3 м породами разного гранулометрического состава!
песок — суглинок (карбонатный) или суглинок — песок — супесь гу-
мусированная. Ускоренное формирование почвы осуществляют за
счет «землевания», т.е. создания аккумулятивного гумусированного
горизонта. Данные мелиоративные приемы приводят не только к
улучшению почвенно-растительного покрова территории вокруг жи¬
лых районов, но и позволяют сохранить фундаменты и коммуника¬
ции, находящиеся на глубине 2—3 м от подтопления и коррозии.
Таким образом, формирование городских почв четко свиде¬
тельствует о наличии и активном развитии на землях, используе¬
мых человеком, единого естественно-антропогенного процесса
почвообразования.
Наибольший практический интерес представляют окультурива¬
ние и конструирование почв рекреационной зоны. Это почвы фут¬
больных полей, гольф-клубов, маршрутов для верховой езды, пе¬
ших прогулок и пикников. Перечисленные объекты делают агро¬
почвоведение современной, динамичной и наукоемкой отраслью.
В заключение следует отметить, что городские почвы выполня¬
ют функцию сохранения информации о развитии городской сре¬
ды обитания. Каждый вновь насыпаемый слой городских отложе¬
ний испытывал на себе помимо влияния антропогенного фактора
еще и влияние всех факторов почвообразования, характерных для
данной природно-климатической зоны. Так продолжалось во все
времена существования городов и продолжается по сей день.
Многие из этих слоев когда-либо (больший или меньший срок)
выполняли функции почвы, приобретая ее черты, но главное —
они обладают плодородием, которое является важнейшим агро-
экологическим свойством почвы.
382
Контрольные вопросы и задания
1. Каковы особенности условий почвообразования в городах? 2. Раскройте
I к а иную закономерность распределения почвенного покрова на территориях по¬
селений. 3. Охарактеризуйте процессы почвообразования городских почв. 4. Ка¬
ковы морфологические особенности городских почв? 5. Как используют городс¬
кие почвы и в чем особенности оптимизации их свойств?
Глава 24
АНТРОПОГЕННО СОЗДАННЫЕ ПОЧВЫ
•
Человек создает совершенно новые природные объекты для до¬
стижения определенной локальной цели. В большинстве случаев со¬
здаваемые природные системы включают антропогенно созданные
почвы. Антропогенно созданные почвы — это сконструированные
почвогрунта, обладающие одним оптимизированным параметром
для решения определенной задачи, почвенные процессы в них пол¬
ностью поддерживаются и контролируются человеком. Эти почвы
классифицируют согласно цели создания (по главной задаче). Вы¬
деляют следующие антропогенно созданные почвы:
рекреационные почвы — для обеспечения отдыха и восстановле¬
ния здоровья человека;
тепличные почвы — для получения продукции овощеводства и
цветоводства в защищенном грунте;
огородные почвы — для получения продукции овощеводства на
приусадебных участках;
рекультивированные почвы —для освоения и использования
бесплодных территорий;
польдерные, кольматационные почвы — для освоения и использо¬
вания бесплодной дневной поверхности бассейна затопления.
Антропогенно созданные почвы — это уникальное явление, обла¬
дающее исторической, технологической и культурной ценностью.
Они распространены на обособленных территориях, занимающих
небольшие площади. Однако их количество постоянно возрастает с
усилением антропогенного воздействия на окружающую природную
среду. Антропогенно созданные почвы являются памятником приро¬
ды (агропочвоведения) и должны охраняться государством. Следует
особо отметить, что эти почвы создаются человеком, а не воссозда¬
ются или переносятся на иные участки, поэтому почвенные процес¬
сы природной (экологической) системой не поддерживаются.
24.1. ПОЧВЫ РЕКРЕАЦИОННЫХ ТЕРРИТОРИЙ
Почвы, создаваемые человеком для обеспечения рекреации, на¬
зывают рекреационными. Под рекреацией понимают процесс вос¬
становления и развития физических, духовных сил человека, его
383
трудоспособности и здоровья. Рекреационные почвы призваны
обеспечивать человека природными благами. Природные блага —!
это природные объекты, явления, процессы, элементы который
призваны удовлетворять эстетическим, этическим, моральным^
интеллектуальным потребностям человека. i
На рекреационных почвах выращивают, как правило, газоны.
Газон представляет собой искусственный или естественный дер¬
новый покров, состоящий в основном из плотно растущих много¬
летних злаков.
Обыкновенные газоны представляют собой травяной покров в
садах, парках, скверах, на бульварах, полосах вдоль тротуаров и
т.д. Для таких газонов используют злаковые травы, способные
быстро формировать дернину и быстро отрастать после скашива¬
ния. Они устойчивы к вытаптыванию, вымоканию, выпреванию,
зимостойки и засухоустойчивы. Нередко газоны устраивают путем,
улучшения естественных травостоев.
Специальные (спортивные) газоны создают для проведения
спортивных соревнований, тренировок, активного отдыха. Это
спортивные поля (для игры в футбол, регби, гандбол, теннис, хок¬
кей на траве, гольф, зимой — хоккей с мячом, шайбой), дорожки
для верховой езды, горных велосипедов, туристические тропы,
маршруты.
Технология создания почв. Место для строительства спортивного
газона должно отвечать санитарным требованиям и располагаться в
парке или близко к лесу, в зоне, защищенной от ветра, а также с
наименьшим загрязнением воздуха. Продольную ось спортивного
газона необходимо ориентировать по меридиану и располагать по¬
перек уклона местности, так как в этом случае выравнивание тер¬
ритории связано с меньшим объемом земляных работ. Грунтовые
воды должны залегать глубже 0,7 м от поверхности газона.
Конструкция рекреационной почвы должна обеспечивать наи¬
более благоприятные условия для произрастания газона (рис. 14).
Задернованный слой почвы залегает на прослойке песка, вы¬
полняющей функции дренажного слоя. Задернованный слой,
спортивного газона состоит из двух основных компонентов: мел-.
ких минеральных частиц, являющихся скелетом создаваемой поч¬
вы, и природной почвы. В качестве скелета используется мелкий
гравий горных пород (мелкие частицы размером 2—3 мм), круп¬
нозернистый песок и другие материалы. Количество инертных ча¬
стиц в дерновом слое составляет 15—20 %. После окончания пла-
Рис. 14. Конструкция профиля рекреаци¬
онной почвы:
1 — задернованный слой оптимального грану¬
лометрического состава; 2 — дренирующая
прослойка песка; 3 — спланированный и уп¬
лотненный грунт
384
ипровки территории приступают к устройству дрен, принимающих
иоду из дренажной прослойки. Дрены прокладывают вдоль боковых
границ газона на глубине 30 см с уклоном 0,5—0,6° к дренажным ко-
подцам. Обязательным приемом ухода за спортивным газоном явля¬
ются аэрация и землевание смесью торфа с песком. После землева-
н ия растения подкармливают. Сорняки уничтожают прополкой и
применением гербицидов. Летом спортивный газон должен постоян-
I к» находиться во влажном состоянии. Нельзя допускать его пересы-
хания. Газон следует систематически подстригать.
Оптимизируемые характеристики. Задернованный слой должен
хорошо пропускать влагу и воздух и сохранять при изменении
Iважности и рекреационной нагрузки неизменность агрофизичес¬
ких характеристик и свойств. Эти требования выполнимы при оп¬
тимизации гранулометрического состава почвы, в котором содер¬
жание песчаных, глинистых и пылеватых частиц должно нахо¬
диться в узких пределах. Соотношение механических частиц по¬
мпы представлено ниже.
Для задернованного слоя используют супесчаные или легкосугли-
п истые почвы, наиболее близкие по гранулометрическому составу к
оптимальной и обладающие прочной комковатой структурой. В ле¬
состепной зоне для нормального развития растений необходима тол¬
щина задернованного слоя 15—20 см. В районах, где выпадает много
атмосферных осадков, толщина задернованного слоя может быть
уменьшена до 8—15 см за счет увеличения толщины дренирующей
прослойки песка. В засушливых районах, наоборот, толщину задер-
I юванного слоя следует увеличить до 25 см за счет уменьшения тол¬
щины дренирующей прослойки песка до 5 см. Рекреационные поч-
ны должны быть засеяны семенами газонных трав или задернованы
(табл. 54). Выбор способа озеленения зависит от местных условий и
срока ввода объекта в эксплуатацию. Однако многолетние травы дос¬
тигают полного кущения только на второй год.
Спортивный газон имеет ограниченный период эксплуатации.
Оптимальная нагрузка составляет 12, а максимальная 18—20 ч игр
и неделю.
Антропогенно поддерживаемые процессы. Задернение — это на¬
копление в верхнем слое почвы органического вещества в виде
корней, корневищ, узлов кущения. Вся эта масса живет в течение
I —3 лет, а затем отмирает. Вместе с тем она непрерывно пополня¬
ется, так как каждый новый побег, возникающий при кущении,
образует свою корневую систему. Это происходит вследствие того,
что органическое вещество, оставляемое ежегодно травами в по-
Фракция
Содержание, %
Глинистая (< 0,001 мм)
Пылеватая (0,001—0,05 мм)
Песчаная (0,05—1)
22-25
65-70
8-10
385
54. Травосмеси, рекомендуемые для создания газонов
Вид газона
Условия эксплуатации
Компоненты смеси
Норма высевай
г/м2 "
Декоративный
партерный
Декоративный
Универсальный
Спортивный
Для среднеплодородной Овсяница красная,
почвы, переносит легкую мятлик луговой
тень
Для среднеплодородной
почвы, переносит вы¬
таптывание и полутень
Для большого парка,
плодородной почвы, пе¬
реносит вытаптывание и
полутень
Для среднеплодородной
почвы, переносит вытап¬
тывание и полутень
Для сухих почв с невы¬
соким плодородием, пе¬
реносит вытаптывание и
полутень
Овсяница красная,
мятлик луговой,
полевица,
клевер ползучий
Ежа сборная,
клевер ползучий
Мятлик луговой,
овсяница красная,
клевер ползучий,
овсяница овечья,
овсяница красная,
мятлик луговой,
клевер ползучий
35-40
10-15
25-30
5-10
5-10
<5
35-40
<5
25-30
15-20
5-10
15-20
10-15
10-15
<5
чве, не успевает полностью разложиться, и, следовательно, не
обеспечивается необходимый баланс между его поступлением и
разложением. Рекреационная нагрузка приводит к уплотнению
дернового слоя. В результате уменьшается способность рекреаци¬
онной почвы пропускать воду и воздух, ослабевает процесс задер-
нения. Поэтому когда газон зазеленеет, нужно провести прорезы¬
вание почвы через каждые 40 см на глубину 8—10 см и прокалы¬
вание ее вилами (30—40 проколов на 1 м2).
24.2. ТЕПЛИЧНЫЕ ПОЧВЫ
Тепличные почвы —это создаваемые человеком почвогрунтЦ
для условий тепличного хозяйства, в которых поддерживаются orti,
тимальные гидротермический, питательный и токсикозный режи¬
мы с целью получения товарной продукции за период не более 15(|
дней.
Тепличные почвы классифицируют по условиям образованиЯ|
составу, длительности использования.
Насыпные тепличные почвогрунты разделяют на органичес¬
кие, органоминеральные и минеральные.
Органические почвогрунты. Содержание орга¬
нического вещества достигает 40—60 %. Почвогрунты образуются
из одного или нескольких органических компонентов и характе¬
ризуются высокой водопроницаемостью и влагоемкостью. Орга¬
нические почвогрунты в условиях теплиц интенсивно минерали-
386
iviotch, их физические свойства в процессе эксплуатации ухуд-
Iшиотся, что затрудняет оптимизацию водного и воздушного ре¬
жимов.
Органо-минеральные почвогрунты. Содер¬
жание органического вещества —до 30%. Наиболее благоприят¬
ные свойства для выращивания тепличных культур имеют почво-
фунты, состоящие из смеси торфа (50—60%) с песчаными или
супесчаными почвами (20—30%) и навозным компостом (20—
И) % объема). В таких смесях больше доступной влаги и лучше во¬
допроницаемость по сравнению с торфо-суглинистыми смесями;
'но важно, они не образуют плужную «подошву».
Минеральные почвогрунты. Содержание органи¬
ческого вещества — менее 20%. Минеральные насыпные почво-
фунты составляют из гумусового горизонта легких естественных
почв с добавлением небольшого количества органического мате¬
риала (не более 15 %). Такие почвогрунты имеют достаточно боль¬
шую емкость поглощения, удовлетворительную влаго- и воздухо-
емкость
По длительности использования тепличные почвы разделяют
на ежегодно сменяемые, свежие (два —четыре года), зрелые (че-
n.ipe — восемь), длительно используемые (восемь — двенадцать) и
!>ессменные (свыше 20 лет).
Технология создания почв. Для того чтобы тепличные почвы об-
иадали требуемыми свойствами, к субстрату из крупнозернис-
I ого песка или к почве легкого механического состава добавля¬
ют органические компоненты (перегной, торф, навоз, различные
компосты, дерновую и листовую землю, древесные опилки, кору,
древесный уголь, соломенную резку и др.).
Дерновую землю заготавливают на лугах и пастбищах, имею-
11пIх хороший (плотный) злаково-бобовый травостой. Дерновую
1смлю начинают заготавливать в конце июня — начале июля,
когда травостой достигает максимального развития. Срезаемые
пласты дернины укладывают в штабеля, размещая их так, чтобы
граняной покров каждого второго слоя ложился на травяной
покров первого (нижнего) слоя. Для ускорения разложения
дернины ее смачивают навозной жижей (0,25—0,50 м3 раство¬
ра на 1 м3 дернины). В течение следующего лета дерновую зем-
II ю не менее двух раз перелопачивают, осенью пропускают че¬
рез грохот.
Для приготовления листовой земли используют листья многих
древесных растений — липы, клена, плодовых растений, других
пород, исключая дуб и ивы, поскольку последние содержат много
дубильных веществ.
Оптимизируемые характеристики. Это физические, агрохими¬
ческие и фитосанитарные свойства тепличных почв.
Физические свойства. Величина плотности нахо-
II и гея в обратной зависимости от количества органического веще-
387
ства в грунте: чем выше его содержание, тем ниже величина плОтМ
ности. Плотность почвогрунтов колеблется от 0,2 до 1,2 г/см3; oil*
тимальная для тепличных растений плотность 0,4—0,6 г/см3. Н*
излишне рыхлых грунтах происходит сброс воды в дренажную
сеть, что увеличивает частоту поливов. •&
С плотностью тесно связаны пористость и водные свойстве
тепличных почв, при этом важны не только общее количестве
пор, но и их размер, так как крупные поры заполняет почвенный
воздух, а мелкие — вода. Пористость определяется как составом
почвогрунта, так и качеством его обработки. Оптимальная порис¬
тость возникает при обработке почвы роторными орудиями (фре^
за). При этом образуеюя примерно равное количество крупных,
средних и мелких комков, что обеспечивает благоприятное соот-
ношение жидкой и газообразной фаз. При длительном использо^
вании тепличные почвы уплотняются, что приводит к снижению
их влагоемкости и воздухопроницаемости. Плотность и порист
тость сами по себе не являются факторами роста растений, но он#
определяют обеспеченность последних водой и кислородом.
От содержания в тепличных почвах органического вещества за¬
висят многие их свойства: влагоемкость, воздухопроницаемость,
содержание питательных веществ, поглотительная способность,
структура. Однако увеличение содержания органического веще¬
ства в тепличных почвах положительно влияет на жизнедеятель¬
ность растений только до определенного уровня, при превышении
которого эффективное плодородие снижается. Чрезмерно высо¬
кая поглотительная способность грунта ведет к перерасходу удоб¬
рений, создает опасность избытка питательных веществ, прежде
всего азота. Оптимальное содержание органического вещества в
тепличных почвах 20—30 %. Ежегодная убыль органического ве- '•
щества составляет 15—17 % общего содержания его в почве, или ,
50—60 т/га.
Для поддержания необходимых свойств почв применяют рых¬
лящие и структурообразующие материалы. Использование древес¬
ных опилок в качестве рыхлящего материала существенно улуч* •
шает водно-физические свойства почвогрунта, увеличивает его
биологическую активность, способствуя усилению поступления
С02 из почвы в приземный слой воздуха. Для усиления минерали¬
зации органических веществ, находящихся в почве, на 1 га теплиц
следует давать 600—1000 м3 опилок при первоначальном внесении
и 300 м3 при повторном. На 1 м3 опилок в период вегетации при
подкормках обязательно добавляют 1,2—1,4 кг азота.
Мощность тепличной почвы должна быть 25—30 см (на глуби¬
ну вспашки), чтобы регулировать водный, воздушный, темпера¬
турный и питательный режимы грунта. Внесение большого коли¬
чества органических удобрений и рыхлящих материалов, несмотря
на интенсивную минерализацию, приводит к постепенному уве¬
личению толщины тепличной почвы. Это приводит к уплотнению
388
почвы и образованию «плужной подошвы», препятствующей про¬
хождению воды. В условиях недостаточной аэрации интенсивно
развивается процесс лессиважа в сочетании с оподзоливанием.
>ю приводит к образованию органо-минеральные соединений,
которые аккумулируются в системе дренажа, вследствие чего ухуд¬
шается сброс воды, усиливается оглеение и происходит заболачи-
иаиие почвы. Последнее усиливается постоянным переувлажне¬
нном почвы при высоких нормах полива.
Кроме того, при уплотнении в нижних горизонтах уменыпает-
1-я количество пор, следовательно, и количество воздуха, идут вос¬
становительные процессы с образованием закисных (вредных для
растений) форм подвижных соединений железа и алюминия, а
мкже выделение метана и сероводорода. Получение даже средне-
м> урожая в таких случаях невозможно.
Для тепличных почв необходимо знать соотношение в них
фаз — твердой (ТФ), жидкой (ЖФ) и газообразной (ГФ). Для каж¬
дого типа почвогрунта характерно свое оптимальное соотношение
фаз (табл. 55). Уменьшить твердую и увеличить газообразную фазу
можно внесением органических материалов, например опилок.
Дня увеличения жидкой фазы в состав грунта включают торф, так
как он обладает высокой водоудерживающей способностью. До¬
на вление в состав грунтов песка способствует уменьшению жид¬
кой фазы, а добавление суглинка уменьшает газообразную и уве¬
личивает твердую фазу.
55. Основные показатели физических свойств тепличных почвогрунтов
(по Кравцову)
Показатель
Почвогрунт
органический органо-минеральный минеральный
Ииотность, г/см3
(Иiiцля пористость, %
Пористость аэрации, %
Наименьшая влагоемкость,
< отношение фаз —
I «I»: ЖФ : ГФ
< ит'ржание органического
псшества, %
0,2-0,4
0,4-0,6
©
00
1
о
80-90
70-80
55-65
25-30
20-25
20-25
55-60
40-50
30-40
1:4:2
1:2:1
1:1:0,5
40-60
20-30
5-15
Оптимальное для растений соотношение фаз (ТФ:ЖФ:ГФ)
н-иличной почвы меняется в течение вегетационного периода: ян-
1Ш|)1> — февраль 1:3:5, март — апрель 1:4:4, май — июнь 1:5:3.
11лодородие тепличных почв в значительной степени опреде-
пне гея степенью аэрации. В грунте с комковатой структурой луч¬
ик* происходит газообмен, одновременно протекают процессы
минерализации и гумификации. При плохой структуре (диаметр
подо прочных агрегатов <0,5 мм) и переувлажнении газообмен
ш трудней. Достаточный газообмен возможен лишь в грунтах,
389
имеющих газообразную фазу не ниже 20 % объема, а оптималь-
ный — при 20—30 % объема. i
Агрохимические свойства. Кислые или щелоч¬
ные почвы непригодны в теплицах без корректировки их реакции.
При создании тепличных почв и внесении удобрений кислотность
регулируют известкованием и внесением удобрений с физиологи¬
чески кислой или щелочной реакцией.
Концентрация почвенного раствора — один из основных пока¬
зателей пригодности тепличных почв. В течение вегетационного
периода реакция почвенного раствора может меняться, причем-
тем сильнее, чем меньше насыщенность его основаниями. Обес«у
печенность растений элементами питания — необходимое условие
получения высоких урожаев. Применение необоснованно высо¬
ких доз удобрений, особенно при отсутствии дренажа или при его,
неудовлетворительной работе, резко повышает концентрацию со¬
лей. При высокой степени насыщенности основаниями адсорбция
катионов почвенными коллоидами ограничена, минеральные эле¬
менты поступают в раствор, повышая осмотическое давление. В,
корнях тепличных растений осмотическое давление может достиг
гать 490 кПа. Если осмотическое давление почвенного раствора,,
выше указанной величины, прекращается поглощение воды рас¬
тениями, они увядают, на листьях могут появиться ожоги. При
более остром нарушении происходит плазмолиз клеток и наступа¬
ет гибель растений.
Фитосанитарные свойства. Избыточное содержа¬
ние хлора в тепличных почвах, высокая концентрация водораство-.
римых солей обусловлены длительным применением минераль¬
ных удобрений на редко заменяемых почвогрунтах. При использо¬
вании в теплицах торфа с pH 4,5—5,5 полутораоксиды железа И'
марганца, подвижный алюминий вызывают токсикоз у растений,
поэтому кислые почвы необходимо известковать. Случаются от*
равления тепличных растений аммиаком и сероводородом из-за!1
внесения большого количества слаборазложившегося навоза ва
влажную почву, при этом корни быстро отмирают. 5Г'
Формирование тепличных почв всегда сопряжено с накоплений
ем в них болезнетворных микроорганизмов, вирусов, с почвой
утомлением и отрицательным аллелопатическим воздействием*
Для устранения отрицательного токсикозного воздействия теп¬
личные почвы ежегодно обеззараживают пропариванием или вне¬
сением пестицидов.
Антропогенно поддерживаемые процессы. Интенсивная минера¬
лизация органических веществ тепличных почв — это трансфор¬
мация органических соединений при доминировании восстанови¬
тельных условий, обмен газообразных продуктов микробного ме¬
таболизма и переход связанных питательных веществ в окислен¬
ные легко доступные растениям формы. Главной особенностью
данного процесса в тепличной почве является высокий уровень
390
микробиологической ферментативной активности, в результате
которой накапливаются токсичные метаболиты: аминокислоты,
ауксины, ферменты, производные фенолов, хинолов и нафтизина,
полипептиды, белки, полисахариды, стероиды, терпеноиды, аро¬
матические кислоты, пептиды, колины и другие фитотоксичные
нактерии родов Pseudomonas, Bacillus, грибы Penicillinium,
Aspergillus, Fusarium. Оптимизировать фитосанитарное состояние
почв в современных условиях технически невозможно, поэтому
антропогенно поддерживаемый процесс минерализации органи¬
ческого вещества сочетают с регулярной стерилизацией теплич¬
ных почв.
24.3. ОГОРОДНЫЕ ПОЧВЫ
Огородные почвы — это почвы, созданные для получения про¬
дукции овощеводства с небольших участков в условиях ограниче¬
нии площадей, пригодных для огородничества земель. Отличительной
особенностью огородных почв являются их технологические ха¬
рактеристики, позволяющие достигать максимальной производи-
к'льности труда при минимальном использовании природных ре¬
сурсов.
Огородные почвы классифицируют по мощности, составу, на¬
личию, отсутствию дренажа, объему используемого почвогрунта.
Технология создания почв. Необходимым условием для форми-
рокания рассматриваемых почв является сооружение ящиков-
I ряд. Ящики-гряды представляют собой лишенные дна рамки, ис¬
пользуемые для ограждения небольших участков земли. Ящики -
|ряды заполнены искусственно изготовленным почвогрунтом,
представляющим собой смесь инертных и органических материа-
1Ю1» со сбалансированными удобрениями. Ящики-гряды могут
Оыть любой длины и ширины, но наиболее распространены
«мини» ящики шириной 45 см и «стандартные» — шириной 150 см
и глубиной от 20 до 90 см. Проходы между ящиками-грядами со-
сманляют 60—90 см.
Материалы, которые используют для изготовления почвогрун-
1и, следующие: 40 % опилок, 40 керамзита, 20 песка; 45 опилок, 55
керамзита; 40 перлита, 40 торфяного мха, 20 песка; 40 сосновой
коры, 30 керамзита, 10 песка, 20 гранул стирофома; 40 шелухи се¬
мян подсолнечника, 60 песка; 60 опилок, 40 песка; 60 сосновой
коры, 40 % керамзита. Компоненты почвогрунта отмеряются по
оПьему, а не по массе.
Оптимизируемые характеристики. Это водно-воздушный и пита-
цми.ный режимы. Их оптимизации достигают благодаря устрой-
I Iму ящиков-гряд, которые позволяют предотвратить неэффек-
шнпые потери влаги и питательных веществ и аккумулировать их
н небольшом объеме, по сути являющемся корнеобитаемым. Кро¬
391
ме того, устройство огородных почв позволяет при минимальных
затратах ручного труда устранить засоренность и максимально подо
держивать агрономически ценную структуру во всей толще почвы. ■
Антропогеннно поддерживаемые процессы. Для огородных почв
необходимо поддерживать стабильное обеспечение овощных и зе«
ленных культур влагой и питательными веществами. Это осуще*1
ствляют согласно общепринятым агрохимическим и мелиоратив*
ным приемам. Отличительным антропогенным процессом являет¬
ся сохранение мощности используемого слоя огородной почвы,
который уменьшается по мере использования за счет минерализа*
ции органического вещества, уплотнения почвогрунта, вымыва-
ния илистых частиц из обрабатываемого слоя в дренажный
24.4. РЕКУЛЬТИВИРОВАННЫЕ ПОЧВЫ
Рекультивированные почвы — это искусственно созданные почво¬
грунты на загрязненных или бесплодных территориях для предотвра¬
щения расширения деградации, а также получения сельскохозяйст¬
венной продукции. Классификация рекультивированных почв и тех*
нология их создания подробно рассмотрены в главе 30.
Наибольший интерес для агропочвоведов представляют ре*-
культивированные почвы древних террасных комплексов. Регио¬
нами максимального террасирования являются Дагестан, Кабар¬
дино-Балкария, Карачаево-Черкессия, Северная Осетия — Алания,
где в областях низкогорья и среднегорья (высота до 2000 м) из¬
древле высокая плотность населения. Здесь террасировано около
трети горных склонов (Федина).
Террасирование склонов — одна из наиболее древних, широко
распространенных форм мощного антропогенного воздействия на
окружающую природную среду по созданию устойчивой агроэко¬
системы — агропедоценоза. Создание устойчивых к разрушению
рукотворных ландшафтов путем террасирования склонов практи¬
чески полностью остановило их разрушение от эндо- и экзоген¬
ных геологических процессов. В настоящее время используют
древние ступенчатые террасы с каменной облицовкой, которые
были построены в Перу более 4 тыс. лет назад, в Китае, Японии И
на Филиппинских островах, созданные более 1 тыс. лет назад.
Террасированию подвергали склоны речных долин и притоков
преимущественно северных экспозиций (СЗ, СВ). Изменение гор¬
ного ландшафта при террасировании заключалось в строительстве
многоступенчатых, полифункциональных, слаборазрушающихся В
весьма динамичных горных условиях комплексных систем. Терра¬
сы возводили на склонах различной крутизны (5—30°), они пред¬
ставляли собой систему ровных или слегка вогнутых слабопарал¬
лельных ступеней (3—7 ступеней на склоне) различных ширины
(5—25 м), высоты (0,5—0,7 м) и протяженности (100—1000 м). Каж*
392
лая ступень террасы состоит из горизонтальной части — полотна,
переходной — бровки и крутой части — откоса террасы.
При классической схеме террасирования склонов, сложенных
рыхлыми породами, полотно террасы чаще всего соответствует
выемочной части ступени, а бровка — насыпной части, куда пере¬
мещают почвогрунты при выравнивании полотна.
Технология создания почв. При строительстве террасы наиболь¬
шее внимание уделяли укреплению насыпной (бровочной) ее час¬
ти для увеличения влагонакопления. Полотно террасы формиро¬
вал и при выемке рыхлых грунтов, насыпную часть располагали
над выходами твердых пород на поверхность склона с целью их
1Л1циты от последующих разрушений. Почвогрунты постепенно
и тлекали из склона и переносили на нижележащую крутую часть
склона, насыпая послойно, что приводило к постепенному его
выполаживанию. При послойной насыпке грунта постоянно осу¬
ществляли трамбовку как вновь насыпаемого грунта, так и уже ра¬
нее перенесенного. Уплотнение каждого насыпаемого соя увели¬
чивает устойчивость террасового комплекса. Дерновый горизонт
при перемещении грунтов нередко оказывался в самой нижней
части формируемого насыпного профиля.
Полотна террас имеют, как правило, ширину 20—30 м, длину
I -5 км, высоту ступеней 5—7 м. Высоту и ширину террасовых
ступеней лимитирует объем рыхлого грунта, извлекаемого из
клона без риска попадания в твердые (слабоводопроницаемые
или провальнофильтрующие) нижележающие пласты. Увеличи¬
вать ширину террасового полотна нерационально — возрастают
мощность и высота насыпного откоса, так как угол склона должен
(>ыть близким к углу естественного откоса грунта.
На склонах северных экспозиций преобладают более монумен-
ильные террасы, чем на южных, что определяется наличием на
северных склонах мощной толщи рыхлых отложений и большей
их увлажненностью.
Террасы склонов южных экспозиций имеют меньшие размеры
(ширина полотна не более 15—20м, длина до 300м, высота на¬
сыпного откоса 3—5 м); их характерной особенностью является
двухступенчатость.
Верхняя ступенька обычно уже нижней, откос вертикальный,
высотой не более 2 м. Строительство двухступенчатых террас
обусловлено незначительной мощностью рыхлых отложений. При
формировании единого выровненного полотна существует высо¬
кая вероятность «врезания» в твердые пласты пород, величина
влагоемкости которых неудовлетворительна для возделывания
культурных растений. Формируемые при этом полотна имеют, как
иравило, уклоны вдоль склона 8—10°. Аналогичный уклон терра¬
сового полотна характерен для аридных территорий; террасовые
полотна с обратным углом наклона сооружают в районах с обиль¬
ными осадками ливневого характера.
393
Оптимизируемые характеристики. Это водонакопление в рекуль»
гивируемых почвах при помощи создаваемого макрорельефа (тер*
расы) и более мелких его форм. Антропогенный рельеф позволяет
обезопасить население от неблагоприятных природных (аридиза-
ция территории, обвалы, оползни, эрозия, ливневый сток и т. д.) И
антропогенных (демографический кризис, чрезмерный выпас»
скотопрогон, вырубка лесов и пр.) воздействий.
На террасах с наклонным профилем в бровочной части наблю-
дается дополнительное увлажнение (влажность на 10—20 % выше,
чем в средней части полотна). Кроме того, дополнительное увлаж-
нение создается за счет поступления конденсационной влаги ИЗ
пласта твердых пород. Потери влаги в атмосферу сводятся к минй-
муму в результате формирования насыпного откоса над выходом!
на поверхность пласта твердых пород, так как осадки и конденсат
ционная влага перехватываются корневыми системами растений И
не испаряются с открытой поверхности почв. '
Преобладание транспирационного регулирования потоков
влаги над всеми остальными привело к полному прекращению
криповых явлений в пределах террасовых ступеней. Более совер*»
шенная регуляция потоков влаги террасированных склонов ПО
сравнению с естественными может быть гарантом стабильности
существования террасовых комплексов в засушливые периоды.
Террасирование южных склонов привело к улучшению водо-
снабжения естественных фитоценозов и достижению ими 100Я5-
ного проективного покрытия. В почвах террас южной экспози¬
ции наблюдается частичное выщелачивание карбонатов, что сви«
детельствует о значительном изменении водного режима этих
почв.
Антропогенно поддерживаемые процессы. К ним относится тер¬
расное земледелие. Террасы появились в первую очередь в тех
странах мира и зонах, где интенсивно развивалось земледелие, ос¬
ваивались не только равнинные, но и склоновые земли.
Несмотря на то что террасы — весьма сложные и дорогостоя¬
щие сооружения, многие страны (США, Великобритания, Италии
и др.) стали активно применять их на склоновых землях. В основ¬
ном террасы сооружают на более плодородных почвах, где интен¬
сивное земледелие и высокие урожаи, сельскохозяйственных
культур обеспечивают быструю (в течение 2—3 лет) окупаемость
затрат на террасирование.
Ступенчатые террасы с горизонтальными порогами могут
иметь небольшой уклон наружу или внутрь. В последнем случав
(террасы с обратным наклоном площадки) на порогах вода скап¬
ливается и впитывается в почву. Если порог террасы имеет не¬
большой уклон по длине, то она напоминает гребневую террасу С
той разницей, что гребневые террасы располагают на сравнитель¬
но большом расстоянии друг от друга, а ступенчатые покрывают
всю площадь. Ступенчатые террасы с обратным наклоном гою*
394
мылки в настоящее время применяют в некоторых странах на
и имитациях чая, где их называют террасами-порогами.
Ступенчатые террасы используют для накопления воды и оро-
мюния возделываемых культур. В этом случае край каждого порога
приподнимают для задержания воды. При помощи желобов и во¬
досливов ее можно подавать с верхней террасы на нижележащие.
При правильной эксплуатации террасы оросительного типа по-
шоляют выращивать рис и другие культуры на крутых горных скло¬
нах, причем эрозия почвы практически не происходит. Этот тип тер¬
рас встречается в большинстве районов, где рис служит основным
продуктом питания (Индонезия, Малайзия, Китай и Япония), а так¬
же в юго-восточной Азии и других тропических областях. Здесь на
юррасах силовые почвообрабатывающие орудия не применяют.
24.5. ПОЛЬДЕРНЫЕ И КОЛЬМАТАЦИОННЫЕ ПОЧВЫ
Польдер — осушенный (чаще отвоеванный у моря) и возделан-
ный плодородный участок суши, прорезанный каналами и защи¬
щенный дамбами. Обычно это идеально ровная поверхность, нахо¬
дящаяся, как правило, ниже уровня моря.
Кольматаж — искусственное поднятие поверхности террито¬
рии (при осушении низменности) за счёт отложения речных нано¬
сов для создания нового плодородного слоя при мелиорации или
окультуривании песчаных и галечных земель.
Технология создания почв. Польдерные участки отгораживают
насыпью от части моря или залива, затем откачивают воду и сни¬
мают на большую глубину грунт. Вместо него насыпают незасе¬
ленную породу.
Кольматажные участки (организуют в поймах и дельтах рек)
обваловывают, разделяют на бассейны затопления и заливают во¬
дой, используя паводковую или непрерывно проточную воду.
11осле осаждения поступивших в бассейн затопления илистых ми¬
неральных частиц (ила, сапропеля) осветленную воду сбрасывают
ia пределы участка для намыва.
Избыток воды с польдерного или кольматажного участков уда¬
ляют испарением. В верхнем 30-сантиметровом слое это возмож¬
но при отсутствии растительности. Первоначально для частичного
удаления воды с поверхности строят открытую осушительную
сеть. Расстояние между осушительными каналами — от 6 до 24 м,
и зависимости от типа почвы и стадии ее созревания. Через 3 года
коэффициент фильтрации значительно увеличивается, что позво¬
ляет заменить открытую сеть закрытым дренажем. Расстояние
между закрытыми дренами — от 8 до 50 м. Для осушения более
глубоких слоев (до максимальной глубины 1,5 м) необходим рас¬
тительный покров, создаваемый посевом камыша. Понадобится
I юсколько лет, чтобы они стали пригодными для обработки.
395
Польдерные почвы созданы в Калининградской и Московской
областях, кольматационные почвы — в Ярославской области на
озере Неро.
Оптимизируемые характеристики польдерных и кольматационных
почв. Это усиление аэрации почвенной толщи и понижение содер»
жания закисных форм железа, алюминия.
В первое время после отведения воды из бассейна затопления
все почвенные поры еще заполнены водой, содержание которой
составляет 75 % объема этих богатых глиной отложений. Сопро*
тивление почвы перемещению воды очень велико, так как поры
имеют малые и приблизительно одинаковые размеры. Эти водо*»
насыщенные отложения отличаются крайне низким коэффициен¬
том фильтрации.
Испарение влаги сопровождается уменьшением объема поч¬
вогрунта, что выражается в оседании его и образовании вер¬
тикальных трещин. Большая часть пор уменьшается в размере,
а вертикальные трещины существенно увеличиваются. Несмот¬
ря на уменьшение общей порозности, коэффициент филь¬
трации значительно возрастает. В течение некоторого времени
(при осушении) проходят процессы консолидации и созрева¬
ния почвы.
Уплотнение и усадка почвы могут снизить гидравлическую
проводимость пахотного слоя до значения, ниже критического. Зат¬
рудненный перенос воды в нижние слои профиля означает, что
действие дренажа резко снижено на короткий или длительный
период. Слои почвогрунта глубже 1,5 м отдают воду при пониже¬
нии уровня грунтовых вод.
Почвы польдеров в естественном состоянии, как правило,
пригодны для земледелия. Однако встречаются слоистые почвы:
слой песка сверху глины или с прослойки песка между слоями
глины. В этих случаях проведение мелиоративных операций не¬
обходимо.
Среди применяемых мелиоративных приемов можно выде¬
лить глубокую вспашку до глубины 2 м, перемешивание верхних
слоев почвы до глубины 1,2 м и рыхление подпочвенного слоя на
глубину 1,1м. Влияние обработки почвы наиболее четко просле¬
живается в глинистых почвогрунтах, где резко выраженное изме¬
нение структуры — слитизация наблюдается на глубине от 30 до
40 см.
Антропогенно поддерживаемые процессы. Это аэрация почвен¬
ной толщи, коагуляция и оструктуривание польдерных, кольмата¬
ционных почв. Данные процессы поддерживаются за счет хими¬
ческой мелиорации, внесения полимеров оструктуривателей, кис¬
лот (серная), гидрофобезаторов. Главным является создание слож¬
ных гидротехнических сооружений, удаляющих избыточные воды
(грунтовые) с осваиваемой территории.
396
Контрольные вопросы и задания
1. Дайте определение антропогенно созданным почвам. 2. Какие антропогенно
mшинные почвы вы знаете? 3. В чем отличие антропогненно созданных почв от
природных? 4. Назовите оптимизируемые показатели антропогенно преобразо-
Htiin 1ых почв. 5. Назовите антропогенно поддерживаемые процессы в реакрецион-
•н.|\, тепличных и огородных почвах.
Глава 25
ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОГО
ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ И ПРИЕМЫ
ОКУЛЬТУРИВАНИЯ ПОЧВ
•
Сельскохозяйственное использование земель связано со все
■подрастающим влиянием человека на почву, развитие процессов
почвообразования и эволюцию почвенного плодородия. Воздей¬
ствие человека на естественный почвообразовательный процесс —
iиавная особенность современного почвообразования.
Сельскохозяйственное использование почв приводит к суще-
I тонным изменениям их состава и свойств, отражаясь на главном
качестве — плодородии. Однако о развитии почвообразовательно¬
го процесса в почвах, вовлеченных в сельскохозяйственное произ¬
водство, нет единства мнений. Одни исследователи считают, что в
нмхотных почвах протекает единственный зональный процесс
почвообразования, принципиально не отличающийся от почвооб¬
разовательного процесса под естественной растительностью. Дру-
I пс, наоборот, указывают на глубокие, коренные изменения, про¬
исходящие в природном процессе почвообразования при сельско¬
хозяйственном использовании почв.
25.1. СОВРЕМЕННЫЙ ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС
Результаты многолетних исследований В. Д. Мухи дают осно-
илпие считать, что современное развитие пахотных почв происхо¬
дит под воздействием генетически самостоятельного естественно-
иитропогенного (культурного) почвообразовательного процесса,
который имеет специфические особенности своего проявления в
кпждой природной зоне в соответствии с климатическими услови¬
ями и характером сельскохозяйственного использования. Главное,
принципиальное отличие почвообразования в пахотных почвах
состоит в дополнении естественных факторов почвообразования
новым, постоянно и активно действующим антропогенным фак-
тром — хозяйственной деятельностью человека.
397
Зональный почвообразовательный процесс определяется сово»
купным воздействием естественных факторов почвообразования!
а культурный — естественных и антропогенного факторов. ,
Человек, нарушая сложившееся веками динамическое равном*
сие между компонентами в экологических системах и внося зна*
чительные изменения в биогеохимический круговорот веществ К
энергии в биосфере, определяет количественные и качественны!
отличия культурного почвообразовательного процесса. Хозяй»
ственная деятельность как фактор почвообразования действует HI
этот процесс и непосредственно, и косвенно через другие факто*
ры, принимая на себя ведущие функции регулирования взаимо*
связей между почвой и культурными растениями.
Почвообразовательный процесс в пахотных почвах невозмож»
но отнести к собственно природному, естественному процессу,
хотя он развивается по законам природы, так как здесь наряду в
природными факторами почвообразования постоянно действует
новый, антропогенный фактор. Учитывая это, почвообразователь»
ный процесс в пахотных почвах следует рассматривать не прос1ф
как естественный, а как особый, естественно-антропогенный, ИЛЙ
культурный, процесс. >•,
Таким образом, первое — процесс, в результате которого матси
ринская горная порода под воздействием растительности, различ*
ных организмов и климата в определенных условиях рельефа с те»
чением времени превращается без вмешательства человека в качв*
ственно новое природное тело — почву, представляет собой ecmtr
ственный почвообразовательный процесс, а сформировавшая^#
почва, будучи средой для жизни растений, обладает определен*
ным природным плодородием, уровень которого зависит толькф
от природных факторов и условий почвообразования. Второе ч|
процесс, в результате которого уже сформировавшаяся или форе
мирующаяся почва с определенными признаками и свойствами
под воздействием хозяйственной деятельности человека в сравнив
тельно короткие сроки приобретает новые свойства и признаки И
становится не только средой для жизни растений, но и главный
средством сельскохозяйственного производства (качественно НО»
вая категория), — естественно-антропогенный процесс. В данноЦ
случае почва обладает таким плодородием (потенциальным и дей*
ствительным), величина которого зависит не только от природный
факторов и условий почвообразования, но и от вложенных в почву
в процессе возделывания культурных растений труда и средств, (Я
уровня экономического развития страны. Это плодородие целесо»
образно называть природно-экономическим.
Развитие естественно-антропогенного почвообразовательной
процесса в зависимости от характера хозяйственной деятельности
человека может происходить по-разному и неодинаково влиять HI
состав и свойства почвы.
Результатом естественно-антропогенного почвообразователм
398
I к н о процесса могут быть как улучшение исходных целинных почв,
ink и их деградация. Для разграничения принципиально разных
результатов воздействия хозяйственной деятельности человека на
иочиы и их плодородие следует в естественно-антропогенном поч-
тюбразовательном процессе различать стихийно развивающийся
и целенаправленный (собственно культурный) почвообразователь¬
ные процессы. Развивающийся под влиянием человека собствен¬
но культурный почвообразовательный процесс обусловливает фор¬
мирование качественно нового природного тела — высокопродук-
III иной культурной почвы, соответствующей биологическим осо-
Гн иностям возделываемых растений, агроценоза в целом.
Естественно-антропогенный (культурный) почвообразователь¬
ный процесс имеет общие черты в разных природных зонах, хотя
н не может быть назван интразональным. При всем многообразии
природных условий и мероприятий по окультуриванию почвы
ко-(действие человека на нее имеет ряд общих, наиболее характер¬
ных особенностей:
уничтожение естественного растительного покрова, приводя¬
щее к изменению микроклимата и усилению непосредственного
действия солнечных лучей и атмосферных осадков на почву;
систематические рыхление и перемешивание верхнего (пахот¬
ною) слоя почвы, вызывающее прежде всего изменение физико¬
механических свойств и водно-воздушного режима;
изменение эдафона, биохимических и физико-химических
скойств почвы, особенно повышение микробиологической и фер¬
ментативной активности, усиление минерализации и гумифика¬
ции органического вещества;
увеличение интенсивности процесса почвообразования в це¬
лом;
направленность в изменении состава и свойств почв, обуслов¬
ленная применением комплекса агротехнических, агрохимичес¬
ких, мелиоративных и других мероприятий, цель которых — созда¬
ние высокопродуктивных, культурных типов почв, способных
оОеепечивать стабильное повышение урожайности возделываемых
растений, смягчение отрицательного влияния неблагоприятных
погодных условий, повышение эффективности применяемых тех¬
нологических приемов и общей производительности труда в зем¬
леделии.
11есходство в развитии природного зонального и естественно-
tim ропогенного (культурного) почвообразовательных процессов
обусловлено принципиальным отличием естественных экологи¬
ческих систем от культурных. Биоценоз — естественный раститель¬
ный покров — находится в тесной взаимосвязи с зональной поч¬
той, составляя в каждой климатической зоне сложную дина¬
мическую саморегулирующуюся экологическую систему, в кото¬
рой постоянное активное воздействие на почвообразовательные
процессы оказывают, прежде всего, растительный покров и кли¬
399
мат. Человек, заменяя природный биоценоз культурным — аерощ
нозом, нарушает сложившееся веками в каждой климатической
зоне динамическое равновесие между почвой и растительным ГНИ
кровом, формирует новую, культурную, экологическую систему т
агробиогеоценоз, в котором ведущим фактором регулирования НЗ#*
имосвязи между почвой и растениями становится хозяйственна!
деятельность. В агробиогеоценозе постоянное активное возлей*
ствие на почвообразовательные процессы оказывают в оснойНОМ
хозяйственная деятельность человека и климат. В зависимости ОТ
биологических особенностей культурных растений, различных ас»
роценозов к почве предъявляют высокие и разносторонние трсбв*
вания, в соответствии с которыми человек и преобразует ее, юоЗ»
действуя на почву тем интенсивнее, чем меньше ее свойства удов»
летворяют потребности культурных растений.
25.2. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ И ЗОНАЛЬНЫЕ
ОСОБЕННОСТИ КУЛЬТУРНОГО (ЕСТЕСТВЕННО¬
АНТРОПОГЕННОГО) ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
В пахотных почвах под воздействием интенсивных факторов
земледелия (систематическое внесение органических и минераль¬
ных удобрений, химическая мелиорация, орошение и другие при*
емы окультуривания) происходят глубокие изменения генетичсс*
кого характера, обусловливающие формирование качественно ПО"
вого природного тела — культурной почвы.
Сохраняя в основном зональные генетические особенностИ|
пахотные почвы в процессе сельскохозяйственного использования
значительно изменяют многие свои свойства и признаки, что ОТ»
ражается, в частности, на строении их профиля, содержании и ка»
честве почвенного органического вещества, питательном режимв(
составе обменно-поглощенных катионов и т. д.
Морфологические признаки и строение почвенного профиля. ЭТИ
показатели служат устойчивой внешней характеристикой почвы,
отражают ее важнейшие свойства, особенности происхождения Щ
развития.
Даже непродолжительное воздействие человека на почву при»
водит к изменению ее некоторых морфологических признаков. В
результате механической обработки образуется пахотный слой,
который, обладая специфическими признаками и свойствами
(структура, сложение, окраска, биохимические свойства и др.), от»
личается от исходных генетических горизонтов.
Пахотный слой — та часть почвенного профиля, которая первой
непосредственно на себя принимает всю силу воздействия внеш¬
ней среды и наиболее активно изменяется в соответствии с новы»
ми условиями ландшафта, отражая особенности современного
культурного почвообразования. Этот слой, где концентрируются
400
ни тельные вещества органических и минеральных удобрений и
I осредоточены корни возделываемых растений, имеет определяю¬
щее* значение для плодородия почвы и всего почвенного профиля,
дни направления и интенсивности почвообразовательного процес-
(и
И морфологическом отношении пахотный слой представляет
нНюй диагностический горизонт окультуренной почвы. В связи с
лим необходимо выделить его как один из генетических горизон-
1ои формирующейся культурной почвы.
()культуривание способствует существенному увеличению па-
*и м ного слоя, усилению в нем процессов гумусонакопления и ос¬
лаблению элювиальных процессов. Так, сельскохозяйственное ис¬
пользование дерново-подзолистых почв лесной зоны приводит к
(кчкому уменьшению и даже исчезновению (при высокой окуль-
1У|к‘нности) собственно элювиального (А2) горизонта в результате
Припашки и перемешивания его с вышележащими горизонтами,
Мо действия травянистой культурной растительности, обогащения
opi эпическими удобрениями. Показательно, что при окультурива¬
нии дерново-подзолистой супесчаной почвы увеличение гумусо-
но плювиального пахотного слоя сопровождается смещением в
i/!V()i» по профилю нижней границы собственно элювиального го¬
ри юн га, что не характерно для дерново-подзолистых почв сугли¬
нистого гранулометрического состава.
Таким образом, под воздействием окультуривания в профиле
дерново-подзолистых почв легкого гранулометрического состава
одновременно усиливаются элювиально-иллювиальные процессы
(с редняя часть профиля) и гумификация и гумусонакопление
(иерхпяя часть профиля).
На опускание нижней границы элювиального горизонта в па¬
мп пых (освоенных и окультуренных) дерново-подзолистых по¬
чия х по сравнению с их целинно-лесными аналогами указывали
Допотов, Кащенко и другие ученые, объясняя это проявлением
Подзолистого почвообразовательного процесса в пахотных почвах.
Никитин, изучая влияние окультуривания на развитие различных
дерново-подзолистых почв таежной зоны, пришел к выводу, что
нижняя граница элювиального горизонта при окультуривании мо¬
тет сдвигаться в глубь по профилю только при значительном се¬
митом переувлажнении почвы.
Исследования, проведенные И. С. Кауричевым, Коротковым,
ноиюляют сделать вывод о том, что элювиально-иллювиальные
процессы и смещение нижней границы элювиального горизонта в
глуОь по профилю — особенность культурного почвообразования
и дер ново-подзолистых почвах легкого гранулометрического со-
t ниш. 'Ото явление, наблюдаемое при окультуривании дерново-
Нод юлистых почв, определяется воздействием значительных ко¬
личеств органических удобрений при сезонном переувлажнении и
тпточной водопроницаемости профиля.
| I | и ': i
401
В дерново-подзолистой суглинистой почве, несмотря на сезон*
ное переувлажнение и внесение большого количества органичвв»
ких удобрений, смещение элювиального горизонта не наблюд§в
лось в связи с высоким содержанием железа в глинистом иллюяи»
альном горизонте и недостаточной водопроницаемостью. Это Ж|
характерно и для супесчаной дерново-среднеподзолистой по'ШИ
при внесении невысоких доз навоза (вследствие недостаточно^
количества органического вещества). Лишь в окультуренной су»
песчаной дерново-подзолистой почве, на которой регулярно при*
меняли высокие дозы навоза, обусловившие образование значи*
тельного количества подвижного гумуса, отмечают четкое снижС*
ние границы элювиального горизонта и некоторое усиление ЭЛЮ»
виально-иллювиальных процессов в средней части профиля. t
Возрастание количества вносимых в дерново-подзолистую ПО*
чву органических удобрений естественно приводит к повышению
подвижности железа и увеличению содержания подвижных oprt*
номинеральных соединений, способных при соответствующих УО*
ловиях мигрировать и аккумулироваться в нижней части профили»
Следовательно, при интенсивном использовании органический
удобрений на дерново-подзолистых почвах легкого гранулометрии
ческого состава необходимо для закрепления молодого органичвв»
кого вещества в почвенном профиле повышать содержание кал)*
ция. i
В серых лесных почвах лесостепной зоны под воздействием
окультуривания ослабляется развитие элювиально-иллювиальнОД
процессов, усиливается фиксация гумуса в верхней части профи»
ля, происходит реградация. V
Реградация — это процесс подтягивания карбонатов кальция 1Й
материнской породы (обычно лёсса) вверх по профилю серых леф«
ных почв и черноземов оподзоленных лесостепных. г
Принципиальных изменений в строении профиля черноземо1
лесостепной и степной зон под воздействием сельскохозяйствен»
ного использования не происходит. Это, по-видимому, обусловл#»
но тем, что закономерности развития культурного почвообразовЯ*
тельного и природного дернового процесса почвообразование
наиболее близки.
В каштановых слабосолонцеватых почвах южной степи пой
воздействием окультуривания интенсивность почвообразование
значительно усиливается. Причем в пахотном слое элювиальны!
процессы затухают, а в переходных горизонтах заметно усиливает»
ся передвижение тонкодисперсной минеральной части, в почво¬
образование активно вовлекаются верхние слои материнской по¬
роды.
Сельскохозяйственное использование почв лесной, лесостепи
ной и степной зон приводит к разрушению сформировавшейся
структуры, увеличению пылеватости и глыбистости верхнего па»
хотного слоя. Исключение составляют ферраллитные почвы, в ко^
402
mpi.ix накопление и дегидратация оксидов железа способствуют
формированию крупных агрегатов. Окультуривание почв способ-
v I пуст улучшению структурности пахотного слоя, созданию агро¬
номически ценной зернисто-комковатой структуры, но выражен¬
ность этого процесса слабая, в связи с чем улучшению почвенной
Гфуктуры следует уделять особое внимание.
Трансформация органического вещества почвы. С трансформаци¬
ям гумуса под воздействием сельскохозяйственного использова¬
нии тесно связаны агрономические свойства пахотных почв и ди¬
намика почвенного плодородия.
Согласно многочисленным исследованиям, вовлечение почвы
й сельскохозяйственное производство приводит к значительному
уменьшению количества гумуса, особенно в верхнем, пахотном,
«пос. Однако снижение гумусированности характерно лишь для
нпчального периода использования почвы, в дальнейшем потери
гумуса не столь интенсивны и практически компенсируются про¬
цессами гумусообразования (табл. 56), т. е. запасы гумуса в пахот-
lioli почве стабилизируются в соответствии с установившимся но-
Мым режимом круговорота веществ и энергии в сформировавшем-
wn агроценозе.
*6. Влияние длительного сельскохозяйственного использования на содержание
|?муса и азота .в верхних горизонтах целинного чернозема (по Гринченко, Чесняку)
Угодье
Гумус, %
Азот
общий, %
гидролизуемый, мг/кг
[шиша
[ниши:
8,1
0,50
83
12 лет
7,7
0,47
98
\ / лет
7,3
0,41
92
М) лет
5,8
0,32
81
1(H) лет
5,4
0,32
99
Потери гумуса под воздействием распашки и сельскохозяй-
бгнсиного использования почв наблюдаются не всегда: при благо¬
приятных условиях содержание органического вещества может за¬
меню возрастать, особенно в дерново-подзолистых почвах при
окунитуривании.
И черноземе типичном (мощном) запасы гумуса восстанавлива-
Niioi крайне слабо. При сопоставлении потерь гумуса в слое О—
12 ем и первые годы после распашки целины (1,72 % за 12 лет) и
прироста его под залежью (0,73 % за 10 лет) видно, что энергия
Минерализации гумуса в первом случае превышает энергию гуму-
шшикопления в почве во втором.
И освоенной дерново-подзолистой супесчаной почве сниже¬
ние содержания гумуса в пахотном слое следует рассматривать
НР только как собственно потери гумуса, но и как результат ме-
кнничсского перемешивания хорошо гумусированного задерно-
403
ванного слоя с нижележащими слабогумусированными горизоН*
тами. , ■
Таким образом, основные изменения в содержании гумуса прМ
вовлечении почвы в сельскохозяйственное производство происхО*
дят в первые годы использования и отражают зональные условия*
и генетические особенности почв. В пахотных почвах трансфер
мация органического вещества определяется развитием культур
ного почвообразовательного процесса, который в зависимости Of
уровня земледелия может либо способствовать улучшению агро»
номических свойств почвы, либо вызывать их.
Один из путей повышения содержания гумуса в почве — йосв
многолетних трав. Однако на черноземах типичных прирост гуму*
са под влиянием многолетних трав сохраняется лишь в течений
2—3 лет, что не обеспечивает бездефицитный баланс его в севоО*
боротах. При интенсификации земледелия бездефицитный балаЩ
и повышение содержания гумуса в пахотных почвах могут быТ|
достигнуты систематическим применением органических удобрв*
ний как одного из ведущих приемов окультуривания почв. К уст§»
новлению оптимальных параметров органических удобрений, J
частности навоза, следует подходить дифференцированно с уч|*
том почвенно-климатических условий, степени насыщенности с*>
вооборотов пропашными культурами, уровня химизации землед!»
лия и экономической целесообразности.
Примерными дозами, обеспечивающими бездефицитный 61»
ланс гумуса в почвах различных зон, можно считать: в степной 7«
8 т/га, в лесостепной 10—12, в лесной 12—14 т/га в среднем за год,
Сельскохозяйственное использование почв без внесения необ*
ходимого количества органических и минеральных удобрений
приводит к потере гумуса, в основном в результате усиления его
минерализации. В гумусе зональных типов почв под воздействием
возделываемой культуры существенно повышается относительно!
содержание более подвижных веществ. Интенсивность потерь гу«
муса зависит от природных условий зоны, генетических особенно»
стей почвы и сельскохозяйственного использования. О культур И?
вание почв обусловливает существенное повышение содержании
гумуса в пахотном слое и во всем почвенном профиле при сохра*
нении высокой степени гумифицированности органического вер
щества.
Воздействие интенсивных факторов земледелия (систематичео»
кое внесение органических и минеральных удобрений в требув»
мых дозах, химическая мелиорация, орошение и другие приемы
окультуривания) проявляется в существенных качественных изме»
нениях гумуса. Это сказывается на содержании азота и фосфора I
составе гумусовых веществ. Гумус пахотных почв в целом характе*
ризуется более высоким по сравнению с целинными аналогами
количеством азота. Характер изменения соотношения С : N отра*
жает зональные особенности почвообразования и непосредствен»
404
ни гшпан со степенью разложения исходного органического ве-
ничтна, интенсивностью микробиологических и ферментативных
процессов.
11аиболее значительное снижение величины С: N при окульту-
(нтамии свойственно дерново-подзолистым, серым лесным и каш-
iHMoiu.iM почвам, на черноземах эти изменения малосущественны.
И групповом составе гумусовых веществ в процессе окультури-
Ш1МШ1 увеличивается содержание гумусовых кислот, в результате
№ и и • I и I ia отношения Сгк: СфК возрастает, но в целом характерный
Ш1н юпальных условий почвообразования тип гумуса сохраняется
(1нПн. 57).
57. Изменение группового состава гумуса зональных типов почв
при окультуривании (по В. Д. Мухе)
Углерод (С), %*
Угодье
общий
гуминовых
кислот
фульво-
кислот
негидроли¬
зуемого
остатка
Сге:Сфк
С: N
Дерново-среднеподзолистая почва
инти освоенная
щи I hi окультуренная
|1«н
Пития ос поенная
Нннпш окультуренная
Инмшн окультуренная
lltiiiiiiH мысокоокульту-
риннмм
|1#шпш
jtiniini окультуренная
Ihihiiw иысокоокульту-
pllliilH
1,3
0,2
0,5
0,6
0,4
8,5
1,2
0,2
0,4
0,6
0,6
8,2
1,5
0,4
0,4
0,7
0,8
8,0
Светло-серая лесная почва
1,8
0,4 0,5
0,9
0,9
8,5
0,9
0,3 0,2
0,4
1,3
8,0
1,6
0,6 0,3
0,7
1,7
7,8
Чернозем типичный
3,5
1,2 0,5
1.8
2,3
8,7
3,0
1,0 0,4
1,6
2,7
9,2
3,3
1,2 0,4
1,7
2,7
9,6
Темно-каштановая почва
1,7
0,5
0,2
1,0
2,2
8,0
1,8
0,6
0,3
0,9
2,2
8,9
1,9
0,7
0,3
1,0
2,3
9,4
Красно-желтая ферраллитная почва
(|йг
Ьнтн осноенная
h|H'i|Ol
3,5
0,2
1,3
1,7
0,2
0,8
2,6
0,3
1,1
0,7
1,3
0,1
0,2
0,2
12,8
12,2
12,9
* И % к массе абсолютно сухой почвы.
«Каков бы ни был химический состав гумуса, основной харак-
ffspiioii чертой является его коллоидность. Как раз коллоидный гу-
405
мус и представляет наибольший интерес, так как с ним связаны М
физические и химические свойства почвы» (Соколовский, 1950т
На основании изучения коллоидно-химической природы гумубК
Соколовский выделил две формы коллоидного гумуса: активный И
пассивный. Активный гумус пептизируется при замене обменив*
поглощенного кальция на натрий, пассивный — не пептизируется N
обеспечивает агрономически ценную водопрочную структуру.
Окультуривание почв приводит к повышению содержания 1К«;
тивного коллоидного гумуса, особенно в пахотных высокобиогеЙ*
ных слоях почвы. Увеличение количества подвижного коллоидн®»)
го гумуса в пахотных почвах указывает на необходимость систем!»
тического использования кальцийсодержащих соединений щ|Ц
насыщения коллоидного комплекса этих почв обменным кальци*'
ем и закрепления гумуса (наряду с применением органических М.
минеральных удобрений, посевом трав и использованием другщ
приемов окультуривания).
В целом под влиянием окультуривания в почвенном гумуСЙ
происходят не только количественные, но и существенные каЧ|«
ственные изменения, положительные в агрономическом отношв*
нии и свидетельствующие об уменьшении различий между Oft
дельными генетическими горизонтами профиля пахотных почв,Л
Также между пахотными слоями зональных типов почв при четком
сохранении зональной специфики.
Микробиологическая и ферментативная активность почв. Участив
микроорганизмов и ферментов в процессах почвообразования Ж
эволюции почвенного плодородия исключительно велико и рай
носторонне. I»
Общая закономерность культурного почвообразования заклюЧ!»
ется в резком увеличении интенсивности микробиологических И
ферментативных процессов, составляющих основу биологической
круговорота. Наиболее интенсивно развиваются микроорганизмы,
участвующие в минерализации органического вещества, превращай
нии азотсодержащих органических и минеральных соединений. /
Распашка и обычное сельскохозяйственное использование
приводят к усилению минерализационных процессов: соотношв»
ние количества микроорганизмов на МПА и КАА (МПА: КАА)
существенно сужается. Окультуривание, напротив, вызывает о®*
лабление минерализационных процессов при продолжающей во|*
растать общей биологической активности. В результате соотношв*
ние МПА: КАА расширяется, а общая численность микроорПИ
низмов увеличивается по сравнению с обычно используемой по<*
вой (табл. 58).
Таким образом, окультуривание обусловливает более интей»
сивное развитие процессов превращения органического веществ!
почвы при уменьшении его минерализации, т. е. при окультурив#»
нии снижаются потери органического вещества и повышаете!
скорость биологического круговорота веществ и энергии. Это oik*
406
J
I
£ <и
61
а
¥ и
Р
а
on<ni>
—Too оо"
CO OO <N
—^ —Г of
о
s:
von^
ООО
CM OO VO
—Г —Г ("Г
ooinr*
o'o'-h'4
о? к
X ж
° 11
q та P3
oo
VO ON
^o ^
oo" o' o'
—I CN
h-MO
\O^TO
§
&
Si
a
jas
3
?
=3
s
as
—<„<N40
r^OO ON
ЧО«ПЧО
rnvooo
•^ <N
r-Tvo OS
ГМ Г'ON
<N(NfN
ГО'О'О
o" o~ o"
СЧ — —^
©"о" o'
I
*
ooon"
(N <N
o~ o" o"
ONO^ON
—Г of of
к
ce
X
w X
S w
2 cu
*is
<L) >J3
о «
о о
к к
£ X
«11
<D га 03
чсс
ОСЧ -н
^ гС оо"
ii
р
F О
Is
о *
О со к
^ ос сх; ас
* X X X
g а э |
5 « «5
тСС £
1гГ\0 Г-"
ONfOVO
r^»oV
a* HZ vo
а:
I
ONO/N
гЛ'ОЧсГ
ootoo
—ГоГгч
§:
<£> »Г> п* <N
<3
ОчГЧСЧ
гч -чг г-Г
оо-«п
VoWo
д*
5&
£>8
Is-
о *
О со к
«3 Л
± X X х
i з э |
(D Й Й 0-
X
X
и
о
ос О
X £3
3U
а
53 аз а->
чсс
407
личительная черта культурного почвообразовательного процесса, 0П<
ределяющая качественно новый тип биологического круговорот!
и подтверждающая необходимость регулярного применения орг|*
нических удобрений как одного из основных приемов окультури*
вания почв.
Сельскохозяйственное использование и окультуривание поЧ1
приводят к существенному увеличению количества нитрификато»
ров, непосредственно влияющих на азотный режим почвы. НаИ*
более активно они развиваются в черноземах и ферраллитных ПО»
чвах; при окультуривании различия в количестве нитрификаторО!
в почвах уменьшаются.
Общее повышение микробиологической активности в почва#!
вовлекаемых в сельскохозяйственное производство, отражается И
на жизнедеятельности микроорганизмов, участвующих в превр!»
щении соединений фосфора. Значительное усиление в пахотньй
почвах фосфатазной активности сопровождается увеличением об*
щего количества микроорганизмов, участвующих в разложении
органических соединений фосфора; общее количество бактерий»
растворяющих труднодоступные формы минеральных фосфате!,
изменяется менее существенно. [
Интенсивное повышение биогенности почвы при снижений
интенсивности минерализационных процессов — характерный
диагностический признак культурного почвообразования, указы*
вает на генетические изменения в превращении органических ос*
татков в почве.
Окультуривание почв приводит к значительному повышению
устойчивости (жизнеспособности) основных групп почвенньи
микроорганизмов и к резкому усилению трансформации азотсо*
держащих органических соединений. Это указывает на необходим
мость систематического пополнения пахотных почв свежим оргач
ническим веществом.
На усиление минерализации гумуса в обычно используемых
пахотных почвах, гумификации органических остатков и процесс!
закрепления гумуса под воздействием окультуривания указывав!
характер изменения пероксидазной и полифенолоксидазной ак*
тивности, отражаемый коэффициентом накопления гумуса (пв
Чундеровой)
Питательный режим почв. Воздействие человека на почву в про»
цессе сельскохозяйственного использования четко отражается на
изменении ее питательного режима, в частности на трансформа¬
ции соединений азота, фосфора и калия.
Проблема азота — одна из важнейших в земледелии. Д. Н. Пря¬
нишников указывал на непосредственную зависимость урожая сель¬
скохозяйственных культур от степени обеспеченности их азотом.
Распашка и обычное сельскохозяйственное использование
почв приводят к значительному снижению общего азота, окульту¬
ривание же существенно повышает его.
408
(одержание подвижных соединений азота (легкогидролизуе-
мшо, нитратного) под воздействием сельскохозяйственной куль-
гуры попытается в целом по профилю, причем не только в окуль-
tустных, но часто в обычно используемых почвах. Возрастание
И* ниш ж мости азота связано главным образом с резким усилением
процессов микробиологической трансформации азотсодержащих
мрпшичсских соединений.
Дни более четкого установления различий в питательном режи¬
ме целинных и разной степени окультуренных почв автором было
предложено пользоваться показателем степени подвижности, ко-
юрып рассчитывают по соотношению подвижных и валовых
форм питательных веществ и выражают в процентах.
Определять подвижные формы необходимо в инкубированном
иОрлще, т. е. при максимальной интенсивности биохимических
процессов в почве. Соотношение между подвижными и валовыми
формами питательных веществ — один из показателей воздействия
поиска на почву и динамику ее питательного режима.
( ельскохозяйственное использование приводит к значительно¬
му усилению подвижности азота во всех зональных типах почв
(!ИГ)Л. 59).
V). Влияние окультуривания почв на содержание и степень подвижности азота
в верхних горизонтах зональных типов почв (по В. Д. Мухе)
Угодье
Азот, мг/100 г абсолютно сухой почвы
Степень подвиж¬
ности азота, %
общий
легкогидролизуемый
Дерново-среднеподзолистая почва
1)н
146
6,9
4,8
И щи мч освоенная
137
8,7
6,3
Мши им окультуренная
185
10,6
5,7
Светло-серая лесная почва
11.4
201
7,5
3,7
IIMin им освоенная
120
7,0
5,9
Имшим окультуренная
206
11,5
5,6
Чернозем типичный
Ьпк'жь
397
10,4
2,6
Кишим окультуренная
306
9,8
3,2
11 и 11 и 1 м иысокоокультуренная
337
11,0
3,3
Темно-каштановая почва
Мпшиа
248
11,4
4,6
Интим окультуренная
185
9,8
5,3
Интим мы сокоокультуренная
194
10,7
5,5
409
ПродолжиШ
Азот, мг/100 г абсолютно сухой почвы
Степень подвиш» I
ности азота, %
•ИЖ»1
Угодье
%
—«Ч
общий легкогидролизуемый
Красно-желтая ферраллитная почва
Лес
Пашня освоенная
Перелог
217
124
186
Таким образом, общая закономерность динамики азотного р|*
жима главнейших зональных типов почв — снижение (особенно |
верхнем горизонте) валового азота и увеличение его подвижных
форм при распашке и обычном сельскохозяйственном использо»
вании. Окультуривание обусловливает существенное повышени!
содержания валового азота. Однако эти общие закономерности
проявляются неодинаково на разных типах почв, отражая зональ»
ные особенности развития культурного почвообразования.
Накопление общего и труднодоступного азота при окультури»
вании отдельных типов почв может происходить более интенси^*
но, чем увеличение содержания его подвижных форм.
Характер изменения валового азота в пахотных почвах зависну
прежде всего от их сельскохозяйственного использования, а стеч
пени подвижности азота — от климатических условий зоны и ге*
нетических особенностей почвы.
Отсутствие существенного увеличения подвижности азота, а 1
некоторых случаях даже ее снижение, наблюдаемое при о культу»
ривании почв (по сравнению с обычно используемыми почвами),
указывают на необходимость регулирования азотного питания ра«
стений не только внесением азотных удобрений, но и путем моби»
лизации труднодоступных соединений этого элемента, особенно а
потенциально богатых почвах и тех, где накопление общего азот!
при окультуривании идет значительно быстрее, чем доступны#
легкогидролизуемых форм. Один из таких приемов — использова*
ние кальцийсодержащих соединений (гипса, извести, дефекатв
и др.), существенно улучшающих азотное питание растений в ре*
зультате мобилизации труднодоступных соединений азота по$
воздействием резкого усиления микробиологических процессов 9
почве. ‘
Минеральный азот, поступающий в почву с удобрениями и в
процессе минерализации органического вещества, высокоподвич
жен и может легко теряться при вымывании и в газообразной
форме. Увеличение количества доступного азота и постоянно#
поддержание его запасов на высоком уровне при помощи внесе¬
ния минеральных азотных удобрений связано с вероятностью
больших потерь, особенно в период осенне-весеннего переувлаж-i
нения, а на ферраллитных почвах — в сезон дождей. Поэтому при*
410
* мгчичспии азотного фонда как основы высокого почвенного пло-
иицпмии, особое внимание следует уделять органическим удобре¬
нии м, формам й способам внесения минеральных азотных удобре¬
нии, поддержанию оптимальной гумусированности почвы. При
ниш.ипении доступности азота необходимо усиление биохимичес¬
кой флпсформации азотсодержащих органических соединений, в
чн< шости создание условий для активной мобилизации труднодо-
И умного азота в вегетационный период и закрепления его в почве
миг не исгетации растений.
1аким образом, высокая степень подвижности азота при зна-
Чтгш.пом накоплении его общих запасов, являющаяся одним из
Ии внешних диагностических показателей окультуренности почвы,
ми кс г быть достигнута при комплексном воздействии на почву,
При регулировании азотного режима не только внесением удобре¬
ний, но и путем мобилизации труднодоступных питательных ве¬
щее ж, в частности азота, а также усилением фитобиологического
процесса в целом.
Иод воздействием сельскохозяйственного использования в по¬
чину существенно изменяются содержание и соотношение различ¬
ны v форм фосфора. Исследования автора показали, что характер
тмепепия валового содержания фосфора в почвенном профиле
При распашке и обычном сельскохозяйственном использовании
но многом зависит от генетических особенностей почвы и клима-
мгмч ких условий зоны. Окультуривание сглаживает эти различия,
иОупюиливая значительное повышение валовых запасов фосфора
пн иеех зональных типах почв и определенное выравнивание по¬
чин того профиля по содержанию этого элемента (табл. 60).
fiO Ишнние окультуривания почв на содержание и степень подвижности фосфора
в верхних горизонтах зональных типов почв (по В. Д. Мухе)
Угодье
Фосфор, мг Р20, на 100 г
абсолютно сухой почвы
Степень
подвижности
С; Рорг
общий
подвижный
фосфора, %
Дерново-среднеподзолистая суглинистая почва
Д|н 139 8,1
IjtiMi114 освоенная 154 6,2
Кишим окультуренная 182 16,0
Светло-серая лесная почва
Мишин освоенная
Мишин окультуренная
174
144
183
9,6
12,4
18,7
Чернозем типичный
204
)(мм!мvi окультуренная 210
|Ьш1нп ныеокоокультуренная 229
12,5
20,2
23,8
5,9
4,1
3,8
5.5
8.6
10,3
6,1
9,6
10,4
116
91
85
182
121
101
117
84
82
411
Угодье
Фосфор, мг Р20^на 100 г
абсолютно сухой почвы
Степень
подвижности
фосфора, %
общий
подвижный
Темно-каштановая слабосолонцеватая почва
Целина
120
9,9
8,3
Пашня окультуренная
125
12,0
9,6
Пашня высокоокультуренная 138
20,0
14,5
Лродолж$Ш>}
—
С; Р
’ All
Лес
Пашня освоенная
Пашня окультуренная
Красно-желтая ферраллитная типичная почва
Следы
154
111
133
Крайне низкая
То же
112
75
75
155
132
147
В дерново-подзолистых почвах при обычном сельскохозяй*
ственном использовании отмечаются некоторое повышение вало*
вого фосфора в пахотном слое и заметное увеличение его количв»
ства в нижних (особенно в иллювиальном) горизонтах. Окульту*
ривание почв приводит к существенному повышению общего св?
держания фосфора по всему профилю.
При распашке и экстенсивном сельскохозяйственном исполь*
зовании серых лесных почв валовый фосфор уменьшается. В чер*
ноземе типичном и в каштановой почве в таком случае общее со*
держание фосфора в верхнем (пахотном) слое не снижается, а на*
оборот, даже несколько возрастает, но при этом заметно уменьшу
ется в лежащих глубже переходных горизонтах. При
окультуривании валовое количество фосфора значительно возрао*
тает по всему профилю указанных почв. В ферраллитных почвах
распашка и сельскохозяйственное использование вызывают наи*
более резкое снижение его содержания по всему профилю. Ilepef
лог способствует увеличению общих запасов фосфора, но это про*
исходит медленно и в основном в верхнем горизонте.
Указанные закономерности в изменении валового фосфора под
воздействием сельскохозяйственного использования можно
объяснить следующими факторами:
в дерново-подзолистых и серых лесных почвах влажных райо*>
нов распашка и последующие агротехнические мероприятия въХ?
зывают увеличение подвижности фосфора в верхних горизонтах
вследствие активизации биохимических процессов и внесения
фосфорных удобрений; образующиеся подвижные соединения
фосфора частично потребляются возделываемыми растениями*
частично перемещаются в глубь по профилю с нисходящими тока*!
ми и закрепляются в обогащенных железом и алюминием иллн>
виальных горизонтах;
в черноземах типичных и каштановых почвах сравнительно су*,
хих районов происходит фитобиологическое накопление фосфора
412
к игр м mix горизонтах в результате подтягивания его культурными
цт (синями из лежащих глубже горизонтов, усвоения и закрепле-
»П1м фосфатов, вносимых с удобрениями;
и ферраллитных почвах жарких и влажных районов потери об¬
шит фосфора по всему профилю вызваны интенсивной минера¬
ми нншей органического вещества, регулярным промыванием всей
ннмш'ммой толщи атмосферными осадками в дождливый период и
мшимым потреблением образующихся доступных фосфатов сель-
1-йино (яйственными культурами в условиях крайне низкой под-
ИН а мости минеральных фосфатов в обогащенных железом и алю¬
минием генетических горизонтах.
( чедоиательно, распашка и обычное сельскохозяйственное ис-
iimjm.юпамие усиливают генетические различия главнейших зо-
Hrtiii.Mi.ix типов почв по общему содержанию фосфора, отражая
ушмптические условия зоны и природные особенности самой по-
Miil.l Окультуривание, напротив, способствует устранению этих
(Шинчий.
Подобные закономерности обнаруживаются и при анализе из¬
менений содержания подвижного фосфора под воздействием
м и i.c к о хозя йственной культуры.
I'mi норимые (подвижные) соединения фосфора, поступающие
й почну с удобрениями, претерпевают разнообразные превраще¬
нии, переходя со временем в слабо растворимые и более устойчи¬
вые органические и минеральные вещества. Однако процесс этот
Ш1Н и'ш.пый и сложный и может существенно изменяться под воз-
itelU ищем сельскохозяйственного использования почв. При
мкущ.гуривании во всех зональных типах почв довольно резко по-
Hiiiiii.ii' гея содержание подвижных форм фосфора и увеличивается
(Мм моднижность во всех генетических горизонтах почвенного
|(|)0||Я|ДЯ.
( одержание и формы калия в почве непосредственно связаны с
цшмуюметрическим составом и отражают минералогические осо-
Й#Ммос ги исходных почвообразующих пород и самой почвы.
( V м 1,с кохозяйственное использование почв существенно влия-
IГ ми содержание основных форм этого элемента, причем наибо-
рр шачительно изменяется количество труднодоступного (нео-
Ймппюго), по Пчелкину, калия. Обычное использование приво¬
ди I к незначительному уменьшению количества валового и об¬
менного калия в верхних горизонтах почв и к существенному
унижению содержания труднодоступного калия. При окультури-
Имппи наиболее значительно увеличивается количество труднодо¬
ступного калия, менее существенно — обменно-поглощенного и
Шоиого (табл. 61). Особенно четко это проявляется в дерново-
нешюмистых и ферраллитных почвах. Следовательно, под воздей-
1*П1 ii см сельскохозяйственной культуры труднодоступный калий
нити in to вовлекается в динамику питательных веществ. Изменение
#ю содержания в процессе сельскохозяйственного использования
413
почв составляет основу своеобразной буферности калийного рв«
жима, позволяющей сглаживать отрицательное влияние на panstfi
тие растений недостатка и избытка калия. *
61. Влияние окультуривания почв на содержание различных форм калия в верхний
горизонтах зональных типов почв (по В. Д. Мухе)
Угодье
Калий, мг KjO на 100 г абсолютно сухой почвы
Кислоторастворимый
Обменный, в 1 н.
CH3COONH4
—
Необменны!
ч
в 2н.НС1
в 0,2н/НС1
Дерново-среднеподзолистая почва
Лес
26,8
25,4
12,3
14,5
Пашня освоенная
20,2
19,9
12,2
7,9
Пашня окультуренная
32,9
18,0
13,7
19,2
Светло-серая лесная почва
Лес
18,0
13,7
12,2
5,8
Пашня освоенная
16,5
12,2
11,3
5,2
Пашня окультуренная
19,2
18,1
11,8
7,4
Чернозем типичный
Залежь
66,6
41,4
30,6
35,9
Пашня окультуренная
50,8
30,4
18,8
31,9
Пашня высокоокультурен-
53,1
32,4
17,9
35,2
ная
Темно-каштановая почва
Целина
136,8
94,5
48,1
88,7
Пашня окультуренная
97,7
52,2
30,8
66,9
Пашня высокоокультуренная 83,1
52,0
34,1
48,9
Красно-желтая ферраллитная почва
Лес
24,4
15,4
6,1
18,3
Пашня освоенная
18,7
14,2
4,2
14,5
Перелог
20,2
14,3
4,7
15,4
В целом под воздействием культурного почвообразовательного
процесса в пахотных почвах складывается своеобразный питатель»
ный режим, отличающийся от питательного режима целинные
аналогов и сближающий окультуренные почвы различных типов
почвообразования.
Значительное накопление валового азота и фосфора при повы*
шении подвижности этих элементов — характерное проявление
культурного почвообразовательного процесса, имеющее диагнос»
тическое значение.
414
11н игольный режим окультуренных почв отличается высокой
мни иешнюстью биохимических процессов, биодинамичностью и
фИ(У11 постоянного активного участия человека.
Фп шко-химические и минералогические показатели. Под воздей-
ижн'м сельскохозяйственного использования в коллоидном ком-
(Мгм о почв происходят значительные количественные и качест¬
венные изменения.
Наиболее общая закономерность — снижение емкости погло¬
щения ири распашке и обычном сельскохозяйственном исполь-
ижинии почв, что связано в основном с потерей органических
1И11П1011Д0В — гумуса. Однако это снижение значительно лишь
при сравнении пахотного слоя с задернованным слоем верхнего
мцииоита почв под естественной растительностью. Различия в
»мкости поглощения верхних незадернованных и пахотных, а
1йМ\с Сюлее глубоких горизонтов целинных и пахотных почв ме-
#!•»** существенны; исключение составляет чернозем типичный
(мопшый), для которого характерно значительное уменьшение
ймкости поглощения не только в верхних, но и в переходных го¬
рн кипах. При окультуривании почв емкость поглощения значи-
(гмыю повышается.
II iM с нения в составе обменно-поглощенных катионов отража¬
ют vпиюсть естественно-антропогенного почвообразовательного
процесса и зональную генетическую специфику почв:
( еш.скохозяйственное использование и особенно окультурива¬
ние и 1ачительно повышают насыщенность коллоидного комплек-
IMI периово-подзолистых, серых лесных и ферраллитных почв ос¬
пой,тиими и обусловливают выравнивание почвенного профиля
Но ному показателю;
насыщенность коллоидного комплекса Са2+ под воздействием
4,.^л I ,< кохозяйственного использования и окультуривания интен-
инппо возрастает в ненасыщенных основаниями дерново-подзо-
)|Н( I i.ix, серых лесных и ферраллитных почвах, отношение
: Mg2+ расширяется, содержание обменно-поглощенного
Ш1>иим значительно повышается и в профиле каштановой почвы
и процессе ее окультуривания, однако потребность почвы в каль¬
ции. определяемая по методу допоглощения, уменьшается слабо;
п черноземе типичном даже при окультуривании насыщенность
комноидного комплекса кальцием несколько снижается, а потреб¬
ное и> н Са2+ значительно возрастает; таким образом, наблюдается
определенное сближение различных типов почв как по насыщен¬
ной и их коллоидного комплекса обменно-поглощенным кальци¬
ем, так и по потребности в кальции;
сельскохозяйственное использование и особенно окультурива¬
ние способствуют усреднению реакции почвы, снижению гидро-
яи пиеской кислотности и резкому уменьшению количества под¬
вижного алюминия в не насыщенных основаниями кислых по-
415
чвах; в пахотном слое чернозема типичного гидролитическая кие»
лотность несколько повышается.
Четко проявляющаяся потребность пахотных почв в кальции
отражает специфическую особенность развития культурного П0Ч«
вообразования и указывает на исключительное значение кальцИЦ*
в этом процессе.
О влиянии сельскохозяйственного использования на некотО*
рые физико-химические и химические показатели зональных ТИ»
пов почв можно судить по данным табл. 62
Содержание валовых Si02, AI2O3, Fe203 в процессе окультурИ*
вания изменяется незначительно, сохраняя характерные соотнО»
шения для каждого зонального типа почв.
Динамика оксидов железа и алюминия, а также Si02 в процесЖ
окультуривания четко отражает влияние климата и генетический
особенностей почвы на культурный почвообразовательный про*
цесс. Так, для типичной красно-желтой ферраллитной почвы жар»
ких и влажных районов характерно резкое увеличение подвижных
Fe203 и А1203 в верхних горизонтах. В дерново-подзолистых ПО*
чвах сравнительно холодных и влажных районов при окультурив!*-
нии содержание подвижных оксидов алюминия в верхних гор№»
зонтах заметно уменьшается, количество подвижных Fe203 и SiOj,
практически не изменяется. Для черноземов типичных умеренно
теплых и среднеувлажненных районов характерны некоторое ув#*
личение содержания подвижных Fe203, А1203 и Si02, выравнив!»
ние почвенного профиля по содержанию подвижных Si02 и А120| ^
и одновременно дифференциация его по содержанию подвижны# *
Fe203 с максимумом в подпахотном слое и в верхнем переходном
горизонте.
В составе высокодисперсных минералов илистой фракции П0Ч1
под воздействием сельскохозяйственного использования происхО*
дят заметные изменения, отражающие зональные особенности
культурного почвообразования.
Сельскохозяйственное использование и окультуривание дер»
ново-подзолистой суглинистой почвы приводят к появление
монтмориллонита и к гидратации слюдистых минералов с обра*
зованием смешанослойной фазы гидрослюда — монтморилло*
нит. Увеличение содержания монтмориллонита и переходных •
смешанослойных фаз (гидрослюда — вермикулит, гидрослюда —>
монтмориллонит) характерно для чернозема и темно-каштано*
вой почвы. Эти изменения обусловливают повышение фикси»
рующей способности минеральной илистой части почвы и мо*
гут благоприятно влиять на оструктуривание почв при насы*-
щении их кальцием, в противном случае возможно появление
слитости.
В супесчаной дерново-подзолистой и в ферраллитной почвах
под воздействием окультуривания происходят интенсивное внут»
416
62. Влияние окультуривания почв на некоторые физико-химические и химические показатели верхних горизонтов зональных
£
п
PQ
х >>
г;
о о
а>
2
$ «и «
g 5 o'
« яО
§ ёсл
оо
-t И „
3 * л
о о со
Ы
U
л
I
—CN
o'o'o4
оо оо
t-^NOUO
а:
к
Л
ас
5 <L>
с?
«ii
rt> 03 ТО
t^CC
in
00*0’'
m tj-
оо*сГ
fN^(N fN
o' o~ o'
(NONO^
oCocToC
>ar
3
a:
a*
§ 4^°!.
2s —Г CN CN
5
8
a:
Ci,
ГЧПП
©"ocT
ГЧ —<
ООО*4
—<jOO^
oo‘o"
§
<50
о
=e
a
5
3
q
bi
I
OnCN 10
ГО ГП <N
X
X
<D
a.
p
ООО
ООО
cr
si
bo
S Й
E? О
>, О
« 3
о «
Л к о;
* X X
g Э Э
5 «S сз
I ^
5^
&§
с- о
* 3
о »
а « к
ххх
*33
add
JUG С
оо^оо ио
о"—Г—Г
чо onoo^
о" o'о"
(Nnn
о" о" о"
<NO О
"чГ гп го
a
I
5
S3
Г-^чо 40^
го го
гм
~ГооО
00 — <N
К
ей
К О
X ^
<и
сх
55 ed <d
t^CG
417
рипочвенное выветривание с образованием каолинита, а такяЦ
(для ферраллитных почв) дегидратация и кристаллизация гидрой
оксидов железа и алюминия. По нашим данным, характерны!!
показателем изменения илистой минеральной части почвы Пф
воздействием сельскохозяйственного использования, отражаю*
щим зональные особенности культурного почвообразования, Я|*
ляется отношение суммарного количества монтмориллонита, вер*
микулита и смешанослойных минералов (Ем) к содержанию Кй0«
линита (К), а также отношение содержания гидрослюды (Гс) к К|а
олиниту и к Ем, т. е. Ем : К; Гс : К и Гс : Ем (табл. 63). ЭТН
отношения можно рассматривать как показатели культурной
почвообразования, отражающие интенсивность и направленное!^
процессов реорганизации илистой минеральной части зональН|Щ
почв.
63. Влияние окультуривания почв на соотношения содержания высокодисперсны#1
минералов в верхних горизонтах зональных типов почв (по В. Д. Мухе)
Угодье
Гс К
Гс 2м
2м: К
Лес
Пашня освоенная
Пашня окультуренная
Залежь
Пашня окультуренная
Пашня высокоокультуренная
Дерново-среднеподзолистая почва
1.4 3,3
2,0 1,0
5.0 1,2
Чернозем типичный
5.5 1,6
5.0 1,2
5.0 1,2
0,4
2,0
4,0
3,5
4.0
4.0
Темно-каштановая почва
Целина 14,0 2,8 5,0
Пашня окультуренная 14,0 2,8 5,0
Пашня высокоокультуренная 13,0 2,2 6,0
Красно-желтая ферраллитная почва
Лес 0,8 4,0 0,2
Пашня освоенная 0,9 9,0 0,1
Перелог — — 0,1
Наиболее показательными, по нашему мнению, являются от*
ношения Ем : К и Гс : Ем, отражающие характер воздействия сель#
скохозяйственной культуры на процессы трансформации гидро»
слюд с образованием вермикулита, монтмориллонита и смеша»
нослойных минералов и зональную выраженность этих процессов»
Для дерново-среднеподзолистой супесчаной почвы характерно
резкое увеличение количества каолинита по сравнению с содер»
418
Фипием гидрослюд и смешанослойных минералов. Это свидетель-
wiнуг г об активно протекающих процессах внутрипочвенного вы-
и#финапия с образованием каолинита при сельскохозяйственном
Использовании дерново-подзолистых почв легкого гранулометри-
•Iickoi о состава и является их генетической особенностью.
И условиях тропического пояса сельскохозяйственное воздей-
VI икс приводит к интенсивной мобилизации почвенных резервов,
yi именному распаду первичных минералов, деградации и кристал-
минции гидроксидов железа и алюминия, что в целом неблагоп-
jMiHi iio сказывается на агрономических свойствах почв.
Агрофизические показатели. Под воздействием сельскохозяй-
VIнемного использования заметно уменьшается плотность почвы
И несколько увеличивается плотность твердой ее фазы, в ре-
ty и м ате общая скважность почв возрастает. Для всех исследуе¬
мых почв, кроме ферраллитных, уничтожение естественного рас¬
ти I сим юго покрова и распашка приводят к распылению почвен-
IMill массы. Окультуривание способствует улучшению структур¬
ное ш и физико-механических свойств почв главным образом
НI «а усиления фитобиологического процесса, увеличения обра-
101ШНИЯ в почве молодого гумуса и пополнения коллоидного
комплекса кальцием.
Га к им образом, изменения агрофизических свойств исследуе¬
мых почв непосредственно связаны с характером их использова¬
нии, интенсивностью развития возделываемых культур и клима¬
тическими особенностями зоны. Стабильного улучшения агрофи-
шмсских свойств почвы можно достичь только при помощи регу¬
лярного применения комплекса приемов по ее окультуриванию, в
«иноме которого должно быть пополнение почвы органическими
нршествами и активным кальцием, а для дерново-подзолистых
Ночи легкого гранулометрического состава также и минеральным
Ммистым материалом.
Общие закономерности и зональные отличия культурного почво-
oflpu «ования. Культурное почвообразование как единый естествен¬
но антропогенный процесс, с одной стороны, способствует сбли¬
жению различных типов почв, устранению генетических различий
м#жлу ними, с другой — сохраняет их зональные климатические
1Н!0(>С11Н0СТИ.
Ратличия в гидротермическом режиме зональных почв отража¬
ют основные зональные различия агроэкологических условий и не
Могут быть существенно изменены под воздействием человека,
Несмотря на гидромелиоративные мероприятия по влагонакопле-
IHMO. Естественно-антропогенный (культурный) процесс почвооб-
рйюнания, развиваясь в разных природных зонах с резко различа¬
вшимися гидротермическими режимами и неодинаковыми сезон-
11 1.1 ми ритмами вегетации растений, характеризуется четко выра¬
щенными зональными признаками. Зональные различия между
иуи.турными почвами отражают качество гумуса (величины С: N,
419
СГк •' СфК) и интенсивность микробиологических процессов, в меии
шей степени — физико-химические свойства, количество гумуса И
биопродуктивность. Различия в агрохимических свойствах и ПИ«
тательном режиме зональных почв значительно уменьшаются
под воздействием сельскохозяйственной культуры. Наиболее чеТ*
ко сближение почв в этом отношении при окультуривании rtpo*
слеживается по уровню и стабильности (буферное™) их эффвК»
тивного плодородия.
Например, урожайность зерна озимой пшеницы при окульту*
ривании достигла на дерново-среднеподзолистой почве 4,59 т/Г^
при обычном уровне 1,6—2, на черноземе типичном — 5,04, прМ
обычном уровне около 3,5, на темно-каштановой слабосолонцем*
той почве — 4,76, при обычном уровне 2,5—3 т/га. На окультурен*
ных дерново-подзолистых почвах и черноземах урожайность В09«
делываемых растений в неблагоприятные годы снижалась на 12**
18 %, а на неокультуренных — на 26—40 %.
Изменения, происходящие в почвах разных генетических ТИ«
пов под воздействием естественно-антропогенного (культурного^
почвообразования, имеют ряд общих закономерностей при четК0
выраженных зональных отличиях.
К общим закономерностям относятся:
резкое усиление микробиологической и ферментативной а К*
тивности, что непосредственно влияет на скорость и емкость бив*
логического круговорота веществ и энергии в агробиогеоценозе;»»
увеличение интенсивности процессов минерализации и транв»
формации органического вещества почвы, повышение степени
его разложения;
формирование более ценного в агрономическом понимании
гумуса, т. е. с более узким по сравнению с целинными аналогам!!
отношением C:N, С:Рорг и большим содержанием гумусовых кив*
лот и коллоидного активного гумуса; >
усиление трансформации минеральной илистой части почвы;
повышение насыщенности коллоидного комплекса почв оснО*
ваниями и усреднение реакции почвенного раствора;
проявление повышенной поглотительной способности пахоТ*
ных почв по отношению к кальцию, что связано, по-видимому, f
относительным увеличением содержания коллоидного активно^
гумуса, а также монтмориллонита, вермикулита и смсшанослоЙ»
ных минералов в почвах при окультуривании; ы
формирование питательного режима, отличающегося высокоЦ
интенсивностью биохимических процессов, высокой биодинШ»
мичностью и предопределяющего постоянное активное участЩ
человека
Зональные различия проявляются в уровне показателей (уро*
вень абсолютных величин), характеризующих почвы (содержант
гумуса и питательных веществ, общее количество микроорганЩ»
мов, величины отношений Сгк: Сфк, АГ: ПГ и др.), интенсивности
420
и\ и 1мсмения, относительной стабильности валового химического
» ос i лил и отношения SiCV R2O3 и др.
Клк отмечалось, сельскохозяйственное использование почв мо-
*е I приводить как к улучшению, так и к деградации их агрономи¬
ческих свойств, к повышению и к понижению почвенного плодо-
{Н1/И1Ч. Такая противоположность результатов свидетельствует о
|т пт I ии в пахотных почвах единого естественно-антропогенного
процесса почвообразования. Именно главная общая закономер¬
ность этого процесса — резкое усиление микробиологической и
ферментативной активности, интенсификации процессов мине-
(ппиплции и трансформации органического вещества почвы, вы-
жчривания и трансформации илистой минеральной части почвы —
приводит к таким результатам. Это парадокс культурного почво-
мПри ювания.
Мри вовлечении почвы в сельскохозяйственное производство
|н* ik ое увеличение интенсивности процессов биогеохимического
Ни к ил как бы изменяет ритм почвообразования — он ускоряется.
ТреЬуется постоянное поступление энергетического материала
(гиг же го органического вещества, богатых в химическом отноше¬
нии минералов). Отсутствие или недостаток энергетического ма-
ифилла компенсируется мобилизацией имеющихся резервов, что
при водит к истощению почв, к резкому снижению их плодоро¬
дии в любой природной зоне. Зональные особенности в данном
енучле проявляются лишь в интенсивности развития этого про-
нгссл и уровне снижения плодородия почвы. При постоянном no¬
il уп пении должного количества энергетического материала высо¬
ким интенсивность развития рассматриваемых процессов способ-
i'lMvcr улучшению питательного режима, обусловливая стабильное
повышение плодородия почвы.
25.3. ОКУЛЬТУРИВАНИЕ ПОЧВ
Основа стабильного, все возрастающего повышения почвенно¬
го плодородия — окультуривание почв. Именно процесс окуль¬
туривания, обусловливая повышение гумусированности, накопле¬
ние питательных элементов и увеличение степени их доступнос-
m растениям, улучшение агрофизических, физико-химических и
других свойств почвы, определяет повышение потенциального и
эффективного почвенного плодородия, увеличение его стабиль¬
ности.
Окультуривание почвы — это экологическая реорганизация по¬
мненного тела и изменение почвенных процессов соответственно
Апологическим особенностям главной группы возделываемых
сельскохозяйственных культур в целях стабильного увеличения их
урожайности на основе прогрессивного повышения почвенного
Плодородия.
421
Плодородие почвы (способность создавать необходимые JUfJt
жизнедеятельности растений условия, определяющие благопршЦи,
ные питательный, водно-воздушный, температурный и другие p|i
жимы) всегда отражает степень соответствия в системе почва т
растение, совершенство экологической системы.
Поскольку разные растения не одинаково могут использовМк
потенциальное плодородие почвы, окультуривание логически*
предопределяет: неоднозначное изменение важнейших агроноМ1|«
ческих свойств почв; установление оптимального взаимоотношв*
ния между почвой и главной экологической группой возделывав*
мых на ней растений; специализацию земледелия с учетом агрО*
экологических и экономических условий.
Приемы окультуривания включают те действия человека, KOTQ*
рые направлены не просто на увеличение урожайности KOHKpef*
ной сельскохозяйственной культуры, а одновременно и на СИ*,
бильное повышение почвенного плодородия. Например, приМ§»'
нение высоких доз жидкого аммиака даже на черноземах, обеспр*
чивая резкое увеличение урожайности удобряемой культуры,
ведет впоследствии к подщелачиванию, затем подкислению ПО*
чвы, разрушению структуры, заплыванию, образованию корки Щ
итоге — к снижению почвенного плодородия и урожайности по®*
ледующих культур севооборота. Однако правильное использоВ!»
ние этого удобрения (в оптимальных дозах, совместно с кальций»
содержащими соединениями и органическими удобрениями и т. Д,)
обусловливает увеличение урожайности (как в год действия, так И
в последействии), повышение плодородия почвы, улучшение 6J*
рономических свойств. >w
Подобное воздействие на почву оказывают многие минерал!*
ные удобрения. На слабоокультуренных почвах, особенно кислые
систематическое применение одних минеральных удобрений МО*
жет привести «к скрытому отрицательному» (по выражению Авдо»
нина) действию, т. е. после некоторого повышения урожайности
происходит ее резкое падение в связи с ухудшением свойств ПО*
чвы. Поэтому отдельные приемы окультуривания (внесение удоб*
рений, применение извести на кислых подзолистых или гипса HI
щелочных солонцовых почвах, орошение и др.) могут обеспечил
лишь нестабильное улучшение почвы и, как следствие, времени^!
увеличение урожайности и плодородия.
Для эффективного окультуривания почв и повышения их пло»
дородия необходимо проводить комплекс мероприятий.
Воздействуя на почву в процессе окультуривания, земледё#,
лец не только обеспечивает необходимые условия для получб»
ния стабильно высоких урожаев возделываемых растений, но И
формирует основу прогрессивного развития культурных экОт
логических систем, ландшафта в целом. Поэтому создание вЫ*
сокоплодородной почвы в современных условиях интенсивно*
го сельскохозяйственного производства требует комплексного
422
Природная (естественная) Культурная (естественно-
экосистема антропогенная) экосистема
Атмосфера
Литосфера
1*ис. 15. Схема взаимосвязи между различными ценозами (по В. Д. Мухе)
йп шсйствия одновременно на почвенный и растительный покро¬
ив! как на единое целое. Это возможно осуществить, преобразовав
тема парные ландшафты в высокопродуктивные регулируемые
йцюиедоценозы.
Л.'ропедоценоз — элемент территории, однородный в геоморфо-
тн пческом и гидротермическом отношении, единый по характеру
Ночиепного покрова и агроценоза (совокупность культурных рас-
liinttt за ротацию севооборота) с присущими им организмами и
режимами.
’ )то активный центр более общей агроэкологической системы —
йфобиогеоценоза (рис. 15).
Лгропедоценоз в сельскохозяйственном производстве выступа-
#1 как основная природно-производственная единица земледелия,
nficc почивающая наиболее рациональное, продуктивное сочета¬
ние иозделываемых культурных растений и почвы в соответствии
|| природными, агроэкологическими и хозяйственно-экономичес-
кнмм условиями каждой территории.
Культурный почвообразовательный процесс непосредственно
мшист на характер биологического круговорота веществ и энер-
I пн. способствует формированию качественно нового типа биоло-
мгкчжого круговорота — культурного, отличающегося высокой
скоростью и большой емкостью. Характерная геохимическая осо¬
423
бенность культурного ландшафта, по мнению Перельмана, состо*
ит в резком ускорении миграции атомов.
Вовлечение почв в сельскохозяйственное производство приМ"
дит к резкому увеличению интенсивности микробиологических N
ферментативных процессов, составляющих основу биологическ§*
го круговорота (табл. 64). При этом, как показали наши исследо*
вания, при обычном сельскохозяйственном использовании усилИ»
вается минерализация органического вещества почвы, а окульту*
ривание, способствуя еще более интенсивному развитию микрв»
биологических и ферментативных процессов, снижает интенсИ!»
ность минерализации.
64. Численность микроорганизмов в целинных и пахотных почвах, тыс/г почвы
(по Мишустину)
Почва
Угодье
Микробы
Бактерии
Споры
бактерий
Актино¬
мицеты
Тундрово-глеевая и
Целина
2140
2040
13
30
глее во-подзолистая
Пашня
4870
4750
27
84
Подзол и дерново-
Целина
1086
970
130
9
подзолистая
Пашня
2620
1800
430
790
Чернозем
Целина
3630
2300
750
130
Пашня
4533
2940
1000
1570
Каштановая
Целина
3482
2260
690
1200
Пашня
6660
4540
1680
2100
Бурые и
Целина
4490
2920
170
1550
серозем
Пашня
7378
4980
1470
2380
Для поддержания высокой интенсивности процессов биолог#*
ческого круговорота и почвообразования, определяющих развитИ!
почвенного плодородия и продуктивность агропедоценоза, особо!
внимание в комплексе мероприятий по окультуриванию почв СЛ1*
дует уделять травосеянию, применению органических удобрений
и кальцийсодержащих соединений. Именно молодое органичсв*
кое вещество и активный обменный кальций необходимы для бы*
строго развития культурного почвообразовательного процесс!*
увеличения скорости и емкости биологического круговорота, ПО*
вышения почвенного плодородия. *
Формирование почв — процесс биогеохимический, в котором
органическое вещество играет решающую роль. Непрерывный гу*
мусовый слой, или «гумосфера», как отмечает Ковда, — это нащ*
более активная часть природного почвенного покрова, определЛ*
ющая уровень и потенциальные возможности его плодородия*
Значение органического вещества для развития культурного поЧ*
вообразования трудно переоценить. Действие же кальцийсодер*
жащих соединений (гипса, извести, дефеката и др.) многогранн®
кальций активизирует полезную почвенную микрофлору, способ»
ствует образованию и закреплению гумуса в почве, улучшает в|
агрофизические свойства, положительно влияет на физиологичеО*
кое равновесие почвенного раствора и т. д.
424
Гипс, известь и другие кальцийсодержащие соединения, осо¬
бенно при их совместном использовании с органическими удоб¬
рениями, играют важную роль в коренном улучшении почв подзо¬
листого и солонцового ряда. Однако гипс и другие кальцийсодер-
*;пцие соединения значительно повышают эффективное плодоро¬
дие почв, не нуждающихся в химической мелиорации: черноземов,
ггрых лесных, бурых лесных и др. Положительное влияние каль-
IIiiiiсодержащих соединений наиболее сильно проявлялось при
пжмсстном внесении их с органическими удобрениями (навоз,
иерсгной-сыпец) и на унавоженных, хорошо гумусированных по-
чнлх. Так, сочетание гипса и органических удобрений на чернозе¬
мах типичных (мощных) в условиях лесостепи способствовало по-
ш.ппснию урожайности зерновых культур на 17—18 % в год внесе¬
нии и на 31—34 % в последействии.
Одна из основных причин положительного действия кальций-
годсржащих соединений заключается в резком усилении микро¬
биологической активности почв, т. е. активизации биохимических
процессов, для которых органическое вещество необходимо как
нюргетический материал.
Таким образом, пополнение пахотного слоя органическим ве¬
ществом и активным кальцием следует рассматривать как основу
окультуривания почв, повышения эффективности минеральных
удобрений и различных агроприемов, увеличения урожайности
ее п ьскохозяйственных культур.
Применение органических удобрений и кальцийсодержащих
гоединений позволяет активно влиять на интенсивность и на¬
ир; I иленность почвенных процессов, увеличивать скорость и ем¬
кость биологического круговорота, компенсируя потери органи¬
ческой массы и питательных элементов, отчуждаемых с урожаем.
Исходя из того, что культурный почвообразовательный про¬
цесс — это особый, генетически самостоятельный естественно-ан-
фопогенный процесс, обусловливающий формирование высоко¬
производительной культурной почвы, наиболее полно соответ-
етующей агроценозу и природно-экономическим условиям тер¬
ритории, а окультуривание почв —это изменение почвенных
процессов и экологическая реорганизация почвенного тела в со¬
ответствии с биологическими особенностями ведущей группы
подделываемых растений, выделение регулируемых высокопро¬
дуктивных агропедоценозов в качестве основной элементарной
природно-производственной единицы в земледелии следует рас-
емлтривать как одно из важнейших условий эффективного окуль-
|уривания почв и расширенного воспроизводства почвенного
имодородия.
В комплексе мероприятий по окультуриванию почв и стабиль¬
ному повышению их плодородия ведущим звеном можно считать
ппдание условий для высокой интенсивности процессов биологи¬
ческого круговорота и почвообразования путем применения орга¬
425
нических удобрений и кальцийсодержащих соединений на фоЩ
внесения минеральных удобрений, орошения и других агротехнф
ческих и мелиоративных приемов.
Контрольные вопросы и задания i,
1. Охарактеризуйте особенности современного почвообразования. 2. Что TftlM
естественно-антропогенный, или культурный, почвообразовательный процфН
3. Чем различаются естественный и культурный почвообразовательные проце$вщ|
4 Укажите общие закономерности культурного почвообразования. 5. Каковы 9*
нальные особенности культурного почвообразования? 6. В чем сущность окулЬШ
ривания почв9 7. Что такое агропедоценоз? 8. Какова роль органического вещрр
ства и кальция в процессах почвообразования и окультуривания почв?
Глава 26
ОЦЕНКА ПАХОТНЫХ ЗЕМЕЛЬ
•
Согласно основным принципам земельного законодательстЦ
(ст. 1. Земельного Кодекса) земля является основой жизнедеятел!*
ности человека, важнейшей составной частью природы и недви*
жимым имуществом. '
Под недвижимостью понимается участок земли, включая про*
странство над ним и содержимое недр, т. е. — это земля и все, ч|в
постоянно закреплено за ней. Как недвижимое имущество зеМ*
ля в рыночной экономике выступает в качестве товара, следов*»
тельно, возникает необходимость в ее оценке. Оценка — не само?
цель, она подчинена решению каких-либо конкретных задач. Т|«
кими задачами являются:
проведение государственной кадастровой оценки земель; *
экономическая оценка земли и формирование земельного рынК|{
определение пользовательской ценности (благ) земли, т. ^
экологическая оценка землепользования. "
Оценку сельскохозяйственных земель осуществляют согласнв
национальному законодательству. *
26.1. ПРАВОВЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА ОЦЕНКИ
Земли сельскохозяйственного назначения определены (ст. 77 Зо«
мельного Кодекса РФ) как земли, предназначенные для нужя
сельского хозяйства или уже предоставленные для этих целей. Это
важнейшая из всех категорий земель. Главной ее особенностью
является то, что земля здесь выступает в качестве основного сред«
ства производства продуктов питания, кормов для животных и сы«
рья для промышленности.
426
И состав земель сельскохозяйственного назначения входят уго-
и.ч, I'. е. участки земли с определенным хозяйственным использо-
импием: пашни, пастбища, залежи, сенокосы, многолетние насаж-
1юиия (сады, виноградники). Они представляют собой наиболее
ценную часть сельскохозяйственных земель. Далее, в состав зе¬
мель сельскохозяйственного назначения входят площади, занятые
(нп.скохозяйственными объектами, — фермами, токами, подъезд¬
ными путями, древесно-кустарниковой растительностью, замкну-
Iыми водоемами и прочим, что необходимо для ведения сельско¬
хозяйственного производства или для обеспечения защиты земель
or воздействия негативных природных, антропогенных, техноген¬
ных явлений. Кроме того, используемые для сельскохозяйствен¬
ных целей земли могут входить в состав земель лесного фонда, зе¬
мель поселений идр.
к'мли сельскохозяйственного назначения — наиболее ценная
категория земель. Они не только служат базисом для размещения
и х или иных объектов, но и являются средством производства,
in пользуют главное качество земли — плодородие. В зависимости
hi степени плодородия почв из состава земель сельскохозяйствен¬
ною назначения выделяют угодья с кадастровой оценкой выше
среднерайонного уровня и особо ценные в данном регионе про¬
дуктивные земли. Для таких земель установлен особый правовой
режим.
Установленный законодательством правовой режим земель
сельскохозяйственного назначения имеет целью не допускать
мыиедения из сельскохозяйственного оборота этих самых цен¬
ных земель, обеспечивать сохранение и увеличение их плодоро¬
дии и сочетании с наиболее эффективной хозяйственной эксп¬
луатацией.
Изъятие сельскохозяйственных угодий с кадастровой оценкой
мыте среднерайонного уровня с целью их предоставления для не¬
сельскохозяйственных нужд допускается лишь в исключительных
i мучаях. Отдельные участки продуктивных земель могут быть при-
шлнм особо ценными для данного региона. Это, в первую оче¬
редь, опытные поля и участки научно-исследовательских учрежде¬
ний и учебных заведений, земли природно-заповедного фонда,
историко-культурного назначения и других особо охраняемых
территорий. Изъятие таких земель не допускается.
И любом случае при изъятии земель сельскохозяйственного на-
шачения производят возмещение не только убытков, понесенных
и результате такого изъятия собственниками или пользователями
■»емли, но и потерь сельскохозяйственного производства в размере
с к>и мости освоения равновеликой площади новых земель.
Специфической чертой земель сельскохозяйственного назна¬
чения является то, что в результате проведенной реорганизации
колхозов и совхозов и приватизации их земель появилось право
I tibc i ценности граждан и юридических лиц не на отдельные зе¬
427
мельные участки, а на так называемые земельные доли, услонИО
рассчитанные в определенных единицах земельной площади.
Права собственника, арендатора, землепользователя по Ив*
пользованию сельскохозяйственных земель могут быть ограничу
ны в установленном законом порядке в целях создания необхоДЦ»
мых условий для развития отдельных отраслей народного хозяй*
ства, охраны окружающей природной среды, объектов истории N
культуры.
Особый, ограничительный режим землепользования вводят Щ
земельных участках вдоль транспортных магистралей, трубопрО*
водов, линий связи и электропередачи, вокруг промышленный
объектов, в пределах охранных зон заповедников, национальным
природных парков, зон санитарной охраны источников водоснабр
жения, водоохранных зон рек, озер, водохранилищ. ^
Главной обязанностью сельскохозяйственных землепользои!»
телей является использование земли по целевому назначению в
применением природоохранных земледельческих и мелиоратИ!»
ных приемов восстановления и повышения плодородия почв. Со»
ответственно, они должны осуществлять: рациональную организм
цию территории, защиту земель от ветровой и водной эрозии*
подтопления, заболачивания, вторичного засоления, иссушение,
уплотнения, загрязнения отходами производства и химическими
соединениями, защиту от заражения сельскохозяйственных уго»
дий карантинными вредителями и сорняками, зарастания кустар*
ником и мелколесьем, от любых явлений и процессов, снижаю*
щих плодородие почв. Кроме того, предприятия, организации Й
граждане, ведущие сельское хозяйство, обязаны выполнять ком№
леке мер по охране почв, водоемов, лесов и иной растительностЙ|
животного мира от вредного воздействия стихийных сил природы
и других факторов, ухудшающих состояние окружающей природ»
ной среды, причиняющих вред здоровью человека. Главная обйИ
занность землепользователя — не наносить ущерба (не приносит!
убытков) земле (почвенному плодородию).
Под убытками закон понимает расходы, которые потерпевший,
чье право нарушено, произвел или должен был произвести ДЛЯ
восстановления нарушенного права.
Расчет величины убытков возможен только на основании оце№
ки (кадастровой, экономической, экологической) сельскохозяй»
ственных земель.
Различают правомерно и неправомерно причиненные убытки»
Наиболее распространенный случай, когда пользователю земли
убытки причиняют правомерно, — это изъятие у него участка ПО
законному решению компетентных государственных органов ДЛЯ
государственных, муниципальных или общественных нужд (раз*
вития промышленности, строительства жилья и т.д.). Убытки воз¬
мещают ему независимо от того, на каком титуле (праве) он
пользуется земельным участком (праве собственности, праве по»
428
лишенного наследуемого владения, постоянного пользования,
мршды). Убытки не возмещают, если пользователь участка занял
по самовольно.
Возмещение убытков должно быть полным, т. е. не ограничен¬
ным какими-либо условиями, установленными законом, когда речь
идет о неправомерном причинении убытков (вреда) вследствие
i онершенного правонарушения. Возмещение убытков, включая
упущенную выгоду, производится теми, чья деятельность вызыва-
14 ограничение прав пользователей земли или ухудшение качества
их юмель.
Возмещению подлежат: стоимость плодово-ягодных, защитных
и иных многолетних насаждений, незавершенного производства;
убытки (затраты), вызываемые возникающими неудобствами зем¬
левладения и землепользования; убытки (затраты), необходимые
для восстановления ухудшенного качества земель; убытки (затра-
!ы), связанные с ограничением права пользователя земли; упу¬
щенная выгода.
Потери возмещают в размере стоимости освоения равновели¬
кой площади новых земель с учетом проведения на них мероприя-
|ип по окультуриванию и повышению плодородия почв до уровня
плодородия изымаемых земель (по кадастровой оценке).
Иод освоением новых земель (включая их окультуривание и
тжышение плодородия почв) понимают комплекс мероприятий
но организации новых хозяйств и вовлечению в сельскохозяй-
I I пенное использование земель, занятых кустарниками, малоцен¬
ными лесами, вырубками и другими несельскохозяйственными
уюдьями, путем проведения мелиоративных работ. Стоимость ос¬
мос* ния новых земель взамен изымаемых для несельскохозяйствен¬
ных нужд определяют исходя из нормативов, которые обеспечива¬
ют на осваиваемых землях и улучшаемых угодьях производство
сельскохозяйственной продукции в объеме не менее получаемого
на изымаемых земельных участках или ранее получаемого до сни¬
жения их качества.
Потери сельскохозяйственного производства могут произойти
и часто происходят от соседства с экологически небезопасным
производством. Поэтому предусматривают, что потери, вызван¬
ные ограничением использования или ухудшением качества сель¬
скохозяйственных угодий под влиянием деятельности предприя¬
тии, учреждений, организаций, определяются в процентах от нор¬
матива стоимости освоения новых земель пропорционально сни¬
жению качества сельскохозяйственных угодий (по кадастровой
опенке земель).
Для определения размера потерь используют планово-картог¬
рафические материалы, данные почвенных обследований, земель¬
ною кадастра и мониторинга земель.
Потери сельскохозяйственного производства не возмещают:
нрн добровольном отказе от земельного участка; при предоставле¬
429
нии земельных участков для строительства мелиоративных систем
на землях сельскохозяйственного назначения; при предоставлю
нии естественных кормовых угодий под строительство прудОВ
рыбных хозяйств, рыбопитомников, нерестово-выростных ХО»
зяйств и рыбоводных предприятий; при отводе земель под индИ*
видуальное жилищное строительство в границах населенных пун*
ктов; при изъятии или ограничении использования земель 9
случаях отнесения земельных участков в установленном законоДИ
тельством порядке к землям природоохранного, природно-запо*
ведного, оздоровительного, рекреационного и историко-культур*
ного назначения; при консервации деградированных сельскохв*
зяйственных угодий и земель, загрязненных токсичными Пр©*
мышленными отходами и радиоактивными веществами, в случаях»
если виновные в деградации угодий и загрязнении земель юриДИ»
ческие лица не установлены, а также если виновные лица свою
временно выполнили необходимые мероприятия по восстановлю
нию деградированных сельскохозяйственных угодий и реабилиЦ»
ции загрязненных земель.
26.2. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗЕМЕЛЬНЫЙ КАДАСТР
И КАДАСТРОВАЯ ОЦЕНКА ;
Государственный земельный кадастр — систематизированный СВОЙ
документированных сведений, получаемых в результате проведений
государственного кадастрового учета земельных участков о местопО»
ложении, целевом назначении и правовом положении земель. !'
Государственный земельный кадастр создается в целях инфор»
мационного обеспечения и содержит сведения о земельных участ»
ках, территориальных зонах, землях и границах территорий Роф»
сийской Федерации. ,
Деятельность по ведению государственного земельного кадаст*
ра осуществляется в соответствии со следующими принципами!
единство системы и технологии ведения кадастра на всей территв*
рии Российской Федерации; непрерывность внесения в кадастр
изменяющихся характеристик земельных участков; открытость
сведений кадастра; сопоставимость и совместимость сведений кЛ»
дастра со сведениями, содержащимися в иных кадастрах, реестраХ|
информационных ресурсах.
Документы государственного земельного кадастра подразде*
ляют на основные, вспомогательные и производные. К основ*
ным документам относятся Единый государственный реестр 30»
мель, кадастровые дела и дежурные кадастровые карты (планы),
К вспомогательным документам — книги учета документов, учо«
та выданных сведений и каталоги координат пунктов опорной
430
межевой сети. К производным — документы, содержащие переч¬
им земель, статистические отчеты, аналитические обзоры, про-
н июдные кадастровые карты (планы), иные справочные и ана-
шп ические материалы.
Для проведения кадастрового учета земельных участков ис¬
ки иьзуют Единый государственный реестр; это —описание и ин-
пимидуализация земельных участков, в результате чего каждый зе¬
мельный участок получает такие характеристики, которые позво¬
ни ют однозначно выделить его из других земельных участков и
пронести его качественную и экономическую оценки.
Земельный участок — часть поверхности земли (в том числе по-
иерхностный почвенный слой), границы которой описаны и удос-
нжерены в установленном порядке уполномоченным государ-
сшенным органом, а также все, что находится над и под поверх¬
ностью земельного участка, если иное не предусмотрено феде¬
ральными законами о недрах, об использовании воздушного
пространства и иными федеральными законами. Его местораспо¬
ложение — это характеристика участка по удаленности от пунктов
реализации сельскохозяйственной продукции и баз снабжения
промышленными товарами с учетом транспортных условий грузо¬
перевозок.
Земельно-оценочный район — часть территории, примерно одно¬
родная по почвенно-климатическим и экономическим условиям
сельскохозяйственного производства.
Важнейшим условием формирования земельного кадастра
являются определение качества сельскохозяйственных угодий
как производственного ресурса, а также характеристика зе¬
мельных участков по плодородию почв и технологическим
свойствам.
Интегральный показатель плодородия почвы. Бонитировка
почв (от лат.ЬопйаБ — доброкачественность) — это сравнитель¬
ная оценка природных свойств почвы, наиболее важных для
роста сельскохозяйственных культур. Бонитировку проводят
на основании урожайности и выражают в баллах. Цель бонити-
ронки — учет и группировка почв по природным свойствам,
плодородию, оценка их продуктивности для возделывания раз-
п им ных культур, совершенствования сельскохозяйственного про-
п июдства, специализации. Определение балла бонитета почв
нключает:
установление методами статистического анализа признаков и
свойств почв, существенно влияющих на их плодородие;
расчет средних физических значений отобранных признаков и
свойств почв;
пересчет на основе корреляционно-регрессивного анализа фи-
шческих значений признаков и свойств почв в зависимости от их
ниняния на урожайность сельскохозяйственных культур в отно¬
сительные величины — баллы;
431
расчет среднегеометрического балла по совокупности призна¬
ков и свойств по разновидностям (группам) почв;
расчет совокупного почвенного балла путем корректировки
среднегеометрического балла на негативные свойства, снижаю¬
щие плодородие почв (переувлажненность, эродированность, за¬
соленность и т. д.).
Для расчета балла бонитета учитывают свойства почв, связан¬
ные с продуктивностью сельскохозяйственных земель: содержа¬
ние физической глины, гумуса в верхнем (пахотном) горизонте,
мощность гумусового горизонта. Наибольшее значение показате¬
ля свойства почвы принимают за 100 баллов (ста баллами оцени¬
вается: 50 и 35—40 % содержания физической глины соответствен¬
но для почв степного и подзолистого типа почвообразования; со¬
держание гумуса 7 % и мощность гумусового горизонта, равная
50 см). Влияние кислотности (щелочности) на плодородие почв
или негативных свойств учитывают в виде поправочного коэффи¬
циента к совокупному баллу. Балл бонитета почвы представляет
собой выраженное в процентах отношение уровня плодородия
данной почвы для определенной сельскохозяйственной культуры
(группы культур) к уровню плодородия почвы, принятой за эта¬
лон (наиболее плодородной из аналогичных почв, оцениваемой в
100 баллов). Поэтому балл бонитета рассматриваемой почвы бу¬
дет возрастать лишь в том случае, если уровень ее плодородия по¬
вышается быстрее по сравнению с уровнем плодородия эталонной
почвы.
Изменение плодородия каждой конкретной почвы четко
отражает урожайная цена балла бонитета, которая представля¬
ет собой отношение урожайности определенной сельскохозяй¬
ственной культуры (группы культур) к баллу бонитета данной
почвы:
Цб = У/Б,
где У — урожайность, т/га (кг/га); Б — балл бонитета почвы.
При вычислении цены балла производят сопоставление мно¬
голетней (за последние 25-30 лет) урожайности зерновых в райо¬
нах с баллами бонитета почв. Бонитировку почвы проводят при
зональном уровне агротехники и интенсивности земледелия, ко¬
торые учитываются при оценке земель наряду с климатическими
условиями.
Балл бонитета земельного участка определяется взвешиванием
баллов бонитета почвенных разновидностей или оценочных групп
почв земельного участка на их площади.
Интегральный показатель технологических свойств объекта госу¬
дарственной кадастровой оценки. Это величина индекса техноло¬
432
гических свойств земельного участка, определяемого с учетом
илияния энергоемкости (измеряемой сопротивлением почвообра-
оатывающим орудиям); контурности, каменистости, рельефа, вы¬
соты над уровнем моря (для горных и предгорных зон) и других
технологических свойств на уровень затрат по возделыванию и
уборке (частично) сельскохозяйственной продукции.
Интегральный показатель технологических свойств оценки
рассчитывают по формуле
и Дэ*эп +(Дзт -ДзэНОО
Г~ Дзх^нп
Бнп=^Кк,
АР
где Дэ — энергоемкость почв; Бэп — оценка энергоемкости почв, балл; Дзт — техно¬
логические свойства земельных участков; Бнп — оценка благоприятности выпол¬
нения непахотных работ, балл; Бк — оценка контурности участков угодий, балл;
Кр, Кк — оценка соответственно рельефа и каменистости, коэффициенты.
При внутрихозяйственной оценке земель, в целях обеспечения
территориальной сопоставимости субъектов РФ, расчет индекса
осуществляют относительно эталонных условий — удаленность
нолей до 1 км, 100-балльные контурность и энергоемкость почв,
рельеф ровный, каменистость отсутствует.
Интегральный показатель местоположения объекта государ¬
ственной кадастровой оценки. Это величина эквивалентного рас¬
стояния в километрах до пункта реализации сельскохозяйствен¬
ной продукции и баз снабжения материально-техническими ре¬
сурсами, рассчитываемая с учетом объемов и классов грузов и ка¬
чества (групп) дорог. Объемы разнородных грузов переводят в
жвивалентные с помощью коэффициентов: зерно, картофель,
онощи — 1,00 (1-й класс груза — принимают за эквивалент); моло¬
ко, скот в живой массе —1,25 (2-й класс); шерсть—1,67 (3-й
класс). Объемы перевозимых грузов (т) в расчете на 1 га сельско¬
хозяйственных угодий определяют по фактическим данным (зе¬
мельно-оценочного района) за последние 3 года.
Эквивалентное расстояние от объекта оценки до пункта реали¬
зации продукции вычисляют как средневзвешенную величину из
объемов грузов, их класса и расстояний перевозки по разным
группам дорог.
Расстояние перевозки продукции (грузов) измеряют от цент¬
ральной усадьбы хозяйства до пункта реализации в одном направ¬
лении. Группировка дорог и коэффициенты их перевода к дороге
I - го класса (эквивалент) следующие: 1-я группа дорог — асфальти¬
рованные с твердым покрытием (1,00), 2-я группа — щебенчатые
(1,5), 3 группа — грунтовые дороги (2,5). Коэффициенты перевода
И t;iK. 277
433
отражают соотношение затрат на перевозку продукции по различ*
ным группам дорог.
Расчет баллов бонитета сельскохозяйственных угодий. Балл бо¬
нитета сельскохозяйственных угодий вычисляют на основе шкал
бонитетов почвенных разновидностей или групп почв и эксплика¬
ции почв объекта оценки.
Группировка почв — это объединение таксономических единиц
для конкретного целенаправленного совместного использования с
учетом природно-экологических и социально-экономических ус¬
ловий. Она необходима для обобщенного представления о харак¬
тере почвенного покрова определенных территорий.
Агропроизводственная группировка почв представляет собой
объединение видов и разновидностей почв в более крупные груп¬
пы по общности агрогенетических показателей, уровню плодоро¬
дия и характеру сельскохозяйственного использования. В соответ¬
ствии с масштабом обобщения и характером использования мате¬
риалов почвенного картографирования выделяют общероссийс¬
кую, региональные и хозяйственные агропроизводственные
группировки, в соответствии с целями использования территории
и характером возделываемых культур — комплексные (общие) и
специализированные (специальные) агропроизводственные груп-,
пировки почв. Общероссийскую агропроизводственную группи¬
ровку почв составляют для учета площадей почв по угодьям; груп¬
пы выделяют по сходству агрономических показателей и генети¬
ческих особенностей почв с учетом зональных и провинциальных
условий («Группы почв сельскохозяйственных угодий РФ». — М.:
Росземпроект, 1978).
Характеристику почв сельскохозяйственных угодий в границах
административного района, землевладения (землепользования)
проводят по агропроизводственным группам: картографически аг¬
рогруппы представлены в «Картограмме агропроизводственной)
группировки почв и рационального использования земель».
При объединении почв в агрогруппы используют два главных!
принципа: множество почвенных разновидностей должно быть
сведено в возможно меньшее число внутренне однородных групп;-
эти группы должны существенно различаться между собой в arpo-i
номическом отношении. Основу комплексных (общих) агропро-i
изводственных группировок почв составляют следующие показа¬
тели: генетическая близость группируемых почв, определяющая!
общность агропроизводственных характеристик; однородность'
геоморфологических и гидрологических условий залегания; сход¬
ство по гранулометрическому составу; однородность водных, воз¬
душных и тепловых свойств и режимов; близость показателей, оп¬
ределяющих питательный режим (содержание общее и подвиж¬
ных питательных веществ, реакция почвы и т. д.); однородности
физико-химических характеристик (pH, емкость поглощения, co-i
став обменно-поглощенных катионов, буферность и др.); сходство!
434
показателей, определяющих особенности обработки почв (мощ¬
ность верхнего генетического горизонта и строение почвенного
профиля, способность к образованию корки и заплыванию, сроки
спелости ит. д.); близость свойств, определяющих мелиоративные
иоздействия на почву; однородность развития эрозионных про¬
цессов; наличие в почве определенных фитотоксичных соедине¬
ний (количество и качество солей, количество закисных соедине¬
ний железа, подвижного алюминия и др.).
Специализированные (специальные) агропроизводственные
группировки и объединения почв по одному из признаков
(свойств) прямо или косвенно влияют на изменение почвенного
плодородия, определяют необходимость применения мелиоратив¬
ных мероприятий. Эти группировки позволяют выделить каче¬
ственно различные участки почвенного покрова для конкретных
мелиоративных воздействий. Выделяют четыре группы почв: улуч¬
шаемые агротехническими приемами; нуждающиеся в улучшении
«легкими» мелиорациями (известкование, гипсование, глинова-
ние и т.д.); требующие «тяжелых» мелиораций (осушение, про¬
мывка и др.); практически не мелиорируемые. Специализирован¬
ные агропроизводственные группировки почв характеризуют: эро-
дированность, заболоченность, засоленность, солонцеватость,
каменистость почв; их гранулометрический состав, кислотность,
игрохимические, физические, физико-химические, биохимические,
минералогические свойства, а также крутизну склонов, глубину
ылегания плотных пород и т. д.
26.3. СТОИМОСТНАЯ ОЦЕНКА ЗЕМЕЛЬ
Кадастровая оценка земель сельскохозяйственного назначения —
совокупность административных и технических мероприятий, на¬
правленных на определение стоимости земельных участков в гра¬
ницах административно-территориальных образований.
Цель оценки — определение кадастровой стоимости сельскохо¬
зяйственных угодий для обоснования земельного налога, аренд¬
ной платы и других платежей при сделках с земельными участка¬
ми.
Объектом оценки служат сельскохозяйственные угодья в гра¬
ницах субъектов РФ, административных районов, землевладений
(землепользований) юридических и физических лиц.
Предметом оценки является значение кадастровой стоимости
сельскохозяйственных угодий объектов оценки. Кадастровая сто¬
имость — капитализированный расчетный рентный доход.
Дифференциальный рентный доход, обусловленный плодоро¬
дием почв, вычисляют как разность между валовой оценочной
продукцией и ценой ее производства при средних технологичес¬
ких условиях в субъектах РФ и местоположении земель.
435
Валовая продукция определяется путем дифференциации ба-
зовой оценочной продуктивности по баллам бонитета. Часть зат*
рат, зависящая от уровня урожайности (расходы на перевозку уро-
жая от поля до складов хранения продукции, послеуборочную до¬
работку урожая, на полевые уборочные работы), дифференцирует*
ся пропорционально баллам бонитета почв. Оценочные затраты
на использование сельскохозяйственных угодий (руб/га) в зависи-
мости от балла бонитета почв определяют по формуле:
3 = 30-(l—Дзу) + ЗоДзу • >
А)
где 30 — базовые оценочные затраты на использование сельскохозяйственных уго*
дий, руб/га, Д у — доля затрат, обусловленных урожайностью, Б и Б0 — балл бони*
тета групп почв или разновидностей соответственно объекта оценки и сельскохо*
зяйственных угодий земельно-оценочного района.
Цена производства валовой продукции определяется умноже-
нием оценочных затрат на норматив. Окупаемость затрат, приня¬
тая при государственной кадастровой оценке сельскохозяйствен¬
ных угодий, составляет 1,07.
Рентный доход, обусловленный технологическими свойствами
сельскохозяйственных угодий (руб/га)
АРМ-30Н0Д„
1
и_
где 30 — индекс технологических свойств объекта оценки, Н0 — min коэффициент
рентабельности (1,07); Дэт—доля затрат, обусловленная технологическими свой*
ствами сельскохозяйственных угодий, И, И0 — индексы технологических свойст!
объекта оценки и сельскохозяйственных угодий земельно-оценочного района.
По мере отклонения индекса технологических свойств земель ОТ
среднего значения в большую сторону цена производства валовой
продукции возрастает и вследствие этого снижается рентный доход,
Дифференциальный рентный доход, обусловленный местопо¬
ложением объектов оценки, рассчитывают как разность между
стоимостью вне хозяйственных грузоперевозок при средних в зе¬
мельно-оценочном районе значениях удаленности и грузоемкости
земель и стоимостью грузоперевозок при индивидуальных пара¬
метрах местоположения объекта оценки.
Нормативную грузоемкость сельскохозяйственных угодий оп¬
ределяют делением общего объема реализованной сельскохозяй¬
ственной продукции, приобретенных материально-технических И
строительных грузов за последние три года (данные сводных годо¬
вых отчетов) на общую площадь сельскохозяйственных угодий.
Дифференциальный рентный доход объектов государственной ка¬
дастровой оценки (руб/га)
436
Р— (В — ЗН0) + АРр + ДРл/,
Iлс В — валовая продукция, обусловленная плодородием почв объекта оценки,
1>уб/га; 3 —затраты на использование объекта оценки при индивидуальной оце¬
ночной продуктивности и при среднем в субъекте РФ (земельно-оценочном рай¬
оне) индексе технологических свойств и местоположении земель, руб/га; Н0 —
минимально необходимый для воспроизводства нормативный коэффициент рен-
шбельности по отношению к затратам (#о=1,07); АРР, ДРМ —рентный доход,
обусловленный соответственно плодородием почв, технологическими свойствами
и местоположением объекта оценки, руб/га.
Для кадастровой оценки земель низкого качества и неудобного
местоположения, на которых дифференциальный рентный доход
отрицателен, устанавливают абсолютный рентный доход. Кадаст¬
ровая стоимость сельскохозяйственных угодий исчисляется умно¬
жением показателей расчетного рентного дохода объектов оценки
ма 33, так как срок капитализации рентного дохода принят рав¬
ным 33 годам.
26.4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКИ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
Экономическая оценка. Все основные экономические методы
оценки земель базируются на доходном, сравнительном и затрат¬
ном подходе.
Доходный подход. Возникает, когда покупатель согла¬
сен приобрести объект оценки и заплатить за него определенную
сумму, если он знает, что в дальнейшем на протяжении несколь¬
ких лет объект принесет ему доход или выгоду. Следовательно, се¬
годняшняя рыночная стоимость объекта определяется суммой тех
доходов или выгод, которые получит его владелец в будущем, что
и является основой для использования доходного подхода при
оценке земли.
На доходный подход опираются два наиболее распространен¬
ных метода: метод дисконтированных доходов и метод прямой ка¬
питализации.
Сравнительный подход. Возникает при условии су¬
ществования рынка земли, когда предлагается несколько анало-
1 гичиых объектов.
Метод базируется на принципе замещения, согласно которому
рациональный покупатель не заплатит за данный объект больше
стоимости доступного для покупки аналогичного объекта, облада¬
ющего такой же полезностью, как и данный объект. Поэтому цена
продажи аналогичных объектов служит исходной информацией
дня расчета стоимости данного объекта.
Затратный подход. Возникает, когда стоимость объек-
1л оценки определяется не только полезностью, но и предложени¬
ем подобных объектов на рынок. Но предложение есть тогда, ког¬
437
да стоимость объекта выше, чем затраты на его производство, т.е,
затраты на производство — главная составляющая оценки. Это по-»
зволяет оценить объект, который будет создан в соответствии с ин*
тересом покупателя. В результате возникает основа затратного под*
хода к оценке стоимости объектов. На основе затратного подходи
определяют стоимость воспроизводства почвенного плодородия.
Современная оценка земли — объекта купли-продажи включа¬
ет: идентификацию собственности; данные о регионе и ближай*
шем окружении; описание земельного участка; описание почв;
аэрофотоплан собственности; данные и описание построек и
улучшений; затратный подход; сравнительный подход, доходный
подход; согласование и окончательную оценку стоимости; базис¬
ные условия оценки.
Экологическая оценка. Это процесс систематического анализа
последствий намечаемой деятельности, а также учет результатов
анализа и консультаций при планировании, проектировании и
осуществлении данного вида деятельности.
Процесс экологической оценки включает: прогноз потенци¬
альных воздействий планируемой деятельности на окружающую
среду и оценку их значимости; консультации с заинтересованны¬
ми сторонами с целью поиска взаимоприемлемых решений; ис¬
пользование результатов оценки воздействий в процессе приня¬
тия решений, относящихся к намечаемой деятельности.
Экологическая оценка отвечает трем основным принципам:
превентивное™, комплексности и демократичности.
Принцип превентивности означает, что экологическую оценку
проводят до принятия основных решений по реализации намечае¬
мой деятельности, а также что ее результаты используют при вы¬
работке и принятии решений. Анализ последствий уже принятого
решения экологической оценкой не является
Принцип комплексности подразумевает совместное рассмотре¬
ние и учет факторов воздействия намечаемой деятельности и свя¬
занных с ними изменений во всех природных средах, а также в
социальной среде.
Принцип демократичности состоит в том, что для обеспечения
возможности участия заинтересованных сторон экологическая
оценка должна проводиться в соответствии с определенными пра¬
вилами, которые известны и понятны всем ее участникам.
Задача экологической оценки состоит в том, чтобы проследить,
насколько соблюдаются «стандарты и нормативы» для отдельных
компонентов природной среды, как природно-социальная систе¬
ма в целом отреагирует на воздействие намечаемой деятельности.
Предметом экологической оценки является воздействие намеча¬
емой деятельности на окружающую среду. Под воздействием здесь
понимают те изменения в окружающей среде, которые полностью
или частично являются результатом намечаемой деятельности.
Экологическая оценка рассматривает воздействие на окружаю-
438
iiivio среду с точки зрения их значимости для общества в целом,
о (дельных граждан и групп, которая в существенной мере обус-
нонлена именно социальными и экономическими положительны¬
ми последствиями. Экологическую оценку осуществляют поэтап¬
но на основании критериев, приведенных в таблице 65.
65. Основные параметры экологической оценки землепользования
Критерий оценки
Градация оценки
Балл
М,к штаб воздействия на
окружающую среду
OhbCKT воздействия
дологическая ситуация
Нил предотвращаемого
во (действия на окружа¬
ющую среду
Экологические аспекты
лсшельности, создающие
риски
Национальный: охватывает экономические 7
регионы или территорию субъекта РФ
Региональный крупный город, регион 5
Местный: район, село, муниципалитет 3
Локальный* зона поселения, поле, рабочий 1
участок
Безопасность населения: многолетнее загряз- 9
нение окружающей среды, вызывающее
статистически зарегистрированные показате¬
ли ухудшения состояния здоровья населе¬
ния, угроза жизнедеятельности
Здоровье населения: загрязнение окружаю- 6
щей среды, в результате которого возможно
ухудшение состояния здоровья населения
Отдельные природные компоненты, вод- 5
ные объекты, атмосферный воздух, почвы,
леса, биота и др.
Природные ресурсы земля, подземные и по- 3
верхностные воды, растительный и живот¬
ный мир, недра, атмосфера
Крайне неблагоприятная, состояние при- 8
родной среды по данным многолетних
наблюдений оценивается природоохранными
органами как чрезвычайное
Неблагоприятная: показатели состояния при- 5
родной среды или ее отдельных компонен¬
тов многократно превышают предельно до¬
пустимые величины
В целом благоприятная, но существуют от- 2
дельные источники загрязнения
Загрязнение поверхностных вод 5
Загрязнение подземных вод 5
Загрязнение атмосферного воздуха 7
Загрязнение опасными промышленными от- 5
ходами
Загрязнение почв 3
Шум, вибрация, запахи 1
Сверхнормативное загрязнение окружающей 5
среды
Аварийное загрязнение окружающей среды 7
Задержки в получении необходимых разре- 2
шений и лицензий
Задолженность по природоохранным пла- 2
тежам
Обязанности по выплатам компенсации 4
ущерба
439
Методика расчета экологической эффективности землеполь»
зования основана на определении прямого и косвенного эф*
фектов.
Под прямым экологическим эффектом подразумевают ожидав»
мые в результате землепользования изменения уровня воздеЙ-
ствия на окружающую среду, создаваемого деятельностью рас¬
сматриваемого хозяйственного объекта и приводящего к улуч¬
шению качества окружающей среды, условий проживания лю¬
дей и состояния их здоровья. Прямой экологический эффект
оценивают, исходя из достижения следующих возможных ре¬
зультатов:
ликвидация источников негативного воздействия на окружаю¬
щую среду;
уменьшение объемов выбросов и сбросов загрязняющих ве¬
ществ, образования отходов, снижение интенсивности других ви*
дов воздействия на окружающую среду;
снижение уровня опасности (токсичности) выбросов, сбросов
загрязняющих веществ или других видов отходов производства;
снижение (увеличение) потребления первичных природных ре¬
сурсов при производстве продукции;
выполнение международных обязательств РФ в сфере охраны
окружающей среды.
Косвенный экологический эффект ожидается в результате реали¬
зации, экологизации земледелия, направленного:
на производство продукции, способной заменить аналогичную
по своим потребительским свойствам и получаемую при суще¬
ствующей системе земледелия;
изменение баланса производства и потребления продукции
данного вида, соответствующих видов полуфабрикатов и анало¬
гичной заменяемой продукции;
снижение потребления природных ресурсов, изъятия земель,
выбросов вредных веществ и т.д. при использовании продукции,
производимой в рамках новой экологической системы земледе¬
лия, по сравнению с существующими системами.
Косвенный экологический эффект оценивают изменением по¬
казателей воздействия на окружающую среду в смежных произ¬
водствах (предприятиях), расположенных, как правило, на других „
площадках. Показатели прямого и косвенного эффектов анало¬
гичны по своей сути.
Полный экологический эффект определяют как степень сниже¬
ния (увеличения) загрязнения окружающей среды и расхода при- »
родных ресурсов, получаемую на территории внедрения новой си- *
стемы земледелия или землепользования (прямой экологический
эффект), а также дополнительным снижением (увеличением) тех¬
ногенной нагрузки на природную среду в смежных отраслях про¬
изводства (косвенный экологический эффект).
440
Контрольные вопросы и задания
I. Каковы особенности правового режима земель сельскохозяйственного на-
шичсния? 2. Каково содержание убытков, возмещаемых пользователям земли?
I.H каких случаях возмещают потери сельскохозяйственного производства? 4.
Чи> такое государственный земельный кадастр? Каковы принципы его ведения?
V И чем сущность и значение интегрального показателя плодородия почв? 6. В
чем сущность и значение интегрального показателя технологических свойств зе¬
мель? 7. В чем сущность и значение интегрального показателя местоположения
пОьскта оценки? 8 . Что такое бонитировка почв? 9. Укажите принципы построе¬
нии и агрономическое значение агропроизводственной группировки почв.
И). Рассчитайте урожайную цену балла (на примере хозяйства, района) бонитета
почны. 11. Назовите основные экономические методы оценки сельскохозяйствен¬
ных земель. 12. Перечислите основные параметры экологической оценки сельско-
so шйственных земель.
Глава 27
СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ И СЕВООБОРОТЫ
Ограниченность и незаменимость земельных ресурсов опреде¬
ляют необходимость эффективного их использования, с учетом
роста численности населения и непрерывного увеличения масш¬
табов производства. Земля одновременно выступает как всеобщее
средство производства и как базис для функционирования произ¬
водительных сил, что предполагает ее постоянное земледельчес¬
кое использование.
Объем земельных ресурсов страны по состоянию на 1998 г. пока¬
зан в таблице 66. Приведенные данные свидетельствуют, что в Рос¬
сии сосредоточена восьмая часть площади земельных ресурсов. Пло¬
щадь же земельных ресурсов на душу населения в нашей стране по¬
чти в 5 раз превышает мировую. Однако показатели землеобеспечен-
иости без сведений о качественном состоянии земель недостаточны.
66. Земельные ресурсы России
В том числе
к мольные ресурсы
Общая
общая площадь
из них
лесные
угодья
прочие
земли
площадь
сельскохозяйст¬
венных земель
пашня
луга,
пастбища
Всего земельных ресурсов
Россия, млн га
1709,8
178,6
117,8 60,8
595,0
936,2
% к итогу
100,0
10,4
65,9 31,1
34,8
54,8
% к мировым
12,8
3,8
8,0 1,9
14,3
20,8
Земельные ресурсы
на душу населения
Россия, га
11,54
1,20
0,79 0,41
4,02
6,32
Мировые, га
2,32
0,81
0,25 0,55
0,72
0,78
441
27.1. СТЕПЕНЬ ЗЕМЛЕДЕЛЬЧЕСКОГО
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЧВ
Понятие использования земельных ресурсов включает эколо¬
гические, социально-экономические и технологические аспекты,
Это означает, что технологии (способы) использования сельско¬
хозяйственных ресурсов должны обеспечить их высокую эконо¬
мическую эффективность, экологическую безопасность и воспро¬
изводство.
Данные таблицы 66 свидетельствуют, что из 1709,8 млн га об¬
щей площади страны сельскохозяйственные земли занимают все¬
го лишь 10,4 %, а наиболее интенсивно используемые и продук¬
тивные ресурсы: пашня — около 7 % , луга и пастбища — 3,6 %, в
то время как лесные угодья и прочие земли (в основном земли
несельскохозяйственного использования) занимают соответствен¬
но 34,8 и 54,8 %.
В составе сельскохозяйственных угодий на долю пашни прихо¬
дится 65,9 %, на долю сенокосов и пастбищ — 31,1 %. На пахотных
землях производят зерно, хлопок, возделывают сахарную свеклу,
технические культуры, картофель, овощи и др. Около 30 % пахот¬
ных земель занято кормовыми культурами, что свидетельствует о
низкой степени использования пашни и естественных сенокосов
и пастбищ.
В связи с ростом потребности в продуктах питания и сырья
для промышленности возникает проблема более продуктивного
использования пашни — уменьшения в структуре посевных пло¬
щадей доли кормовых культур и, следовательно, повышения
продуктивности естественных кормовых угодий, особенно если
учесть, что степные территории нашей страны с черноземными
почвами отличаются большой распаханностью. При средней по
стране распаханности земель, составляющей около 40 %, рас-
паханность в Поволжье, Центрально-Черноземной зоне состав¬
ляет 70—80 %. Здесь земельные резервы почти полностью ис¬
черпаны. Однако в районах, благоприятных для развития зем¬
леделия, площадь пашни может быть увеличена. Основные зе¬
мельные запасы для расширения пашни расположены в южно¬
таежной зоне. Это северо-западные, центральные районы При-
уралья и Сибири.
Эти земли в настоящее время заняты кустарниками, мелколе¬
сьем, болотами и заболоченными малопродуктивными почвами.
Раскорчевка и осушение, окультуривание их с применением дос¬
таточного количества минеральных и органических удобрений от¬
крывают большие возможности для расширения земледельческой
площади. Хотя почвы в этой зоне по своим природным свойствам
отличаются невысоким плодородием (дерново-подзолистые, под¬
золистые и др.), но с помощью мелиорации и удобрения можно
превратить их в высокопродуктивные угодья. Сборы зерновых
442
культур на уровне 3,0—3,5 т/ra, картофеля 20,0—25,0т/ra и т.д.
здесь вполне реальны.
Возможности расширения пахотных земель имеются также в
районах северной лесостепи в зоне широколиственных лесов, где
преобладают серые и бурые лесные почвы. Это земледельческие
районы Дальнего Востока, европейская и сибирская части лесо¬
степной зоны России.
Существенным резервом сохранения пашни для сельскохозяй¬
ственного использования является уменьшение отвода земель под
объекты хозяйственного назначения.
27.2. СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Система земледелия — комплекс взаимосвязанных агротехничес-
ких, мелиоративных и организационных мероприятий. Она явля¬
ется продуктом длительного исторического развития народов. С
развитием производительных сил и производственных отноше¬
ний, культурного и технического процесса системы земледелия
развивались и совершенствовались.
Системы земледелия отличаются друг от друга (классифициру¬
ются) по следующим признакам: степени использования земель¬
ных ресурсов, степени использования пашни, способу воспроиз¬
водства плодородия.
Степень использования земельных ресурсов определяется соотно¬
шением более продуктивных угодий (пашня) к менее продуктив¬
ным — сенокосам, пастбищам и т. д. Чем больше доля пашни, тем
выше степень использования земельных ресурсов.
Степень использования пашни определяется соотношением
более продуктивных культур (сахарной свеклы, картофеля
и др.) к менее продуктивным (травам, яровым зерновым и др.).
Чем выше удельный вес высокопродуктивных культур в струк¬
туре посевных площадей, тем выше степень использования
пашни.
Способ воспроизводства плодородия почв может быть естествен¬
ным (природным), без вмешательства человека, за счет трав, опада
и т. д., и антропогенным с учетом деятельности человека за счет
внесения различных видов органических, минеральных удобре¬
ний, применения мелиорации и т. д.
По названным признакам выделяют следующие типы систем
земледелия.
Примитивные (древние) системы земледелия. Соответствовали
крайне низкому уровню развития производительных сил обще¬
ства: первобытнообщинным, рабовладельческим и феодальным
отношениям. Интенсивность использования земли и пашни при
>том была очень низкой, а способ восстановления плодородия
почв — естественный. К этому типу систем относят виды: подсеч-
443
но-огневая, лесопольная (в лесных районах страны), залежная и
переложная (в степных районах страны). ,i
При подсечно-огневой и переложной системах посевы культур¬
ных растений на участках, освобожденных от леса и трав, прово»
дили в течение 6-10 лет. Затем, по мере истощения плодородия
почв, на этих участках прекращали посев культурных растений, не
них снова возвращались лес и степные травы на 25-30 лет.
При лесопольной и залежной системах земледелия прерывание
посева культурных растений сократилось с 25—30 до 8—15 лет.
Этот период называется залежью; он служил для естественного
воспроизводства плодородия почв.
Паровая система земледелия. Пришла на смену примитивным
системам. Она была шагом вперед и позволила в несколько (3—4)
раз расширить площади под посевами зерновых культур, повысить
интенсивность использования земли и пашни, увеличить производ¬
ство зерна. При ней возросла роль человека в воспроизводстве пло¬
дородия почв. В паровом поле у земледельца появилась большая
возможность бороться с сорняками, вносить навоз и т. д. Для этой
системы характерны следующие севообороты: двупольный: пар —
зерновые; трехпольный: пар — зерновые — зерновые; четырехполь¬
ный: пар — зерновые — зерновые — зерновые. Недостаток этой сис¬
темы в том, что она не создавала базы для животноводства, так как
кормовые культуры не включали в севооборот.
Многопольно-травяная система земледелия. Появилась с разви¬
тием паровой системы в районах с достаточным количеством
осадков и хорошо развитым животноводством. При этой системе
больше половины пахотных земель отводили под луга и выпа¬
сы. Примером такой системы может быть следующий севообо¬
рот: 1—6 — многолетние травы, 7 — лен, 8 — пар, 9 — озимая рожь,
10 — яровые, 11 — пар, 12 — озимая рожь, 13 — яровые, 14 — пар,
15 — озимая рожь. Недостатки этой системы — уменьшение произ¬
водства зерна и ее использование только в районах с достаточной
и устойчивой влажностью. В районах с более засушливым клима¬
том она не нашла применения.
Улучшенные зерновые системы земледелия. Возникли как ре¬
зультат совершенствования паровой и многопольно-травяной сис¬
тем. Примером такой системы может служить севооборот: 1 —
пар, 2 — озимые с подсевом клевера, 3 — клевер, 4 — яровые зер¬
новые. Многопольно-травяная система земледелия превращалась
в улучшенную зерновую за счет сокращения площади под много¬
летними травами и увеличения посева зерновых культур. В даль¬
нейшем чистые пары заменяли сидеральными и система земледе¬
лия становилась сидеральной, где сидераты полностью запахивали
на удобрения. Эту систему применяли в районах с бедными почва¬
ми и обилием осадков.
Травопольная система земледелия. Предложена академиком
В. Р. Вильямсом. Он рекомендовал объединить улучшенную зерно-
444
иую и многопольно-травяную системы применительно к двум ти¬
пам севооборотов: полевому и луговому. В полевой севооборот он
иключал два паровых трехполья и 2—4 поля многолетних трав, в
луговой севооборот — однолетние полевые культуры, что повыша-
1Ю его продуктивность. При этой системе земледелия создавалась
база для животноводства, повышалась урожайность возделывае¬
мых культур, возникали условия для воспроизводства плодородия.
Однако она нуждалась в достаточном количестве осадков, не учи-
1ывала многообразия почвенно-климатических условий.
Биологическая (альтернативная) система земледелия. Ее появле¬
ние связано с ухудшающейся эколого-экономической ситуацией в
юмледелии. Она основана на использовании элементов питания
растительного происхождения (навоз, сидераты, побочная нето-
нарная продукция), нехимических (биологических) средств защи-
I ы растений от вредителей, болезней и сорняков, щадящей обра¬
ботки и менее напряженных севооборотов.
Плодосменная система земледелия. Это интенсивная система,
при которой возделывание культур и воспроизводство плодородия
почвы осуществляют интенсивным методом (удобрения, агротех¬
ника). Примером плодосменной системы земледелия является
следующий севооборот: 1 — озимая пшеница, 2 — корнеплоды,
\ — ячмень с подсевом клевера, 4 — клевер. При этом в севооборо-
1с чередуются абсолютно разные по биологии и агротехнике куль-
I уры, что создает условия для более продуктивного использования
«лементов питания, влаги и борьбы с сорняками, вредителями и
болезнями.
Эта система обеспечила резкое повышение урожайности сельс¬
кохозяйственных культур, интенсивность использования земли и
пашни.
Промышленно-заводская (пропашная) система земледелия. При¬
шла на смену плодосменной. Это наиболее интенсивная и энерго¬
емкая система. В ней более 50 % пашни отводят под интенсивные
пропашные культуры. Она требует большого количества органи¬
ческих, минеральных удобрений и средств защиты растений, по-
»тому не получила широкого распространения.
Современные системы земледелия. Их отличительные особенно¬
сти—высокий научно-технический уровень, широкое примене¬
ние интенсивных севооборотов, высокопродуктивных культур и
сортов, прогрессивных способов обработки почвы, удобрений,
мер борьбы с сорняками, вредителями и болезнями, охрана почв и
окружающей среды от порчи и загрязнения, использование но¬
вейших техники и технологии полевых работ.
В различных почвенно-климатических зонах страны применя¬
ют следующие основные системы земледелия: зернопаровые, зер¬
нопропашные, зернопаропропашные, зернотравяные, плодосмен¬
ные, пропашные, биологические. Все они осуществляют почвоза¬
щитную и природоохранную роль.
445
Системы земледелия, которые в воспроизводстве плодородия
не ограничиваются естественными факторами, а предполагаю!
применение знаний, труда, капитала и за счет этого обеспечивают
максимальный уровень (приближающийся к уровню биоклимати-
ческого потенциала) производства продукции растениеводства,
называют интенсивными. Эти системы земледелия в настоящий
период характерны для земледелия нашей страны и всего мира.
Экстенсивные системы земледелия довольствовались низким
уровнем производства и целиком базировались на естественных
факторах воспроизводства плодородия.
Всякая система земледелия состоит из отдельных звеньев — со¬
ставных частей, каждая из которых решает свои, характерные
именно для этой цели земледелия задачи. Основными составными
частями системы земледелия являются: организация территории И
система севооборотов, система обработки почвы, система удобре¬
ния, система защиты растений, система мелиоративных и проти-
воэрозионных мероприятий, система семеноводства.
Каждая из этих составных частей, как и системы земледелия в
целом, изменяется в зависимости от почвенно-климатических ус¬
ловий, отражает их с учетом региональных особенностей.
Особенности системы земледелия лесной зоны. Главные направ¬
ления специализации сельского хозяйства этой зоны — молочное
и мясное скотоводство, промышленное птицеводство, производ¬
ство овощей, картофеля, льна-долгунца, плодов и ягод. Ведущие
зерновые культуры — озимая рожь, озимая пшеница, ячмень и
овес. Возделывают также яровую пшеницу, горох, вику. Среди
кормовых культур наибольшее значение имеют многолетние тра¬
вы.
Зона характеризуется невысоким уровнем распаханности, мел-
коконтурностью (средний размер участка часто не превышает 1 га)
и большим удельным весом естественных сенокосов и пастбищ.
В соответствии с почвенно-климатическими условиями и спе¬
циализацией сельского хозяйства система земледелия в этой зоне
решает следующие задачи:
обеспечение дальнейшей концентрации, специализации и ин¬
тенсификации сельского хозяйства и его растениеводческих от¬
раслей путем установления соответствующей структуры посевных
площадей, подбора более продуктивных культур и сортов; >
размещение сельскохозяйственных культур и сортов с учетом
их биологических особенностей и качества почв для получения
наивысшей продуктивности каждой возделываемой культуры и
максимальной производительности каждого участка земли при
наименьших затратах труда и средств на единицу продукции;
упорядочение землепользования и укрупнение массивов пахотных
земель;
повышение плодородия пахотных земель путем устранения из¬
лишней кислотности, обогащения органическим веществом и эле¬
446
ментами питания растений, устранения избыточного увлажнения
и временного недостатка влаги, улучшения физических свойств
почвы, предупреждения процессов водной эрозии, очищения по¬
пей от сорняков, возбудителей болезней и вредителей растений;
производительное использование богатых органическим веще¬
ством заболоченных и болотных почв путем их мелиорации, а так¬
же супесчаных и песчаных почв при помощи использования сиде¬
рации, компостов и т. д.;
повышение продуктивности естественных кормовых угодий
путем проведения мероприятий по поверхностному и коренному
их улучшению и устройства искусственных лугов и пастбищ.
Ведущие звенья системы земледелия этой зоны следующие:
система севооборотов, преимущественно с травосеянием или
посевом сидеральных культур, отвечающая установленной струк¬
туре посевных площадей и учитывающая почвенные и организа¬
ционно-хозяйственные условия;
система применения удобрений с известкованием почвы, соот-
петствующая требованиям культур и почвенным условиям каждо¬
го севооборота;
система обработки почвы, обеспечивающая ее окультуривание,
повышение плодородия;
система мелиоративных мероприятий по улучшению и исполь¬
зованию избыточно увлажненных, заболоченных, закустаренных
п завалуненных земель, песчаных почв;
мероприятия по предупреждению водной эрозии почв на эро-
зионно опасных участках;
меры борьбы с временными засухами, особенно в юго-восточ¬
ной части зоны.
К этим звеньям следует добавить общие для всех зон систему
мероприятий по борьбе с сорняками, болезнями и вредителями
культурных растений и систему семеноводства сельскохозяйствен¬
ных культур.
Особенности системы земледелия лесостепной зоны. В этой зоне
сосредоточены наиболее плодородные выщелоченные оподзолен-
пые и типичные черноземы, серые лесные почвы. Климат зоны
достаточно благоприятен.
Зона характеризуется высокой распаханностью земли (70 % и
более общей площади сельскохозяйственных угодий). Здесь со¬
средоточена большая часть посевов сахарной свеклы, конопли,
подсолнечника. Благоприятны условия для молочно-мясного ско¬
товодства и свиноводства.
Система земледелия зоны направлена на более полное исполь¬
зование природных условий и устранение причин, вызывающих
получение низких и неустойчивых урожаев. Основными задачами
се являются:
установление наиболее рациональной структуры посевных
площадей и сортового состава сельскохозяйственных культур с
447
учетом природных условий, необходимости интенсификации И
специализации растениеводства;
повышение плодородия почв путем внесения органических и
минеральных удобрений, кальцийсодержащих соединений, пра*
вильной обработки, борьбы с сорняками, болезнями и вредителя¬
ми сельскохозяйственных культур;
борьба с водной эрозией почв и повышение плодородия эроди¬
рованных земель;
борьба с засухой.
Основное содержание ведущих звеньев системы земледелия
этой зоны следующее:
система севооборотов должна иметь почвозащитную направ¬
ленность, поэтому должно преобладать дифференцированное ис¬
пользование пашни в севооборотах различного типа при контур¬
ной организации территории;
система применения удобрений должна быть направлена на
повышение плодородия старопахотных почв при помощи внесе¬
ния органических и минеральных удобрений, использования си-
деральных паров, посева бобовых культур и других приемов;
система обработки почвы должна способствовать регулирова¬
нию водного режима и преодолению вредных последствий засух,
предотвращению водной и ветровой эрозии. Основным содержа¬
нием этой системы является дифференцированная обработка по¬
чвы, предусматривающая чередование в севооборотах отвальной,
плоскорезной и мелкой обработок с учетом биологических осо¬
бенностей возделываемых культур и условий микрозон;
система мелиоративных мероприятий направлена прежде всего
на предохранение почв от водной и ветровой эрозии, борьбу с за¬
сухой и повышение плодородия эродированных почв, на корен¬
ное и поверхностное улучшение естественных кормовых угодий и
овражно-балочных земель, повышение роли почвозащитного ле¬
соразведения.
Особенности системы земледелия степной зоны. В этой зоне
распространены обыкновенные и южные черноземы, а также тем¬
но-каштановые почвы. Здесь сосредоточено производство зерна.
В июне — июле часто бывают засухи. При длительном отсутствии
осадков почва теряет весь запас доступной влаги, жизнедеятель¬
ность растений прекращается, и они погибают. Почвенной засухе
предшествует атмосферная, вызываемая низкой влажностью и вы¬
сокой температурой воздуха и сухими ветрами (суховеями).
Здесь выращивают яровую и озимую пшеницу, подсолнечник,
горчицу, кукурузу, однолетние и многолетние травы.
Важнейшая задача системы земледелия в степной зоне — созда¬
ние более благоприятного водного режима и преодоление вред¬
ных последствий засухи. Другая задача — предохранение почвы от
ветровой и водной эрозии и правильное использование эродиро¬
ванных земель.
448
Большое значение в повышении плодородия почв имеют уст¬
ранение их щелочности, правильное использование солонцеватых
и насоленных почв и борьба с засоренностью посевов.
В соответствии с природными условиями и специализацией
юмледелия ведущими звеньями системы земледелия в степной
юпе являются:
введение и освоение севооборотов зернового направления с чи¬
стыми парами на территориях, подверженных эрозии, почвоза¬
щитных севооборотов;
своевременная и тщательная обработка почвы, обеспечиваю¬
щая защиту ее от эрозии, максимальное накопление влаги, сохра¬
нение ее от потерь и наилучшее использование культурными рас-
юниями;
агролесомелиоративные мероприятия — создание полезащитных
приовражных и других лесных полос и насаждений для улучшения
микроклимата, регулирования водного режима и предотвращения
Фозии почвы;
регулирование стока, устройство водоемов и орошение на мес¬
том стоке;
система удобрения и мероприятий по улучшению солонцева-
1ых почв;
уничтожение сорняков в посевах и их проростков в почве,
ьорьба с болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур.
Большое разнообразие климатических и почвенных условий,
состава и соотношения возделываемых культур не позволяет
шесь, как и в других зонах, повсеместно применять какую-нибудь
одну систему земледелия. Элементы системы и сама система зем¬
леделия должны уточняться с учетом условий подзон, микрозон.
Особенности земледелия в полупустынях и пустынях. Земледелие
и пустынях и полупустынях ведется в очень жестких засушливых
условиях. Среди почв преобладают светло-каштановые и серо-бу¬
ры с, часто встречаются солончаки и солонцы.
сЗстрозасушливые зоны страны, где земледелие возможно только
при регулярном орошении, охватывают Прикаспийскую низмен¬
ность, включая Калмыкию и Астраханскую область. Хотя эти терри-
юрии и относят к полупустынным и пустынным, но там, где имеется
регулярное орошение, понятие «пустыня» теряет свое содержание.
1десь созданы богатейшие и процветающие оазисы, возделывают
хлопчатник, сады и виноградники, развито шелководство.
Для успешного земледелия в полупустынях и пустынях не¬
обходимо дальнейшее развитие орошения. Здесь целесообразно
подделывание наиболее ценных в хозяйственном отношении
культур в специальных и специализированных севооборотах. Си-
егема обработки почвы должна быть направлена на создание ус¬
ловий для эффективного использования элементов питания, вла-
1и, борьбу с сорными растениями, предотвращение эрозионных
процессов.
449
Система питания растений (система удобрения) должна обе0><
печить получение планируемых урожаев, сохранение и повыш§«
ние плодородия почв и исключить потери элементов питания. < *
Остальные составные части системы земледелия (защита расто
ний, семеноводство и др.) полупустынных и пустынных зон прак*
тически не отличаются от аналогичных в других зонах страны. <
27.3. ЗАВИСИМОСТЬ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ ОТ ХАРАКТЕРА
ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА
Для того чтобы обеспечить высокую эффективность использо¬
вания земельных ресурсов, и в первую очередь пашни, необходи»
мо знать характеристику этих угодий, почв и требования к ним
культур, планируемых для выращивания. На основании этого оп*
ределяют специализацию хозяйства, структуру посевных площа*
дей и систему севооборотов.
Характеристика почвенных и гидрологических условий должна
содержать: распределение почв с указанием их свойств, сведения о
рельефе, план размещения пахотных угодий, данные о проявле¬
нии эрозии, размеры и расположение сенокосов и пастбищ, оро¬
шаемых и осушенных земель, резервы их расширения, водные ис¬
точники и возможности их использования для различных целей.
Для разработки севооборотов особое значение имеет изучение
пахотных земель.
Все пахотные земли делят на несколько категорий, пользуясь
почвенной картой, картограммами и другими материалами круп¬
номасштабных почвенных исследований, сведениями об истории
земельных участков, их расположении по рельефу, удаленности от
хозяйственных центров и дорог, об урожайности сельскохозяй¬
ственных культур. К первой категории относят хорошо окульту¬
ренные почвы, пригодные для выращивания наиболее требова¬
тельных культур. Среднеокультуренные почвы нормального ув¬
лажнения относят ко второй категории. Земельные участки со
слабоокультуренными почвами, избыточного или недостаточного
увлажнения, требующие коренного улучшения, составляют тре¬
тью категорию. В особую категорию выделяют супесчаные и пес¬
чаные почвы, а также осушенные болотные почвы.
Такая группировка пахотных земель позволит правильно раз¬
местить наиболее ценные культуры в различных севооборотах на
территории хозяйства, района и даже региона.
Для разработки эффективного плана землепользования необ¬
ходимо знать состояние пахотных земель и дать оценку другим
угодьям. По общему плану землепользования с нанесенными на
нем границами всех земельных участков следует выявить недо¬
статки землепользования, в частности наличие мелких участков,
чересполосицу и т. д., и наметить меры по их устранению. Таки¬
450
ми мерами могут быть укрупнение участков пашни за счет рас¬
пашки расположенных между пашней непахотных земель, частич¬
ный перевод сельскохозяйственных угодий из одной категории в
другую.
В процессе изучения земельного фонда выявляют участки, тре¬
бующие осушения или орошения, их состояние, источники водо¬
снабжения, действующие очаги водной и ветровой эрозии, уточ¬
няют границы эродированных земель, рельеф и расположение по¬
лей. По данным обследования на карты наносят контуры разной
степени эродированных и эрозионно-опасных земель с целью
дифференцированного использования их в различных севооборо¬
тах. Кроме того, определяют состав растительности и продуктив¬
ность сельскохозяйственных сенокосов и пастбищ с целью улуч¬
шения их использования.
Собрав все перечисленные материалы, приступают к разработ¬
ке плана трансформации угодий — перевода менее ценных угодий
it более ценные. Например, перевод части пастбищ в пашню и т. д.
Только после этого с учетом знаний детального состояния по¬
чвенного покрова и особенностей возделываемых культур можно
разработать план высокоэффективной организации полевого хо-
1яйства, т. е. систему севооборотов — осуществить организацию
территории хозяйства.
27.4. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕРРИТОРИИ
Организация территории является началом направленного ис¬
пользования земельных ресурсов в сельскохозяйственном произ-
иодстве. Ее рассматривают как важное средство управления взаи¬
модействием между обществом и природой.
Организацию территории начинают с определения основного
направления работы хозяйства, его специализации. Затем присту¬
пают к составлению организационно-хозяйственного плана про¬
дуктивного использования земель и введения севооборотов. Этот
план осуществляют в виде проекта внутрихозяйственного землеус¬
тройства, которое проводят с целью создания благоприятных
организационно-территориальных и производственных условий
для рациональной организации производства в целом, лучшего
использования всех земель, внедрения научно обоснованных се¬
вооборотов, создания кормовой базы животноводства, для более
полного использования сельскохозяйственной техники и других
средств производства и, в конечном счете, для получения высоких
урожаев и повышения рентабельности хозяйства.
План организации территории является составной частью орга¬
низационно-хозяйственного плана и представляет собой систему
севооборотов в хозяйстве, отражает организацию полевого хозяй¬
ства и касается лишь пахотных земель.
451
Организация территории направлена на высокоэффективно!
использование почвы. Она должна обеспечить получение высокде
урожаев сельскохозяйственных культур, сохранение и восстанов¬
ление плодородия полей. Этого можно достичь, если на малопло*
дородных полях возделывать культуры, менее требовательные К
плодородию, но и меньше разрушающие почву, обеспечивающие
лучшую охрану и восстановление плодородия за счет щадящих
технологий (главным образом технологии обработки почвы) и ос»
тавляющие после себя больше органического вещества в виде по¬
жнивных и корневых остатков. И наоборот, на почвах с более вы¬
соким потенциальным плодородием возделывают культуры болев
урожайные и более требовательные к плодородию.
Все возделываемые культуры можно отнести к трем основным
группам: слабо снижающие урожайность при уменьшении плодо¬
родия почв — многолетние травы, горох, озимая рожь и др.; средне
снижающие урожайность — озимая пшеница, ячмень, овес, горохо¬
овсяная смесь и др.; сильно снижающие урожайность — сахарная
свекла, картофель, подсолнечник, кукуруза, просо, яровая пше¬
ница и др.
Первым принципом организации территории является дифферен¬
цированное использование пашни (с учетом плодородия и требова¬
тельности культур) в севооборотах различного типа. Это особенно
важно в условиях склонового земледелия, так как здесь кроме по¬
лучения высокой урожайности стоит задача защиты почвы от
смыва талыми и ливневыми водами. Возделываемые культуры по
этому признаку так же, как и по признаку отзывчивости на плодо¬
родие, делят на три группы. Культуры, менее требовательные к
плодородию (мало снижающие урожайность), лучше защищают
почву от эрозии, а культуры, высокотребовательные к плодоро¬
дию, и черный пар обладают очень низкими почвозащитными
свойствами.
Существующая практика еще, к сожалению, допускает введе¬
ние севооборотов и нарезку полей без учета пестроты плодоро¬
дия почв, рельефа местности, эродированности почв и биологи¬
ческих особенностей возделываемых культур. Это часто приво¬
дит к тому, что вследствие принятой ротации севооборота на по¬
лях с относительно большей крутизной склона размещают куль¬
туры, практически не защищающие почву от стоковых вод. Куль¬
туры, малотребовательные к плодородию почв, размещают на
высокоплодородных участках, а высокотребовательные — на ма¬
лоплодородных участках. В результате урожайность сахарной свек¬
лы при размещении ее на слабо-, средне- и сильносмытых по¬
чвах снижается по сравнению с несмытыми соответственно на
10-20, 60-70 и 85-90 %.
В то же время снижение урожайности менее требовательных к
плодородию культур, например многолетних трав, составляет со¬
ответственно 5—10, 10—15 и 25—40%, т. е. изменение характера
452
использования пашни позволит без дополнительных затрат суще¬
ственно повысить урожайность и защитить почву от эрозии.
Организация территории — это введение на ровных земельных
массивах первой категории, на не смытых склоновых землях кру¬
тизной до 3° севооборотов с максимальным насыщением пропаш-
мыми культурами и с чистым паром; на ровных земельных масси-
иах второй категории и на землях средней крутизны от 3 до 5° —
ннедение севооборотов, включающих зерновые, зернобобовые
культуры и многолетние травы с существенным преобладанием
юрновых культур; на ровных почвах третьей категории и склонах
крутизной более 5° — введение севооборотов с равным соотноше¬
нием зерновых культур и многолетних трав или с преобладанием
последних.
Важным элементом организации территории является размеще¬
ние линейных рубежей: границ полей, дорог, лесных полос и т. д.
11аправлены они на создание естественных условий защиты почв от
>розии и дефляции. Правильное размещение линейных рубежей
служит естественной преградой на пути водного и воздушного по¬
токов и, наоборот, неправильное — способствует развитию эрози¬
онных и дефляционных, т. е. деградационных процессов.
В практике сельского хозяйства существуют два способа разме¬
щения линейных рубежей — организации территории: прямоли¬
нейный (прямоугольный) и контурный.
Способ размещения рубежей — это организация линейных рубе¬
жей (границы полей, лесные полосы, дороги), располагающихся в
миде прямых линий, ограничивающих прямоугольные поля (при
прямолинейной организации), а также по линиям, приближен¬
ным к горизонталям, т. е. в каждой своей точке они расположены
поперек направления склона или близко к этому (при контурной
организации ).
Прямолинейная организация территории с прямоугольными по¬
лями севооборотов может эффективно защищать почву в равнин¬
ных районах проявления ветровой эрозии (дефляции) с обязатель¬
ным размещением длинных сторон поля поперек направления
преобладающих эрозионных ветров.
В условиях склонового земледелия наиболее целесообразной
организацией территории является контурная — размещение
длинных сторон полей по линиям, приближенным к горизонта¬
лям. В этом случае лесные полосы, располагаемые по границам
длинных сторон полей, дороги и т. д., будут размещаться поперек
склона, водного потока и служить важным противоэрозионным
средством.
Второй принцип организации территории состоит в необходи¬
мости размещения длинных сторон полей поперек господствующих
>1>озионных ветров в районах, подверженных дефляции, и по лини¬
ям, приближенным к горизонталям (поперек потока) в районах про¬
явления водной эрозии.
453
Третий принцип организации территории — ландшафтный. Oil
не только не нарушает исторически сложившиеся ландшафты,! А
наоборот, предусматривает их развитие в экологически целесооб»
разном, отвечающем особенностям возделываемых растений (t
природной среды направлении. t
Четвертый принцип организации территории — это создание ра»
циональных агропедоценозов. При этом принципе для каждого доста*
точно крупного и однородного самостоятельного элемента террито*
рии, с учетом производственной и экономической целесообразное»
ти, осуществляют подбор наиболее отвечающих данным условиям
сельскохозяйственных культур, технологии их возделывания, систе*
мы обработки и удобрения, мелиоративных мероприятий и т. д.
Изложенные принципы организации территории могут без до**
полнительных затрат обеспечить увеличение производства про»
дукции растениеводства на 10—15 % и сократить эрозионные про»
цессы в 2—3 раза.
27.5. СЕВООБОРОТЫ, ИХ ЗНАЧЕНИЕ
ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
Севооборотом называют научно обоснованное чередование
сельскохозяйственных культур и чистого пара во времени и в раз¬
мещении на полях. Различают понятия «севооборот» и «схема се¬
вооборота». Если указывают конкретные культуры (рожь, сахар¬
ная свекла и др.), то это севооборот, а если группы культур (ози¬
мые, пропашные и др.), то это схема севооборота. При одной схе¬
ме можно сформировать несколько севооборотов.
В основе севооборота лежит научно обоснованная структур*
посевных площадей, т. е. соотношение площадей под различными
сельскохозяйственными культурами и чистыми парами, выражен¬
ное в процентах к общей площади пашни.
Организационными структурами севооборота являются поле,
предшественник, звено, ротация, ротационная таблица.
Поле — это ограниченный участок пашни, используемый для
возделывания одной или нескольких, близких по биологии и тех¬
нологии возделывания сельскохозяйственных культур или содер¬
жащийся под чистым паром.
Предшественник — это культура, предшествующая основной,
После нее в севообороте размещают основную культуру. Основная
и предшествующая культуры могут меняться местами. В качестве
предшественников могут выступать пары чистые (поля, ничем не
занятые весь вегетационный период) и занятые (занятые рано¬
убираемыми культурами), а также непаровые предшественники. Па¬
ры чистые делят на черные — обрабатываемые осенью и ранние —
обрабатываемые весной. Различают пары сидеральные — это поля,
занятые культурой, запахиваемой на зеленое удобрение.
454
Звено — это часть севооборота, представленная двумя или боль¬
шим количеством полей, используемых под культуры, значитель¬
но различающиеся по биологии и технологии возделывания.
Ротация — время, в течение которого все культуры севооборота
или черный пар пройдут через одно поле или одна культура (или
мерный пар) пройдет по всем полям севооборота.
Ротационная таблица — это таблица, в которой приведена одна
или несколько ротаций севооборота.
По виду основной производимой растениеводческой продук¬
ции (зерно, технические культуры, корма, овощи и т.д.) севообо¬
роты делят на полевые, кормовые и специальные. Если кормовые
севообороты размещают вблизи ферм, их называют прифермски-
ми.
По соотношению групп культур, различающихся по биологи¬
ческим особенностям, технологии возделывания, влиянию на
плодородие почвы (зерновые и технические сплошного посева,
многолетние травы, зернобобовые, пропашные, а также чистые
пары) севообороты делят на зернопаровые, зернопаропропашные,
юрнотравяные, зернопропашные, зернотравяно-пропашные
(плодосменные), пропашные, травяно-пропашные, сидеральные,
травопольные. Тип и вид севооборота определяют по удельному
несу преобладающей группы культур.
Примерами полевых севооборотов, размещаемых на ровных
темлях первой категории и на склонах от 0 до 3°, могут служить
к’рнопропашной: 1 — черный пар, 2 — озимая пшеница, 3 — сахар¬
ная свекла, 4 —ячмень, 5 —крупяные культуры и плодосменный:
I — многолетние травы, 2 — озимые, 3 — пропашные, 4 — яровые
с подсевом многолетних трав.
На землях второй категории и на склонах от 3 до 5° могут раз¬
мещаться полевые зернотравяные севообороты: 1 — многолетние
травы, 2 — озимая пшеница, 3 — просо, 4 — ячмень с подсевом
трав.
На землях третьей категории и на склонах более 5° могут разме¬
таться травопольные (почвозащитные) севообороты: 1—3 — много¬
летние травы, 4 — озимые, 5 — яровые с подсевом многолетних
трав.
На характер севооборотов основное влияние оказывают при¬
родные условия зоны. Примерные схемы полевых севооборотов
для основных земледельческих зон России следующие.
1. Лесная зона: 1 — яровые зерновые (овес или ячмень) с подсе-
ном смеси многолетних трав (клевер с тимофеевкой), 2 — много¬
летние травы первого года пользования, 3 — многолетние травы
иторого года пользования, 4 — озимая рожь, 5 — лен-долгунец,
(> — картофель, 7 — корнеплоды + силосные.
В этом севообороте после многолетних трав второго года
пользования можно размещать озимые на зеленый корм + силос¬
ные, затем лен и т. д.
455
II. Лесостепная зона• 1 — пар занятый, 2 — озимые (преимуще¬
ственно озимая пшеница), 3 — сахарная свекла, 4 —ячмень, 5 —
горох, 6 — озимые, 7 — кукуруза (или подсолнечник) на силос,
8 — яровые зерновые, зернобобовые, крупяные.
В этом севообороте в восьмом поле можно размещать яровы§
зернобобовые с подсевом многолетних трав. Тогда в первом пол#
будут размещаться многолетние травы на укос. Далее схема сохра*
няется. - м
III. Степная зона: 1 — пар чистый, 2 — озимая пшеница, 3 — са*
харная свекла, 4 — ячмень, 5 — горох, 6 — озимая пшеница, 7 -*>
кукуруза на зерно, 8 — ячмень, 9 — подсолнечник на зерно.
Первые и вторые четырехпольные звенья приведенных севоо*>
боротов всех зон могут рассматриваться как самостоятельные се»
вообороты.
Различают севообороты специализированные и специальные/
Специализированные севообороты не требуют особых условий, они
лишь отражают культуру, на которой специализируется хозяйство
(свекловичные, льняные и др.). Специальные севообороты требуют
специальных условий. Например, рисовый севооборот требует аб¬
солютно выровненной поверхности поля для создания заполняем
мых водой чеков, участков.
Сельскохозяйственные культуры могут возделываться в севоо¬
бороте и вне его, т. е. на постоянном месте. Культуры, длительное
время (5—10 лет и более) возделываемые на постоянном месте,
называют монокультурами.
Севообороты играют важную роль в обеспечении высокой про¬
дуктивности и устойчивости земледелия.
1. Севооборот в связи с различной потребностью возделывае¬
мых культур в элементах питания и разной степенью участия их в
накоплении в почве биологического азота и органического веще-»
ства обеспечивает более продуктивное использование и восста¬
новление плодородия почвы.
2. При использовании севооборота улучшаются физические
свойства почвы, повышается ее устойчивость против эрозии. Это
объясняется различной мощностью, типом корневой системы И
особенностями возделываемых культур.
3. Севооборот обеспечивает более высокий уровень фитосани¬
тарного состояния полей и снижает засоренность почвы и посе¬
вов. Многие культуры при бессменном возделывании и даже при
частом их возвращении на прежнее поле сильно поражаются раз¬
личными болезнями, вызываемыми грибами, бактериями, вируса¬
ми. Например, озимая пшеница сильно поражается ржавчиной и
корневой гнилью, лен и конопля — фузариозом, картофель — фи¬
тофторой, подсолнечник — ложномучнистой росой и т. д. При че¬
редовании культур изменяется среда обитания болезнетворных
начал, что нередко приводит к их гибели.
Различные культуры и приемы их возделывания создают нео¬
456
динаковые условия для развития сорняков. Посевы озимых куль¬
тур при бессменном их возделывании сильно засоряются озимыми
и зимующими сорняками. Яровые же сорняки подавляются быст¬
рорастущими весной озимыми культурами. При повторных посе¬
вах яровых культур они засоряются яровыми сорняками, особенно
овсюгом, дикой редькой, щетинником и др. Озимые сорняки, на¬
против, легко уничтожаются зяблевой и предпосевной обработкой
почвы. Таким образом, при чередовании озимых и яровых культур
создаются неблагоприятные условия для обеих групп сорняков.
Еще большее значение в борьбе с сорняками имеет введение в се¬
вооборот пропашных культур.
4. Севооборот обеспечивает более высокую урожайность возде¬
лываемых в нем сельскохозяйственных культур и большую рента¬
бельность отрасли.
5. В условиях недостатка минеральных удобрений или при не¬
обходимости уменьшения их применения с целью производства
экологически чистой продукции севооборот позволяет резко сни¬
зить затраты химических элементов питания (минеральных удоб¬
рений) без снижения урожайности сельскохозяйственных культур.
При недостатке или полном отсутствии минеральных удобрений
потребность в элементах питания можно полностью компенсиро¬
вать за счет зеленых удобрений и частично навоза.
В условиях устойчивого земледелия первостепенную роль игра¬
ет почвозащитная функция севооборота.
Разработку севооборота начинают с изучения спроса на рас¬
тениеводческую продукцию. Затем с учетом почвенно-климати¬
ческих условий и местоположения хозяйства определяют его
специализацию (какой культуре следует придавать первосте¬
пенное значение). После этого определяют, какое количество
растениеводческой продукции необходимо произвести для реа¬
лизации ее внутри хозяйства и за его пределами. Учитывая нор¬
мы высева, определяют необходимые площади посева культур.
По этим площадям, принимая во внимание биологические осо¬
бенности культур, определяют их предшественники, формиру¬
ют севооборот, не допуская размещения одинаковых по биоло¬
гическим особенностям и технологии возделывания культур
друг за другом. В одном поле размещают только однородные
культуры. Площади полей севооборота не должны отличаться
друг от друга более чем на 5 %. Наряду с севооборотом разраба¬
тывают систему удобрения полей, системы обработки почвы,
защиты растений и др.
После подготовки всей документации на план землепользова¬
ния наносят контуры полей, составляют план перехода от старого
севооборота к новому, ротационные таблицы, переносят границы
полей в натуру — нарезают плугом границы полей, устанавливают
столбы. После перенесения всего намеченного в натуру севообо¬
рот признают введенным. Освоенным же он считается только тогда,
457
когда все культуры будут размещаться по предусмотренным пред»
шественникам и все мероприятия будут осуществлены.
Для определения качества работы по освоению (разработке)
севооборотов проводят оценку старого и нового севооборотов,
Оценку осуществляют по следующим основным результатам: вы«
ходу основной продукции, воспроизводству плодородия, эффек*
тивности защиты почв от эрозии, засоренности посевов, эконо»
мическим, энергетическим и экологическим показателям. Для
оценки используют специальные методики и методические ука¬
зания.
Контрольные вопросы и задания
1 Каково значение земельных ресурсов в развитии сельскохозяйственного
производства9 2. Объясните необходимость рационального использования и со•
хранения земельных ресурсов 3. В чем взаимосвязь почвы, климата и системы
земледелия? 4 Чем характеризуется степень земледельческого использования
почв9 5 Дайте характеристику системы земледелия 6. В чем состоят зональные
особенности системы земледелия9 7 Что такое севооборот9 Сформулируйте зада¬
чи севооборота. 8. Дайте определение полю, звену, ротации севооборота. 9 Как
изменяется характер землепользования в зависимости от почвенного покрова?
10 Назовите принципы организации территории. 11 Дайте характеристику пря¬
моугольному и контурному размещению линейных рубежей
Глава 28
СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
•
Обработка почвы — одна из важнейших составных частей сис¬
темы земледелия. Она во многом определяет уровень урожайности
сельскохозяйственных культур, сохранение и восстановление пло¬
дородия почв, экологическую ситуацию территории. Механичес¬
кая обработка почвы — это воздействие на нее рабочими органами
машин и орудий с целью создания оптимальных условий для жиз¬
ни сельскохозяйственных растений, повышения плодородия по¬
чвы и защиты ее от водной и ветровой эрозии. Обработка почвы
должна применяться в строгом соответствии со свойствами почвы
и климатическими условиями.
28.1. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ И ЗАДАЧИ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
Обработка почвы, влияя на агрофизические, агрохимические и
биологические показатели почвы, существенно изменяет обеспе¬
ченность растений влагой и элементами минерального питания,
ускоряет или замедляет процессы эрозии.
458
Научной основой обработки почвы является физика почвы —
паука о гранулометрическом составе и агрофизических свойствах
почвы.
Обработка изменяет агрофизические свойства почвы, а это, в
спою очередь, создает необходимые для развития растений усло¬
вия и формирует продуктивность сельскохозяйственных растений.
При правильной обработке почва должна приобретать благо¬
приятные для растений структурное состояние и строение. При
оптимальной для возделываемых культур плотности пахотною
слоя в почве улучшаются водо- и воздухообеспеченность, акт ци¬
тируется газообмен воздуха почвы с атмосферой. В результаю в
почву поступает больше кислорода и выделяется из нее диоксид
углерода, изменяются тепловые, водные свойства и биологические
процессы.
После обработки через некоторое время почва приобретает оп¬
ределенную плотность, которая остается более или менее посто¬
янной (равновесная плотность). Равновесная плотность почвы —
это плотность длительно не обрабатываемой почвы. У разных ти¬
пов почв она неодинаковая, присущая только данной почве.
Равновесная плотность редко соответствует оптимальной (для
возделываемых растений) плотности. Поэтому основная задача
обработки почвы — привести в соответствие равновесную и опти¬
мальную плотность. Регулирование равновесной плотности при
обработке почвы влияет на ее режимы и свойства почвы и, следо¬
нательно, на урожайность сельскохозяйственных культур.
Качество обработки почвы зависит от ее технологических
свойств: связности, пластичности, липкости.
При обработке важно выбрать срок оптимальной влажности,
при котором почва без больших усилий хорошо крошится и не
прилипает к орудиям обработки. Эти срок и влажность определя¬
ют особое состояние почвы, называемое физической спелостью. В
состоянии физической спелости почвы достигается лучшее каче¬
ство обработки, создаются благоприятные условия для формиро¬
вания урожая, меньше тяговые усилия и общие затраты на обра¬
ботку почвы и возделывание сельскохозяйственных культур.
Обработка почвы является основой земледелия и решает следу¬
ющие задачи:
максимальное накопление и сохранение влаги, регулирование
пищевого, водного и воздушного режимов почвы;
предотвращение или значительное сокращение эрозии;
борьба с сорняками, вредителями и возбудителями болезней
сельскохозяйственных культур;
придание почве физического сложения, благоприятного для за¬
делки семян и развития сельскохозяйственных культур;
повышение плодородия почвы путем регулирования процессов
разложения и накопления органического вещества при бездефи¬
цитном балансе гумуса.
459
Значимость задач, решаемых обработкой почвы, изменяется N
зависимости от типа и окультуренности почв, климатических осо¬
бенностей и специализации сельскохозяйственного производства,
Химизация сельскохозяйственного производства несколько умень*
шает значение обработки почвы для мобилизации питательных ве«
ществ, борьбы с сорняками, вредителями и болезнями. ОднакО
роль обработки почвы в предотвращении эрозионных процессов}
замедлении темпов минерализации гумуса и создании условий для
воспроизводства почвенного плодородия остается ведущей.
28.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ, СПОСОБЫ,
ПРИЕМЫ И СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
Технологические операции. Это часть технологического процес¬
са обработки почвы. Основные технологические операции: обора¬
чивание, рыхление, крошение, перемешивание, уплотнение, вы¬
равнивание почвы, создание микрорельефа, подрезание обраба¬
тываемого слоя почвы, измельчение культурных и сорных расте¬
ний, сохранение стерни, заделка стерни и удобрений и др.
Оборачивание обрабатываемого слоя почвы — взаимное переме¬
щение слоев или горизонтов обрабатываемой почвы в вертикаль¬
ном направлении с целью заделки в почву подземных остатков ра¬
стений, удобрений, семян сорняков, зачатков болезней, вредите¬
лей сельскохозяйственных культур и т. д.
Рыхление почвы — изменение взаимного расположения почвен¬
ных отдельностей для увеличения объема почвы, ее пористости.
Крошение почвы — уменьшение размеров почвенных отдельнос¬
тей, разделение всей массы обрабатываемого слоя почвы на более
мелкие отдельности.
Перемешивание почвы — изменение взаимного расположения
почвенных отдельностей с целью создания более однородного об¬
рабатываемого слоя.
Уплотнение почвы — изменение взаимного расположения по¬
чвенных отдельностей для уменьшения пористости почвы.
Выравнивание почвы — устранение неровностей на поверхности
почвы с целью уменьшения контакта почвы с атмосферой и созда¬
ния благоприятных условий для посева, ухода за посевами и убор¬
ки урожая.
Создание микрорельефа — создание на поверхности почвы не¬
ровностей с целью накопления или отвода воды (в зависимости от
зоны), регулирования теплового, воздушного и питательного ре¬
жимов.
Подрезание обрабатываемого слоя почвы — отделение обрабаты¬
ваемого слоя почвы от нижних необрабатываемых слоев с целью
улучшения качества обработки, снижения тягового сопротивле¬
ния и более полного уничтожения сорняков.
460
Измельчение культурных и сорных растений — расчленение стеб¬
лей культурных и сорных растений на мелкие отрезки с целью
улучшения качества заделки их или мульчирования ими поверх¬
ности почвы.
Сохранение стерни на поверхности почвы — полное или частич¬
ное сохранение на поверхности почвы стерни и растительных ос¬
татков культурных и сорных растений с целью обеспечения защи¬
ты почвы от эрозии. Достигается при подрезании обрабатываемо¬
го слоя почвы без его оборачивания.
Способы механической обработки почвы. Это характер и степень
воздействия рабочими органами почвообрабатывающих орудий и
машин на изменение профиля (сложение), генетическую и антро¬
пологическую разнокачественность обрабатываемого слоя почвы в
вертикальном направлении. Существует несколько способов об¬
работки почвы.
Безотвальный способ. Это воздействие рабочими
органами почвообрабатывающих орудий и машин на почву без из¬
менения расположения генетических горизонтов и дифференциа¬
ции обрабатываемого слоя по плодородию в вертикальном на¬
правлении. Осуществляется с целью рыхления или уплотнения
почвы, подрезания подземных и сохранения надземных органов
растений и их частей (стерни) на поверхности почвы. Безотваль¬
ный способ обработки почвы может выполняться плугами со сня¬
тыми отвалами, плоскорезами, плугами «параплау», чизелями и
другими орудиями, не производящими оборачивания обрабатыва¬
емого слоя почвы.
Отвальный способ. Это воздействие рабочими органа¬
ми почвообрабатывающих орудий и машин на почву с полным
или частичным оборачиванием обрабатываемого слоя. Осуществ¬
ляется с целью изменения местоположения разнокачественных
слоев или генетических горизонтов почвы в вертикальном направ¬
лении в сочетании с усиленным рыхлением и перемешиванием
почвы, подрезанием подземных и заделкой надземных органов ра¬
стений и удобрений в почву. Отвальный способ обработки почвы
выполняют плугами различных марок. Он называется вспашкой.
Отвальная обработка почвы (вспашка) обусловливает опти¬
мальное сложение почвы, активизирует микробиологическую дея¬
тельность, способствует формированию благоприятных для расте¬
ний водного, воздушного и пищевого режимов, создает условия
для качественного посева семян и т. д. На отвальную обработку
почвы приходится около 40 % энергетических и 25 % трудовых
затрат от всего объема работ по возделыванию и уборке сельскохо¬
зяйственных культур.
Роторный способ. Это воздействие на почву вращаю¬
щимися рабочими органами почвообрабатывающих орудий с це¬
лью устранения дифференциации обрабатываемого слоя по сло¬
жению и плодородию активным крошением и тщательным пере¬
461
мешиванием почвы, растительных остатков и удобрений с образо¬
ванием гомогенного (однородного) слоя почвы.
Комбинированные способы. Это различные сочета¬
ния по горизонтам и слоям почвы, а также по срокам осуществле¬
ния безотвального, отвального и роторного способов обработки
почвы.
В настоящее время в сельскохозяйственной практике применя¬
ют два основных, принципиально разных способа обработки по¬
чвы: отвальный и безотвальный.
Использование того или иного способа обработки обусловлено
поставленными задачами, климатическими условиями, типом по¬
чвы, степенью ее окультуренности и деградации, требованиями
возделываемых культур и т. д.
Приемы механической обработки почвы. Это однократное воз¬
действие на почву различными почвообрабатывающими орудиями
и машинами тем или иным способом с целью осуществления од¬
ной или нескольких технологических операций на определенную
глубину.
Обработка почвы в зависимости от ее глубины бывает поверх¬
ностной, мелкой, обычной (средней), глубокой и сверхглубокой.
Приемы поверхностной обработки почвы — механическое воз¬
действие почвообрабатывающими орудиями и машинами на по¬
верхность почвы и нижележащие слои до 8 см: прикатывание, бо¬
ронование, дискование, лущение жнивья (стерни), шлейфование,
букетировка (прореживание всходов сахарной свеклы), малование
(выравнивание поверхности почвы).
Приемы мелкой обработки почвы — механическое воздействие
почвообрабатывающими орудиями и машинами на поверхность
почвы и нижележащие слои до 14см: культивация, дискование,
бороздование, лункование, окучивание, комбинированная агре¬
гатная обработка.
Приемы обычной (средней) обработки почвы — воздействие поч¬
вообрабатывающими машинами и орудиями на почву в пределах
старопахотного или вновь обрабатываемого слоя на глубину 15-25
см: вспашка, безотвальное (плоскорезное) рыхление.
Приемы глубокой обработки почвы — периодическое воздей¬
ствие почвообрабатывающими орудиями и машинами на почву с
целью увеличения мощности обрабатываемого слоя на глубину
25—30 см: вспашка с припахиванием нижележащей почвы, безот¬
вальная обработка плугами Мальцева, плоскорезная обработка,
щелевание, кротование, вспашка плугами с почвоуглубителями,
вспашка плугами с вырезными корпусами, комбинированная аг¬
регатная обработка, ступенчатая разноглубинная вспашка.
Приемы сверхглубокой обработки почвы — это периодическое
воздействие на почву специальными почвообрабатывающими
орудиями и машинами с целью коренного изменения генетичес¬
кого сложения почвы с взаимным перемещением слоев и горизон-
462
iob в вертикальном направлении на глубину более 35 см. Они
иключают: плантажную двухслойную и трехслойную вспашку.
Системы обработки почвы. Приемы обработки почвы, выполня¬
емые различными способами, во взаимосвязи и в определенной
последовательности и объединенные в группы для решения крат¬
ковременных (сезонных, например перед посевом) или долговре¬
менных (например, в севообороте в целом) задач, представляют
собой системы обработки почвы.
В качестве сезонных систем обработки почвы можно выделить
системы основной, предпосевной и в период ухода за растениями
обработок.
Основная обработка почвы — это первая наиболее глубокая об¬
работка, выполняемая после уборки предшествующей культуры
определенным способом, самостоятельно или в сочетании с при¬
емами поверхностной обработки для решения задач данного пери¬
ода.
Предпосевная обработка почвы — это комплекс приемов, выпол¬
няемых перед посевом семян сельскохозяйственных культур для
решения задач допосевного периода. Она может выполняться раз¬
личными способами.
Обработка почвы в период ухода за посевами — это комплекс
приемов, выполняемых различными способами для решения за¬
дач послепосевного периода возделывания сельскохозяйственных
культур.
Создание систем обработки почвы, включающих не только пе¬
речень приемов, входящих в нее, но и качественные показатели
этих приемов, представляет собой технологии основной, предпосев¬
ной и в период ухода за посевами обработок.
Совокупность систем основной, предпосевной и в период ухо¬
да за посевами обработок выражает собой систему обработки по¬
чвы под отдельные конкретные культуры. Например, система обра¬
ботки почвы под озимую пшеницу, сахарную свеклу и т. д.
Совокупность систем обработки почвы под культуры севообо¬
рота представляет собой систему обработки почвы в севообороте.
Совокупность систем обработки почвы в севооборотах хозяй¬
ства представляет собой систему обработки почвы в хозяйстве.
Технология отвальной обработки почвы. Отвальная основная
(зяблевая) обработка почвы включает дисковое и лемешное луще-
иие, обработку полей гербицидами, внесение удобрений и вспаш¬
ку на глубину, обусловленную биологическими особенностями
возделываемой культуры. Такая технология обработки почвы
обеспечивает эффективную борьбу с сорняками, накопление вла¬
ги и мобилизацию элементов питания при своевременном и каче¬
ственном выполнении всех слагаемых ее элементов (приемов).
Дисковое лущение стерни не менее чем в два следа должно
проводиться вслед за уборкой предшествующей культуры. Показа¬
телем хорошего качества этого приема является наличие на повер¬
463
хности поля равномерного мульчирующего слоя толщиной 4—
8 см из рыхлой почвы. Наряду с дисковыми лущильниками этот
прием можно выполнять дисковыми и игольчатыми боронами,
настроенными на активную работу при максимальном угле атаки,
а также культиваторами-плоскорезами. Спустя 10—14 дней, после
массового прорастания однолетних и многолетних сорняков, поля
обрабатывают гербицидами.
На 10—12-й день после обработки поля гербицидами проводят
лемешное лущение на глубину 12—14 см, используя лемешные лу¬
щильники всех марок и плуги. Для того чтобы плуги не выглубля-
лись и не перекашивались при мелкой обработке, за последним
корпусом следует устанавливать почвоуглубительную лапу на глу¬
бину 27—30 см.
Поля, на которых проведено дисковое и лемешное лущение,
можно пахать без снижения эффективности во второй половине
сентября, используя при этом плуги всех марок, оборудованные
предплужниками. На почвах с малым гумусовым горизонтом це¬
лесообразно применять плуги с вырезными отвалами, а на скло¬
нах — вспашку дополнять щелеванием на глубину 40—45 см с рас¬
стоянием между парами щелей 3—5 м.
Глубина вспашки различна и зависит от возделываемой культу¬
ры: под зерновые и зернобобовые после нестерневых предше¬
ственников — 20—22 см, под кукурузу, картофель — 25—27, под
сахарную свеклу — 28—30 см.
На полях, сильно засоренных малолетними сорняками и имею¬
щих уклон не более Г, основную обработку почвы целесообразно
проводить по типу полупара. В этом случае сразу после уборки
предшественника осуществляют лемешное лущение на глубину
12—14 см или вспашку на глубину 16—18 см плугами с предплуж¬
никами и в агрегате с катками. По мере появления сорняков и по¬
чвенной корки почву обрабатывают культиваторами в агрегате с
боронами и катками.
Перед уходом в зиму почву обрабатывают безотвально на глу¬
бину не менее 28—30 см. Направление последней глубокой обра¬
ботки поперек склона. Последнее позднеосеннее рыхление долж¬
но быть обязательно безотвальным, чтобы не вывернуть на повер¬
хность почвы из глубоких ее слоев семена сорняков, способные
прорастать. Если от уборки предшественника до замерзания по¬
чвы остается менее 4—5 нед, основную обработку почвы проводят
по укороченной схеме: дисковое лущение — вспашка. Это допус¬
тимо на полях после крупяных и пропашных культур, многолет¬
них трав при уборке их на семена со второго укоса и т. д.
Систему отвальной обработки почвы, состоящую из дискового
лущения и вспашки, называют обычной. Если же она помимо дис¬
кового лущения включает еще и лемешное, то называется улуч¬
шенной зяблевой обработкой почвы. А систему обработки почвы,
начинающуюся с отвальной обработки после уборки предше-
464
сгвенника и включающую мелкие поверхностные безотвальные
рыхления по мере появления сорняков (культивации) и глубокое
иредзимнее рыхление, называют полупаровой обработкой.
В системе отвальной обработки почвы удобрения вносят перед
лемешным лущением или вспашкой.
Технология безотвальной обработки почвы. Безотвальная обра¬
ботка почвы включает приемы, аналогичные отвальной обработ¬
ке, но выполненные без оборота обрабатываемого слоя и осуще¬
ствляемые другими сельскохозяйственными орудиями. Техноло¬
гия безотвальной обработки почвы включает поверхностное (на
глубину 6—8 см) рыхление почвы игольчатыми боронами в два
следа, осуществляемое сразу после уборки предшественника. При
тгом бороны должны быть настроены на активное рыхление и
иметь максимальный угол атаки. Игольчатые бороны разрывают
корневища сорных растений и сохраняют на поверхности почвы
до 80 % стерни.
Через 1,5—2 нед после поверхностного рыхления, в период
массового появления сорняков, осуществляют обработку поля
гербицидами. На 10—12-й день после внесения гербицидов осу¬
ществляют неглубокую (на 12—14 см) поверхностную обработку
культиваторами и плоскорезами. Спустя еще 1,5—2 нед после пер¬
вой обработки плоскорезами проводят вторую, доводя общую глу¬
бину рыхления до 20—22 см. Для этой цели используют плоскоре-
*ы-глубокорыхлители, чизели, плуги «параплау», плуги со сняты¬
ми отвалами и другие безотвальные орудия.
Если между первой и второй безотвальными обработками на
иоле появляются многолетние корнеотпрысковые сорняки и сто¬
ит теплая влажная погода, то за 10—12 дней до последней (второй)
безотвальной обработки следует применить гербициды, можно
провести мелкую (на 6—8 см) плоскорезную обработку. Заделку
растительных остатков на поверхности поля можно осуществлять
е помощью лемешных лущильников и плугов со снятыми отвала¬
ми. Очередность работ и глубина рыхления должны быть такими
же, как при обработке плоскорезами.
На склоновых землях безотвальную обработку следует допол¬
нять щелеванием поперек склона на глубину 40—45 см с расстоя¬
нием между парами щелей 3—5 м.
При послойном рыхлении почва лучше разделывается, больше
уничтожается сорных растений.
При нехватке гербицидов их необходимо применять в первую
очередь на полях, обрабатываемых плоскорезами и плугами без
отвалов. Минеральные удобрения на полях, обрабатываемых бе-
ютвально, наиболее целесообразно вносить одновременно с обра¬
боткой плоскорезами-удобрителями или весной, после схода сне¬
га, под предпосевную культивацию.
Посев сельскохозяйственных культур по фону безотвальной
обработки осуществляют теми же машинами, что и по вспашке.
И. i;Iк. 277
465
Усиление функций основной обработки почвы как средства борь¬
бы с сорняками и защиты почв от эрозии. Используемые технологии •
основной обработки почвы не полностью решают проблему борь¬
бы с сорной растительностью и защиты почв от эрозии. В услови¬
ях сильной засоренности и на почвах тяжелого гранулометричес¬
кого состава необходимо применять химические средства защиты
растений и специальные противоэрозионные приемы щелевания
или почвоуглубления. Это нужно потому, что земледелец стремит¬
ся как можно раньше обработать почву, пренебрегая предвари¬
тельным рыхлением почвы дисковыми лущильниками или иголь¬
чатыми боронами.
В условиях недостатка удобрений и на чистых от сорняков по¬
лях это стремление оправдано, так как раннее глубокое рыхление
способствовало большему накоплению элементов питания в обра¬
батываемом слое почвы. При большой засоренности ранняя обра¬
ботка не имеет преимуществ и даже причиняет вред в связи с уве¬
личением количества сорных растений.
В условиях сухой осени семена сорных растений, оказавшиеся
в результате обработки почвы на ее поверхности, проходят тепло¬
вой обогрев, готовы к прорастанию, но не всходят. Чтобы семена
сорняков взошли после интенсивной обработки плугом или плос¬
корезом, необходимы обильные осадки, а их часто не бывает. По¬
этому семена сорных растений осенью не прорастают, а весной
дают обильные всходы.
В условиях осени с хорошим увлажнением на рано обрабатыва¬
емых полях всходят семена однолетних растений и активно раз¬
множаются корневищные и корнеотпрысковые сорняки. Поля на¬
столько сильно зарастают, что весной на них трудно проводить
посев. Наряду с этим за осень почва сильно уплотняется, водопро¬
ницаемость ее снижается, что приводит к увеличению стока воды
и смыву почвы. Для предотвращения этого требуется повторное
позднеосеннее глубокое рыхление, т. е. перепашка.
Таким образом, ранняя глубокая обработка и даже обработка,
проведенная в оптимальные сроки, способствуют большей мине¬
рализации гумуса, усилению эрозионных процессов и увеличению
засоренности.
Обработка почвы должна начинаться сразу после уборки пред¬
шественника, но содержание ее должно быть иным. Период от
уборки предшественника следует использовать для активной ра¬
боты с верхним (0—10,0—12 см) слоем почвы с целью максималь¬
ного очищения от сорняков. Для этого на полях, которые обраба¬
тывают отвально, сразу после уборки предшественника следует
проводить лемешное лущение на глубину 10— 12см, а при отсут¬
ствии лемешных лущильников — вспашку на минимальную глу¬
бину, но только чтобы плуги не самовыглублялись. Эта первая об¬
работка должна проводиться с катками в сухую погоду или с боро¬
нами во влажную.
466
На полях, которые обрабатывают безотвально, сразу после
уборки предшественника следует провести двукратную обработку
тяжелой дисковой бороной и сразу же прикатать или пробороно¬
вать. После первой обработки почвы при появлении сорняков
проводят систематические мелкие обработки — культивации на
глубину 5—6 см с прикатыванием или боронованием. При такой
технологии обработки почвы даже в сухую осень при незначитель¬
ных (3—5 мм) осадках семена сорных растений будут активно про¬
растать (чего не бывает после глубокой вспашки) и эффективно
уничтожаться последующими мелкими обработками.
Всего за осенний период целесообразно провести 2—3 мелкие
обработки. Для этой цели следует применять широкозахватные
почвообрабатывающие агрегаты, те же тяжелые дисковые боро¬
ны, культиваторы, обязательно с прикатыванием или боронова¬
нием.
В октябре для придания почве хорошей водопроницаемости
и, следовательно, обеспечения условий для сокращения эрози¬
онных процессов эти поля следует обработать поперек склона
Оезотвально на глубину до 30—35 см. Для этого используют плос¬
корезы, глубокорыхлители, щелеватели, плуги со снятыми отва-
нами и др.
Позднеосенняя глубокая обработка должна обязательно быть
безотвальной, чтобы не выносить на поверхность почвы семена
сорных растений, способные прорастать весной. Перенесение глу¬
бокого рыхления на октябрь замедлит темпы минерализации гу¬
муса в связи с более низкими температурами в этот период.
Изложенная технология основной обработки почвы позволит
уже в первый год ее применения существенно уменьшить засорен¬
ность посевов, а при систематическом применении на одних и тех
же полях уже через 2—3 года отказаться от использования герби¬
цидов. Такая технология целесообразна на всех засоренных полях,
под все культуры.
28.3. ПРЕДПОСЕВНАЯ ОБРАБОТКА ПОЧВЫ
Основной задачей предпосевной обработки почвы являются
предотвращение потерь влаги, регулирование водного режима, со¬
здание условий для равномерной заделки семян возделываемых
культур, качественного посева и снижения засоренности полей.
Это достигается максимальным выравниванием поверхности
ноля, формированием мульчирующего слоя, равномерным рыхле¬
нием почвы на глубину посева семян с сохранением плотного
ложа для них. Предпосевная обработка почвы включает ряд при¬
емов: ранневесеннее боронование, шлейфование, культивацию,
пред посевную культивацию, прикатывание. Совокупность этих
приемов составляет систему предпосевной обработки почвы.
467
Ранневесеннее боронование и шлейфование. Ранневесеннее бо¬
ронование проводят для предотвращения потерь влаги путем вы¬
равнивания поверхности поля и формирования мульчирующего
слоя. Его осуществляют при достижении физической спелости
почвы, признаком которой являются посерение гребней пахоты,
слипание почвы при сжатии в ладони в цельный комок и рассыпа¬
ние этого комка при ударе о почву.
Культивация. Это составная часть весенней обработки почвы.
Ее проводят в целях обеспечения выровненной по глубине и пло¬
щади питания заделки семян сельскохозяйственных культур и со¬
здания благоприятных условий для быстрого дружного их прорас¬
тания, активизации деятельности полезной микрофлоры, под
влиянием чего в почве образуются подвижные формы элементов
питания растений и улучшаются физико-химические и биологи¬
ческие свойства почвы, обеспечения условий для дружного и быс¬
трого прорастания семян сорных растений и уничтожения их до
посева возделываемых культур.
Предпосевное прикатывание почвы. Проводят с целью уменьше¬
ния мощности (толщины) взрыхленного (вспушенного) предпо¬
севной обработкой слоя почвы, чтобы улучшить условия появле¬
ния всходов культурных растений. Если предпосевное прикатыва¬
ние почвы не проводят, всходы культурных растений появляются
недружно и не так быстро, так как проростку до появления на
дневной поверхности необходимо будет пройти большее расстоя¬
ние. Это может ослабить и изредить всходы.
28.4. ПОСЕВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
КУЛЬТУР
Посев — важнейшая технологическая операция. Для обеспече¬
ния культурных растений факторами жизни необходимы опти¬
мальные площадь питания и глубина посева семян, обоснованные
норма высева семян, сроки, способы и качество посева.
Норма высева, полевая всхожесть и выживаемость растений
определяют уровень густоты стояния растений и площадь их пита¬
ния.
Площадь питания. Это площадь, приходящаяся на
одно растение. При оптимальной площади питания обеспечива¬
ются лучшие условия роста и развития растения. Она неодинакова
у разных культур: чем крупнее растение, тем большая площадь
питания ему необходима. Лучшая форма площади питания — это
круг или квадрат.
Норма высева семян. Определяется количеством
или массой высеваемых всхожих семян с учетом их посевной год¬
ности. У культур, имеющих крупные семена, норма высева всегда
468
Польше, а количество высеваемых семян меньше, чем у мелкосе¬
менных. Высокая норма высева без учета почвенно-климатичес¬
ких условий приводит к загущению посевов, полеганию и небла¬
гоприятным условиям формирования основной части урожая
(терна). Снижение нормы высева способствует изреженности по¬
севов и увеличивает их засоренность.
Глубина посева семян. Это расстояние от поверх¬
ности почвы по вертикали до нижней границы расположения се¬
мени. Она зависит от крупности семян, влажности почвы в мо¬
мент посева, гранулометрического состава почвы, ее окультурен-
I юсти и биологических особенностей сельскохозяйственных куль¬
тур. Крупные семена, за исключением семян, выносящих на
поверхность почвы семядоли, высевают глубже, чем мелкие. На
легких и сухих почвах глубина посева семян больше, чем на тяже¬
лых и влажных. В связи с этим глубина посева семян изменяется
от 2 до 8 см.
Семена при посеве следует размещать на выровненном и твер¬
дом посевном ложе.
Способы посева. Обеспечивают для растений опти¬
мальную площадь питания. Они делятся на разбросные и рядовые.
Разбросной посев — размещение семян по полю без рядков.
Рядовой посев — размещение семян рядками с различной шири¬
ной междурядий (с различным расстоянием между рядами). В за-
иисимости от ширины междурядий он может быть узкорядным
(междурядья до 10см), обычным (10—25 см), широкорядным
(сныше 25 см), пунктирным, ленточным, гнездовым, квадратным,
полосным, бороздковым, гребневым, перекрестным.
Сроки посева. Оптимальные сроки посева определяют¬
ся необходимыми для прорастания семян температурой и
нлажностью почвы. Посев должен проводиться в физически
спелую почву, обладающую необходимыми факторами для
прорастания семян. Яровые культуры по срокам посева делят
па культуры раннего срока посева, которые начинают прорас¬
тать при температуре на глубине посева от 1 до 2 °С (яровая
пшеница, овес, ячмень, горох, морковь, конопля, многолетние
граны и др.), культуры среднего срока посева — семена прорас -
I лют при 3—6 °С (кормовые бобы, свекла, подсолнечник, лен,
пюпин, нут и др.), культуры позднего срока посева — семена
прорастают при 8—12 °С (кукуруза, просо, соя, фасоль, рис,
гречиха и др.). Озимые культуры высевают с таким расчетом,
ч гобы от появления всходов до прекращения осенней вегета¬
ции оставалось 40—50 дней при среднесуточной температуре
по тдуха не менее 5 °С.
11осев необходимо проводить поперек основной обработки по¬
мпы или по диагонали.
469
28.5. ОБРАБОТКА ПОЧВЫ В ПЕРИОД УХОДА
ЗА ПОСЕВАМИ
Обработку почвы после посева и до уборки сельскохозяйствен¬
ных культур проводят с целью создания наилучших условий для
получения дружных всходов, роста и развития растений путем оп¬
тимизации воздухообмена в посевном и корнеобитаемом слоях,
улучшения проникновения в почву осадков и обеспечения сохра¬
нения влаги в ней, оптимизации агрофизических свойств почвы и
уничтожения сорных растений. Она включает ряд технологичес¬
ких приемов: прикатывание посевов, боронование полей до и пос¬
ле появления всходов, междурядные обработки, окучивание расте¬
ний и специальные агротехнические приемы, проводимые для за¬
щиты почв от эрозии (прерывистое бороздование и щелевание по¬
чвы в междурядьях).
Обработку почвы в междурядьях пропашных культур проводят
в основном для уничтожения сорных растений и регулирования
агрофизических свойств почвы. Причем последняя задача имеет
значение лишь на почвах, равновесная плотность которых больше
оптимальной плотности для возделываемых культур. Это почвы с
содержанием гумуса менее 3,7 %.
Междурядные обработки почвы для борьбы с сорными расте¬
ниями следует проводить неглубоко — на 3—5 см, по мере появле¬
ния сорняков. Междурядные обработки с целью регулирования
агрофизических свойств следует проводить с интервалом в 3—
4 нед на глубину 4—6; 6—8; 8—10; 10—12 см соответственно в пер¬
вый и последующие приемы. Вторую и третью междурядные обра¬
ботки целесообразно сочетать с окучиванием. Эту операцию вы¬
полняют окучниками разных конструкций. При окучивании по¬
чва присыпает защитную зону и растущие на ней сорные растения
в зоне рядков возделываемых культур. В данном случае окучива¬
ние выступает как средство уничтожения сорных растений.
28.6. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ОБРАБОТКИ
ПОЧВЫ
Перспективные направления совершенствования обработки
почвы связаны с дифференциацией обрабатываемого слоя почвы,
мульчированием и мульчирующей обработкой почвы, интенсив¬
ными глубокими обработками почвы, оптимизацией объема по¬
чвы, приходящегося на одно растение.
Дифференциация (0—40 см) почвенной гомогенной массы. Начи¬
нается сразу после окончания обработки почвы, заметно просле¬
живается уже спустя 2 нед и продолжается в течение всего безмо¬
розного периода. Ее течение зависит от условий погоды, глубины
470
млегания почвенного слоя, экспозиции склона и хозяйственного
использования пашни.
Дифференциация корнеобитаемого слоя почвы по плодоро¬
дию — постоянное под действием климатических условий и хо-
шйственного использования пашни расслоение плодородия
сверху вниз с устойчивым накоплением его в верхних слоях, обес¬
печивающее систематическое наращивание мощности высоко-
окультуренного плодородного корнеобитаемого слоя.
Это не что иное, как закон земледелия (Картамышев), который
отражает нецелесообразность глубокой отвальной обработки, так
как она вступает в противоборство с природными процессами.
•)то обязывает совершенствовать приемы и технологии мульчиру¬
ющей обработки почвы с учетом зональных особенностей.
Однако во всех регионах страны оборачивание обрабатываемо¬
го слоя почвы с точки зрения воспроизводства плодородия неце¬
лесообразно. Кроме того, исключение оборачивания обрабатывае¬
мого слоя обеспечивает сохранение на поверхности почвы расти¬
тельных остатков, повышает противоэрозионную устойчивость
почвы, замедляет или предотвращает деградационные процессы.
С учетом особенностей культурных растений, необходимости за¬
делки в почву минеральных и органических удобрений вопрос о
I юлесообразности оборачивания обрабатываемого слоя может ре¬
шаться по-разному. Если учесть, что пропашные культуры, в пер-
ную очередь сахарная свекла, подсолнечник, кукуруза, а из зерно¬
бобовых горох и некоторые другие, отрицательно реагируют на на-
пичие в посевном слое почвы растительных остатков и что удоб¬
рения необходимо заделывать в почву, то станет очевидным, что
система основной обработки почвы в севообороте на первом этапе
се совершенствования должна предусматривать чередование ком¬
бинированных (мелкая обильная обработка на глубину 10—12 см +
f-безотвальное рыхление слоя почвы на 10—30 см) под пропаш¬
ные и зернобобовые культуры и безотвальных (на необходимую
глубину) под зерновые культуры и однолетние травы способов об¬
работки почвы.
Мульчирование поверхности почвы. На серых лесных и черно¬
земных почвах мульчирование поверхности невспаханной почвы
соломой практически полностью предотвращает смыв почвы, хотя
неличина стока талых вод при этом существенно (в 2—11 раз) пре-
иосходит аналогичные показатели на фоне вспашки. Значительно
уступая по противоэрозионным свойствам мульчированию, муль¬
чирующая обработка имеет ряд положительных качеств: засорен¬
ность посевов остается на уровне вспашки, а урожайность сельс¬
кохозяйственных культур возрастает. Важность мульчирующей
обработки и мульчирования обусловлена водным режимом регио¬
на.
Интенсивные глубокие обработки почв. Целесообразны за счет
уменьшения объемной массы (плотности) основных типов почв.
471
Установлено, что из естественных факторов на изменение
объемной массы почвы наиболее сильно влияют увлажнение и
высушивание. Увлажнение почвы до предельной влагоемкости ус¬
траняет уплотнение почвы: уменьшает объемную массу даже пос¬
ле принудительного уплотнения. Высушивание, наоборот, повы¬
шает плотность почвы, увеличивает объемную массу. Заморажива¬
ние и оттаивание значительно влияют на изменение объемной
массы почвы.
Действие принудительного уплотнения, например в результате
прохода тяжелых тракторов, зависит от типа почвы, наличия гуму¬
са. Почвы с содержанием гумуса 3,7 % и более способны под воз¬
действием даже однократного проявления естественных факторов
разуплотняться до оптимальной для культурных растений плотно¬
сти (1,0—1,25 г/см3). Поэтому здесь механические обработки по¬
чвы как средство регулирования агрофизических свойств нецеле¬
сообразны.
На почвах с содержанием гумуса менее 3,7 % регулирование их
агрофизических свойств не только целесообразно, но крайне не¬
обходимо. Для этого используют приемы, обеспечивающие увели¬
чение содержания в почве гумуса и механическое рыхление, осо¬
бенно на почвах с водонепроницаемым иллювиальным подпахот¬
ным горизонтом и на склоновых землях с интенсивными эрозион¬
ными процессами.
Здесь наиболее целесообразно сочетание мелкого отвального
рыхления (слой 10—12 см) с глубоким безотвальным рыхлением
(слой 10—30 см и более).
Глубокая механическая обработка почвы, как основное сред¬
ство предотвращения деградации почв, должна сохраняться в ус¬
ловиях избыточного увлажнения, при орошении, а также на со¬
лонцеватых и подобных им почвах.
Без внесения минеральных удобрений почва является основ¬
ным источником минерального питания растений. Уровень про¬
дуктивности растений на бедном (неудобренном) фоне обуслов¬
лен объемом почвы на одно растение. Следовательно, в этих усло¬
виях обработка почвы должна быть интенсивной, сплошной. Ос¬
новная задача ее — создание условий для мобилизации
необходимых растению элементов зольной пищи.
При внесении удобрений в почву свыше 360 кг д. в. NPK на 1 га
объем почвы, приходящийся на одно растение, практически утра¬
чивает свое значение, а равномерность размещения растений ста¬
новится одним из важнейших факторов формирования высокой
продуктивности растений.
Следовательно, уменьшение глубины и обрабатываемой повер¬
хности почвы при равномерном размещении растений возможно
и весьма целесообразно на почвах, равновесная плотность кото¬
рых равна или приближается к оптимальной для культурных рас¬
тений плотности.
472
Контрольные вопросы и задания
1. В чем значение и задачи обработки почвы? 2. Что такое система обработки
почвы? З.Что такое технология обработки почвы? 4. Охарактеризуйте отвальную
п безотвальную обработки почвы, их преимущества и недостатки. 5. Чем вызвана
необходимость чередования разных обработок почвы в севообороте? 6. Что такое
дифференциальная технология обработки почвы в севообороте? 7. Как повысить
результативность обработки почвы как средства защиты почв от эрозии и борьбы
с сорняками? 8. В чем особенности обработки почв с малым гумусовым слоем тя¬
желого гранулометрического состава? 9. Каковы особенности обработки почвы в
тсушливых условиях? 10. Как не допустить переуплотнение почвы?
Глава 29
ЭКОНОМИКА ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ
•
Социально-экономическое развитие общества в XX в., ориен¬
тированное в основном на быстрые темпы экономического роста,
породило глобальное изменение в окружающей природной среде
- замену природных экологических систем антропогенными (см.
главу 25).
Смягчение противоречий между естественными и антропоген¬
ными системами возможно только в рамках стабильного социаль¬
но-экономического развития, не разрушающего своей природной
основы. Данные положения соответствуют «Экологической докт¬
рине РФ». Цель устойчивого развития сформулирована в «Декла¬
рации по окружающей среде и развитию» (United Nations, 1992) и
подразумевает, что будущие поколения должны иметь такие же
нозможности для удовлетворения своих потребностей, как и ны¬
нешние. Для этого совокупный природный и экономический ка¬
питал, оставляемый будущим поколениям, должен быть сохранен
или приумножен в результате намечаемой деятельности. Кроме
того, если совокупный капитал расхищается и не остается потом¬
кам, то нельзя говорить об устойчивости общества. Если же капи¬
тал сохраняется или накапливается, но распределяется настолько
неравномерно, что более обеспеченная часть общества становится
еще богаче, а менее обеспеченная — еще беднее, то вряд ли можно
творить о прогрессивном развитии.
29.1. ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОГО
ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ
Современное землепользование не устранило голод и недоеда¬
ния. Это объясняется тремя постоянно действующими факторами:
глобальный дефицит продуктов питания; неравенство в распреде¬
473
лении продуктов; временный дефицит, возникающий из-за погод¬
ных явлений и природных катаклизмов.
Проблема глобального дефицита. Заключается в том, что на
Земле слишком много людей и слишком мало доступных для них
продуктов питания. Данное положение подтверждается следую¬
щими обстоятельствами: во-первых, рост продуктов питания на
душу населения идет быстрее в развивающихся странах; во-вто¬
рых, рост цен на продукцию сельского хозяйства опережает рост
оптовых цен на другие товары потребления. Это свидетельствует о
том, что производство продуктов питания не удовлетворяет расту¬
щий спрос, обусловленный ростом населения, а доход на душу
населения снижается, даже если потребление продуктов питания
возрастает.
Глобальный дефицит обусловлен в большей степени стоимос¬
тью продуктов питания, чем их наличием.
Проблема распределения пищевых продуктов связана с беднос¬
тью. Ее решение заключается в перераспределении продуктов пи¬
тания для беднейшего населения.
Высокий уровень бедности способствовал в большинстве слу¬
чаев росту населения, а высокие темпы роста населения определя¬
ют степень неравенства доходов. Таким образом, бедность может
сама порождать бедность.
Большинство развивающихся стран в расчете за импортные то¬
вары должны использовать международную валюту, полученную в
результате экспортных поступлений. Основная часть валюты ис¬
пользуется для сельскохозяйственного импорта, гораздо меньше
затрачивается на импорт современных технологий и оборудования
(основного капитала), которые могли бы повысить продуктив¬
ность земель, следовательно, и доходы местного населения. Не¬
хватка валютных поступлений усиливается ростом цен на нефть,
поскольку многие развивающиеся страны должны тратить боль¬
шую часть экспортных поступлений на импорт энергии, что не
способствует снижению уровня бедности.
Однако это не означает, что все страны должны стать независи¬
мыми в самообеспечении продуктами питания. Последствия та¬
кой независимости не эффективны, что объясняется законом от¬
носительного преимущества. Он гласит: если страна специализи¬
руется на каких-либо производствах, в которых она имеет сравни¬
тельное преимущество, то производство этой страны в целом
возрастает. Относительное преимущество может быть по климати¬
ческим, почвенным условиям, месторасположению, рельефу, спе¬
цифике потребления, трудовым и управленческим навыкам и т. д.
Если страна имеет преимущество при возделывании техничес¬
ких культур, то для нее экономически эффективно производить и
экспортировать текстильные материалы, а валютные поступления
использовать для закупки продуктов питания.
Сельское хозяйство стран, не имеющих сравнительного пре¬
474
имущества на мировом рынке сельскохозяйственных товаров, не¬
дооценивается, поскольку нормы отдачи (возврата) инвестиций в
сельское хозяйство, как правило, ниже, чем в странах, где труд
земледельца получает, прежде всего, социальную, а не рыночную
( экономически развитые страны) оценку.
Поэтому в странах, где доминирует рыночная оценка труда
земледельца, увеличение спроса приводит к повышению цен, а не
к увеличению поставок продуктов питания.
Для стабилизации цен на сельскохозяйственную продукцию и
удержания цен на продукты питания на низком уровне, в целях
социальной защиты беднейших слоев населения правительства
используют оптовую торговлю дешевой импортной продукцией из
США (в рамках программы помощи продуктами, выступающей в
форме избавления от пшеничных излишков) и удержание низких
цен путем закупок у местных сельскохозяйственных товаропроиз¬
водителей. Оба этих направления подрывают национальное сельс¬
кохозяйственное производство.
Мировое производство сельскохозяйственной продукции обес¬
печивалось путем механизации, растущего использования удобре¬
ний, пестицидов, ирригации и мелиорации.
Один из главных источников роста производства и производи¬
тельности — научно-технический прогресс. Рост урожайности
зерна определялся вложениями в машиностроение, использовани¬
ем химических удобрений, пестицидов, развитием животновод¬
ства и растениеводства, расширением использования ирригацион¬
ной системы и различных технологий применительно к местным
условиям.
Особо перспективные направления:
преобразование ДНК, использование тканевых культур и кле¬
точных соединений, включающих комбинирование отдельных ви¬
дов клеток; все эти приемы способствуют созданию новых типов
биоресурсов, отличных от «материнских» клеток;
выращивание сельскохозяйственных культур, устойчивых к
различным болезням и вредителям, улучшение процесса фотосин¬
теза растений, создание новых высокоурожайных растений, спо¬
собных произрастать на бедных низкоплодородных почвах. Эти
направления могут увеличить урожайность не менее чем на 30 %
по сравнению с тем, что могли бы дать лучшие интенсивные сор-
га, за счет более эффективного использования почвенного плодо¬
родия.
Однако существуют сдерживающие факторы повышения уро¬
жайности зерновых культур. Это снижение доли земельных пло¬
щадей, используемых в сельском хозяйстве; растущая стоимость
энергетических затрат; растущие расходы на охрану окружающей
среды при традиционных формах ведения сельскохозяйственного
производства; политика развития (регулирования) сельского хо¬
зяйства в развитых странах.
475
Сокращение площади сельскохозяйственных земель. В 1920 г. в
США 383 млн га земли использовалось в сельском хозяйстве, а к
1974 г. — только 186 млн га. Около 50 % земель за период с 1920 по
1974 г. превратились в несельскохозяйственные. Данные измене¬
ния свидетельствуют о том, что относительная ценность земли в
сельском хозяйстве снизилась.
Сельскохозяйственная земля может переходить в несельскохо¬
зяйственную, когда ее прибыльность при несельскохозяйственном
использовании будет выше. Это обусловлено, во-первых, растущей
урбанизацией и индустриализацией общества, быстро увеличива¬
ющей значимостью несельскохозяйственных земель; во-вторых,
растущей продуктивностью сельскохозяйственных земель, позво¬
ляющей на небольших участках получать существенно больше
продуктов питания.
Увеличение спроса на продукты питания в будущем (производ¬
ство экологически чистой продукции) должно сопровождаться ро¬
стом цен на них, следовательно, значение сельскохозяйственных
земель будет увеличиваться.
Энергетические затраты. Интенсификация сельскохозяйствен¬
ного производства сопряжена с механизацией, возросшим потреб¬
лением пестицидов и удобрений. Получение большинства тради¬
ционных пестицидов и удобрений связано с переработкой и ис¬
пользованием органических энергоносителей. В современном
сельскохозяйственном производстве энергия и капитал являются
определяющими факторами. Ограничение цен на энергоносители
тормозит динамику капитала, в то же время уменьшение энерго¬
потребления на американской или западноевропейской ферме
приведет к резкому снижению урожайности. Более того, если тем¬
пы оплаты труда в сельском хозяйстве развитых стран росли мед¬
леннее, чем энергетические издержки или стоимость кредита, то
развитие сельского хозяйства в этих странах будет направлено на
замену труда капиталом. В результате прогнозируется структурная
перестройка сельского хозяйства.
Затраты на охрану окружающей среды. Рост продуктивности па¬
хотных земель в результате интенсификации земледелия сопро¬
вождался деградацией природных экологических систем. Возрас¬
тающие издержки на охрану окружающей среды от загрязнения
делают минеральные удобрения и пестициды все менее желаемы¬
ми приемами повышения продуктивности почв.
Страны, входящие в Организацию по экономическому сотруд¬
ничеству и развитию «с устойчивым сельским хозяйством», объе¬
диняют усилия, чтобы уменьшить использование средств химиза¬
ции, применяя экономические методы регулирования посред¬
ством налогов и сборов. Делается это для того, чтобы стимули¬
ровать уменьшение использования минеральных удобрений и
пестицидов, а получаемый доход направляют на поиск альтерна¬
тивных подходов и распространение информации.
476
Развитие экономической структуры мирового хозяйства приве-
||о к тому, что доля сельского хозяйства, которое длительный пе¬
риод в истории человечества играло ведущую роль, постоянно со¬
кращается. Так, в наиболее экономически развитых странах к
1990 г. доля сельского хозяйства во внутреннем валовом продукте
сократилась в США до 2%, в Великобритании — до 1, ФРГ и
Японии — до 3 %. Однако в настоящее время правительства многих
развитых стран способствуют усилению роли сельскохозяйствен¬
ного производства. В США прогнозируют, что для увеличения
доли сельского хозяйства более чем на 10 % при переходе на эко¬
логически безопасные технологии выращивания и получения про¬
дуктов питания потребуется около 50 лет. Сравнительное изуче¬
ние хозяйств, применяющих биологические приемы земледелия в
полном объеме, с хозяйствами, использующими традиционные
системы земледелия, свидетельствует, что первые имеют более
низкие урожаи, но также и более низкие издержки. В итоге у пер¬
вой и второй групп хозяйств доходы примерно равны.
Современный анализ спроса на экологически безопасную про¬
дукцию показывает, что потребитель согласен платить за нее
больше. Более того, при традиционных системах земледелия из¬
держки на энергопотребление и охрану окружающей среды будут
сравнимы с эффектом от ожидаемой прибавки урожая в результа¬
те научно-технического прогресса. Поэтому широкое внедрение в
сельскохозяйственное производство и социальная адаптация эко¬
логических технологий увеличат чистый доход земледельца, повы¬
сив издержки потребителей на продукты питания и снизив объем
сельскохозяйственного экспорта.
Экологическая революция в земледелии направлена на обеспе¬
чение безопасности жизнедеятельности человека.
29.2. ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВ
Деградация почв представляет собой совокупность природных и
антропогенных процессов, приводящих к изменению функций
почв, количественному и качественному ухудшению их состава и
свойств, снижению природно-хозяйственной значимости земель.
Под степенью деградации (деградированности) почв понимают
характеристику их состояния, отражающую ухудшение состава и
свойств. Выделяют следующие основные типы деградации почв:
технологическая деградация (нарушение почв, физическая дегра¬
дация, агроистощение), эрозия (водная, ветровая), засоление
(собственно засоление, осолонцевание), заболачивание (подтоп¬
ление, затопление).
Под технологической деградацией понимают ухудшение свойств
почв, их физического состояния и агрономических характеристик
в результате эксплуатационных нагрузок при всех видах земле¬
477
пользования. К нарушенным относят почвы со снятым или перо*
крытым гумусовым горизонтом и непригодные для использования
без предварительного восстановления плодородия. Физическая
деградация почв характеризуется нарушением сложения почвен¬
ных горизонтов, ухудшением комплекса их физических свойств.
Агроистощение почв представляет собой потерю почвенного
плодородия в результате сельскохозяйственной деятельности.
Эрозия представляет собой разрушение почв под действием по¬
верхностного стока и ветра с последующим перемещением и пере»
отложением почвенного материала. Водная эрозия представляет
собой разрушение почвенного покрова под действием поверхнос¬
тного стока, а ветровая — это захват и перенос частиц поверхност¬
ных слоев почв ветровыми потоками.
Засоление почв представляет собой процесс накопления водора¬
створимых солей, включая и накопление в почвенном поглощающем
комплексе ионов натрия и магния. Собственно засоление — это избы¬
точное накопление водорастворимых солей. Осолонцевание — приоб¬
ретение почвой специфических свойств, обусловленное вхождением
ионов натрия и магния в почвенный поглощающий комплекс.
Под заболачиванием понимают изменение водного режима, вы¬
ражающееся в длительном переувлажнении, подтоплении и затоп¬
лении почв.
Деградация почв по каждому индикаторному показателю ха¬
рактеризуется четырьмя степенями: слабодеградированные; средне¬
деградированные; сильнодеградированные; очень сильнодеградиро¬
ванные (разрушенные). Следует отметить, что четвертая степень
деградации почв сопоставима с оценкой экологической ситуации
территории как «экологическое бедствие», а третья степень с
«чрезвычайной экологической ситуацией». Степени деградации
представлены в таблице 67.
67. Индикаторные показатели деградации почв
Показатель
Степень деградации*
1
2
3
4
Уменьшение содержания физической
5-15
16-25
26-32
>32
глины, % от исходного**
Увеличение равновесной плотности
10—20
21-30
31-40
>40
сложения пахотного слоя почвы, % от
исходного
Коэффициент фильтрации, м/сут
0,3-1,0
0,1-0,3
0,01-0,1
<0,01
Каменистость, %
5-15
16-35
36-70
>70
Уменьшение мощности почвенного
3-25
26-50
51-75
>75
профиля (А+В), % от исходного
Уменьшение запасов гумуса в профи¬
10-20
21-40
41-80
>80
ле почвы (А+В), % от исходного
Площадь обнаженной почвообразую-
3-5
6-10
11-25
>25
щей (С) или подстилающей породы
(D), % общей площади поч¬
венного ареала
478
Продолжение
Показатель
Степень деградации*
1
2
3
4
20-40
41-100
101-200
>200
2—10
11-20
21-40
>40
0,1-0,2
0,1—0,25
0,7-1,0
0,21-0,3
0,26-0,5
1,1-1,6
0,31-0,5
0,51-0,8
1,7-2,0
>0,5
>0,8
>2,0
1-3
5-10
40-50
3-7
10-15
51-60
7-10
15—20
61-70
> 10
>20
>70
0,81-1,0 0,61-0,80
3,1-4,0 2,1-3,0
5-7 5-3
0,31-0,60
1,0-2,0
3-2
<0,3
< 1,0
<2
1-2,5
5-25
2,6-10
26-100
11-40
101-200
>40
>200
Г чубина размывов относительно по¬
верхности, см
Мощность абиотического наноса, см
( одержание суммы токсичных солей в
пахотном слое, %:
с участием соды
для других типов засоления
Увеличение токсичной щелочности
(ири переходе нейтрального типа засо-
чеиия в щелочной), мг • экв/100 г почвы
Увеличение содержания обменного
натрия для почв, содержащих < 1 %
натрия, % от емкости поглощения
для солонцов
для других почв
Увеличение содержания обменного
магния, % от емкости поглощения
Глубина залегания пресных (< 1—3 г/л)
почвенно-грунтовых вод, м:
в гумидной зоне
в степной зоне
Глубина залегания минерализованных
(> 3 г/л) почвенно-грунтовых вод, м
С работка торфа, мм/год
11отери почвенной массы, т/га в год
* Методика определения размеров ущерба от деградации почв и земель. — М.,
1994.
** Под исходным понимается состояние недеградированных почв.
Установление степени деградации почв и земель возможно по
любому из предложенных индикаторных и дополнительных показа¬
телей. При наличии двух и более существенных изменений индика¬
торных показателей оценку степени деградации почв и земель про-
иодят по показателю, устанавливающему максимальную степень.
Определение ущерба от деградации почв. В основу расчета ущер¬
ба от деградации почв и земель положены нормативы стоимости,
определяющие возмещение убытков за изъятие участков земель.
Ущерб от деградации почв и земель рассчитывают для каждого
контура деградированных почв и земель:
Ущ = HcSK3KcKn+ ДхБКъ,
где Яс — норматив стоимости, руб/га; S — площадь деградированных почв и
чемель, га; Кэ — коэффициент экологической ситуации территории; Кс — коэф¬
фициент пересчета в зависимости от изменения степени деградации почв и зе¬
мель, Кп — коэффициент для особо охраняемых территорий; Дк — годовой доход
е единицы площади, руб.; Кв — коэффициент пересчета в зависимости от пе¬
риода времени по восстановлению деградированных почв и земель.
479
При деградации почв охраняемых территорий городов Моск¬
вы и Санкт-Петербурга могут быть использованы повышенные
коэффициенты стоимости: на земли природно-заповедного фон¬
да — 3, на земли природоохранного, оздоровительного и истори¬
ко-культурного назначения — 2, на земли рекреационного назна¬
чения— 1,5, на прочие земли — 1,0. Коэффициенты экологичес¬
кой ситуации и экологической значимости территории вводят для
учета суммарного воздействия, оказываемого деградацией почв на
экологическую обстановку. При расчете размеров ущерба от де¬
градации почв, нанесенного их собственнику, учитывают потерю
ежегодного дохода, который исчисляется по фактическим объе¬
мам производства в натуральном выражении в среднем за 5 лет
и ценам, действующим на момент определения размеров ущерба.
В зависимости от времени на восстановление деградированных
почв, которое устанавливается землеустроительным проектом, вво¬
дится коэффициент пересчета.
29.3. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ЗЕМЕЛЬ
Участки территории Российской Федерации, где в результате
хозяйственной и иной деятельности происходят устойчивые отри¬
цательные изменения в окружающей природной среде, угрожаю¬
щие здоровью населения, состоянию естественных экологичес¬
ких систем, генетических фондов растений и животных, объявля¬
ются зонами чрезвычайной экологической ситуации; участки терри¬
тории Российской Федерации, где в результате хозяйственной
либо иной деятельности произошли глубокие необратимые изме¬
нения окружающей природной среды, повлекшие за собой суще¬
ственное ухудшение здоровья населения, нарушение природного
равновесия, разрешение естественных экологических систем, де¬
градацию флоры и фауны, объявляются зонами экологического бед¬
ствия.
Территории по состоянию экологического неблагополучия
классифицируют следующим образом: 1 — норма (относительно
удовлетворительное); 2 — кризис; 3 — бедствие (табл. 68).
Глубокие необратимые изменения рассматривают за относи¬
тельно короткий исторический срок — не менее продолжительно¬
сти жизни одного поколения людей (50 лет — срок технологичес¬
кого перевооружения производства). Состояние природной сре¬
ды, растительного и животного мира характеризуют критерии заг¬
рязнения воздушной среды, воды, почв, истощения природных
ресурсов, деградации экосистемы.
В оценку среды обитания и здоровья населения включены ат¬
мосферный воздух, питьевая вода, а также ионизирующее излуче¬
ние.
480
68. Характеристика состояния экологического неблагополучия земель
Показатель
Экологический кризис
V
(>кружающая среда Устойчивые отрицательные
изменения
{доровье населения Уфоза здоровью населения
Экологическое бедствие
Природные экосис-
II* мы
Устойчивые отрицательные
изменения состояния естест¬
венных экосистем: уменьше¬
ние видового разнообразия,
исчезновение отдельных ви¬
дов растений и животных,
нарушение генофонда
Глубокие необратимые из¬
менения
Существенное ухудшение
здоровья населения
Разрушение естественных
экосистем (нарушение при¬
родного равновесия, дегра¬
дация флоры и фауны, по¬
теря генофонда)
Под критерием экологической оценки состояния земель
подразумевают описание совокупности показателей, позволяю¬
щих охарактеризовать ухудшение состояния здоровья населе¬
ния и окружающей среды, как кризисное или как бедствен¬
ное. Показатели означают меру, параметры — границы интер¬
валов, соответствующих степеням экологического неблагополу¬
чия территорий.
Выбор критериев экологической оценки состояния земель оп¬
ределяется спецификой их местоположения, генезисом и буфер-
иостью почв, а также разнообразием использования земель с уче¬
том растительного покрова, атмосферного воздуха и степени де¬
градации почв.
При оценке экологического состояния почв основными пока¬
зателями степени экологического неблагополучия и биологичес¬
кого загрязнения учитывают следующие критерии (табл. 69).
69. Критерии экологической оценки состояния земель
Критерии
Экологи¬
ческое
бедствие
Чрезвычайная
(кризисная)
экологическая
ситуация
Удовлетво¬
рительная
ситуация
Время
воздейст¬
вия, годы
Площадь
оцениваемой
территории,
тыс. га
11лощадь, выведенная из
землепользования, % об¬
щей площади сельскохо¬
зяйственных угодий:
пахотных земель
>50
30-50
<5
10
3-5
кормовых угодий
>70
51-70
< 10
20
1-2
Увеличение площади
>5,0
2,1-5,0
О
7
о
—
30-50
средне- и сильноэродиро-
нанных почв, % в год
Соотношение площадей
разной степени нарушен-
ности:
слабо и средне
<20
<30
<70
10
сильно
>40
<40
< 10
10
5-10
очень сильно
>30
<30
<5
10
481
Продолжении
Критерии
Экологи¬
ческое
бедствие
Чрезвычайная
(кризисная)
экологическая
ситуация
Удовлетво¬
рительная /
ситуация /
т~
1 Время
воздейст¬
вия, ГОДЫ
Площадь
оцениваемой
территории,
тыс га
Увеличение площади, %
в год:
подвижных песков
>4,0
2,1-4,0
0,25-1,0
10-30
засоленных почв
>5,0
2,1-5,0
0,5-1,0
__
10-30
Потери гумуса в пахотных > 25
15-25
До 5;
10
10-30
почвах, в относительных %
Соотношение в почвах < 4
4-8
8-20
10
5-10
С * N
Отвалы, карьеры, % тер¬
ритории:
нетоксичных пород
>75
50-75
<5
5
3-5
токсичных пород,
>50
20—50
< 1
2-5
1-0,1
изолированных от
грунтовых вод
токсичных пород,
>20
5-20
<0,1
2-5
0,01-0,1
представляющих угро¬
зу загрязнения грун¬
товых вод
Расчлененность террито¬
2,5
0,7-2,5
5-10
3-5
рии оврагами, км/км2
Продолжительность за¬
> 18
12-18
3-6
> 1
топления (поверхностное
переувлажнение), мес
Скорость увеличения пло
- >8
5-8
<2
5-15
щади деградированных
пастбищ, % площади в год
Лесистость, % от зональ- < 10
<30
>90
30-50
10-30
ной
Повреждение древостоя
>50
30-50
<5
2-5
3-5
техногенными выбросами,
% общей площади
Критический уровень со¬
держания в воздухе для
фитоценозов, мкг/м3.
диоксида серы > 200
100-200
<20
1
0,01-0,1
диоксида азота
>300
200-300
<30
1
0,01-0,1
Площадь посевов, пов¬
>50
20-50
< 10
1
10-30
режденных вредителями,
% общей площади
Гибель посевов, % общей
>30
15-30
<5
1
1-3
площади
Доля загрязненной сель¬
>50
25-50
<5
скохозяйственной продук
ции, % от объема прове¬
ренной
Продуктивность пастбищ¬
- <5
5-30
>80
10
10-30
ной растительности, % от
потенциальной
Соотношение в растениях,
кормах
С. N < 4 > 16
< 4 > 14
4-8
10-20
10-30
Са * Р
<0,1 >10
< 0,4 > 7
1-2
10-20
10-30
482
Продолжение
Критерии
Экологи¬
ческое
бедствие
Чрезвычайная
(кризисная)
экологическая
ситуация
Удовлетво¬
рительная
ситуация
Время
воздейст¬
вия, годы
Площадь
оцениваемой
территории,
тыс. га
Радиоактивное загрязне¬
ние почв, Ки/км2:
цезий 137
стронций-90
плутоний (сумма изо¬
топов)
Превышение ПДК хими¬
ческих веществ в почве:
1-го класса опасности
(включая бенз(а)пирен,
диоксины)
2-го класса опасности
(включая бенз(а)пирен,
диоксины)
3-го класса опасности
(включая нефть и неф¬
тепродукты)
Фитотоксичность почвы
(снижение числа пророст¬
ков), % по сравнению с
фоном
Колититр почвы*
>40
>3
>0,1
15—40
1-3
>0,1
< 1
<0,3
0,1
0,1
0,1
>3
2-3
До 1
1
0,1
> 10
5-10
До 1
1
ОД
>20
8
1
О
До 1
1
0,1
>200
140-200
До 110
10-20
1-3
<0,001
0,001-0,01
>1
1
0,001-0,01
* Колититр — наименьшая масса почвы (г), в которой содержится 1 кишечная
палочка.
В качестве критерия экологического состояния территории ис¬
пользуют площадь выведенных из землепользования угодий в ре¬
зультате деградации почв (эрозия, дефляция, вторичное засоле¬
ние, осолонцевание, заболачивание).
Для экотоксикологической оценки земли целесообразно ис¬
пользовать кратность превышения предельно допустимой концент¬
рации (ПДК) конкретного загрязняющего вещества дифференци-
цированно для веществ различного класса опасности. За комплекс¬
ный показатель загрязнения земель принимают фитотоксич¬
ность — свойство загрязненной почвы подавлять прорастание
семян, рост и развитие высших растений (тестовый показатель).
Признаком биологической деградации земель являются сниже¬
ние жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, о котором
можно судить по уменьшению уровня активной микробной био¬
массы, а также по более распространенному, но менее токсичному
показателю — дыханию почвы, изменение состояния организмов-
биоиндикаторов загрязнения почвы (почвенных водорослей, чер¬
ней и др.).*
* Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон
чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. — М., 1992.
483
Одним из показателей экологического состояния территорий
служит биологическая продуктивность ценозов, характеризующая
потенциальное плодородие для почв сельскохозяйственных тер¬
риторий. Таким показателем является средняя урожайность.
Рекомендуется принять для территории экологического бед¬
ствия снижение урожайности более чем на 75 % для данной мест¬
ности и культуры.
Дополнительным показателем, служащим индикатором степе¬
ни загрязнения рассматриваемой территории (почвы, воздуха, по¬
ливных и грунтовых вод), является доля продукции, несоответ¬
ствующая требованиям нормативно-технической документации
на качество продукции (остаточное количество пестицидов, ток¬
сичных элементов, микотоксинов, нитратов, нитритов и др.).
Для оценки экологического состояния территорий предполага¬
ется использовать показатели изменения соотношения содержа¬
ния C:N, Са:Рв, Са: Sr в различных компонентах среды, а также
уровни содержания токсичных и биологически активных микро¬
элементов в укосах растений с пробных площадок и в раститель¬
ных кормах.
При использовании предложенных критериев и показателей
для оценки экологической обстановки территорий необходимо
учитывать следующее:
сбор материалов осуществляют на основе стандартных и обще¬
принятых методов с обязательной статистической обработкой
данных, с использованием аттестованных методов;
анализ данных проводят в лабораториях, прошедших государ¬
ственную аккредитацию и получивших аттестат аккредитации;
материалы подготавливают в виде отчетов с обязательным кар¬
тографическим приложением.
На этапе проведения экспертизы возможны использование бо¬
лее широкого спектра критериев и показателей, а также примене¬
ние специальных методов исследований экологически неблагопо¬
лучных территорий. В процессе работы рекомендуют использо¬
вать программу для ЭВМ «Экспертная система Государственной
экологической экспертизы», которая обеспечивает информацион¬
ную и математическую поддержку принятия решений.
Для сельскохозяйственных земель особую важность приобрета¬
ет оценка экологического состояния фитоценозов
29.4. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ
В ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИИ
Экономические методы основаны на использовании материаль¬
ных интересов и включают отдельные приемы воздействия и их
совокупность. Комплекс взаимосвязанных экономических мер,
направленных на достижение конкретного результата, образует
484
жономический механизм по обеспечению рационального исполь¬
зования пахотных земель. Основными принципами экономичес¬
кою механизма использования и охраны земли являются плат¬
ность, ответственность, государственное регулирование.
В основе принципа платности лежит экономическая (стоимост¬
ная) оценка земли. Денежная оценка позволяет сопоставить роль
юмли в производстве с другими ресурсами, которые имеют сто¬
имость и цену (материально-техническими, трудовыми). Это бу¬
ме г препятствовать бездумному отводу ценных земель для несельс¬
кохозяйственных целей, а также позволит более точно определять
ущерб, причиняемый земельным угодьям при их нерациональном
использовании.
Принцип ответственности означает обязанность землеполь¬
зователей возмещать ущерб, причиненный нерациональным ис¬
пользованием земли. ЗК РФ, иные акты земельного законо¬
дательства предусматривают ответственность за нарушение зе¬
мельного законодательства, в том числе возмещение убытков и
вреда.
Принцип государственного регулирования заключается в том, что
регулирование осуществляется органами государственного управ¬
ления и местного самоуправления путем установления для земле¬
пользователей экономических различий-регуляторов. К ним отно¬
ся гея финансирование из различных источников, в том числе кре¬
дитные рычаги, установление платы за землю, экономическое
аимулирование.
Обеспечение выполнения программ использования и охраны
земли материальными средствами осуществляют за счет средств
федерального бюджета, бюджетов субъектов Федерации, бюдже-
юв муниципальных образований, собственных средств земле¬
пользователей, экологических фондов, фондов экологического
страхования, кредитов банков, добровольных взносов населения,
а также за счет других источников, к которым относятся ино-
с I ранные инвестиции.
Финансирование использования и охраны земли связано с
выполнением федеральных целевых программ. Например, Пра¬
вительством РФ была принята программа повышения плодо¬
родия почв.
Источником финансирования воспроизводства плодородия
почв являются средства бюджетов муниципальных образований,
поступающие в виде земельного налога.
Финансирование программы охраны земли осуществляют эко¬
логические, страховые и другие фонды. Фонды —это денежные
или материальные средства, предназначенные для какой-либо
пели. На счета экологических фондов поступают средства в виде
платы за загрязнение природной среды как в пределах нормати¬
вов, установленных землепользователям, так и сверх нормативов,
485
за размещение отходов, средств, получаемых по искам о возмеще*
нии вреда, взысканных судами и арбитражными судами, штрафом
за экологические правонарушения.
Для осуществления целей рационального землепользования
привлекают иностранные источники финансирования.
Экономической основой рационального использования и охря*
ны земли является плата за землю.
Земельный налог уплачивают физические и юридические лица,
использующие землю на правах собственности, пожизненного на»
следуемого владения, пользования. Размер земельного налога Н0
зависит от результатов хозяйственной деятельности собственни*
ков земли, землевладельцев, землепользователей и устанавливает*
ся в виде стабильных платежей за единицу земельной площади в
расчете на год.
Объектами обложения земельным налогом и взимания аренд¬
ной платы являются земельные участки, используемые для сельс¬
кохозяйственного производства, ведения личного подсобного хо«
зяйства, индивидуального и кооперативного строительства жилья,
садоводства, огородничества, животноводства, гаражного строи¬
тельства, предпринимательской деятельности и иных целей, а так¬
же земли промышленности, транспорта, связи, лесного фонда, на
которых проводят заготовку древесины, сельскохозяйственные
угодья в составе лесного фонда; земли водного фонда, предостав¬
ленные для хозяйственной деятельности; земли лесного и водного
фондов, предоставленные в рекреационных целях, а также земли
других отраслей материального производства и непроизводствен¬
ной сферы.
Земельный налог и арендная плата подлежат использованию на
финансирование мероприятий по землеустройству, ведению зе¬
мельного кадастра, мониторинга, охране земель и повышению их
плодородия, на компенсацию собственных затрат землепользова¬
телей на эти цели, на погашение ссуд, выданных под эти меропри¬
ятия и процентов за их использование, на инженерное и социаль¬
ное благоустройство территории.
Закон разграничивает налогообложение сельскохозяйственных
и несельскохозяйственных угодий.
Органами законодательной власти субъектов Российской Фе¬
дерации, исходя из средних размеров налога, устанавливаются ми¬
нимальные ставки земельного налога по группам почв пашни,
многолетних насаждений, сенокосов и пастбищ. Органы местного
самоуправления утверждают размеры земельного налога, которые
дифференцируются по зонам.
Нормативная цена земли — это показатель, характеризующий
стоимость участка определенного качества и местоположения, ис¬
ходя из потенциального дохода за расчетный срок окупаемости.
486
Нормативная цена вводится для обеспечения экономического ре¬
гулирования земельных отношений при передаче земли в соб¬
ственность, установлении коллективно-долевой собственности на
землю, передаче по наследству, дарении и получении банковского
кредита под залог земельного участка.
Порядок определения нормативной цены земли устанавливает¬
ся Правительством Российской Федерации.
Контрольные вопросы и задания
1. Назовите цель устойчивого развития общества. 2. Перечислите современные
проблемы мирового землепользования. 3. Что такое деградация почв? 4. Назовите
причины деградации почв. 5. Рассчитайте ущерб от деградации почв (на примере
района, области). 6. Сформулируйте определение экологического бедствия. 7. Пе¬
речислите экономические методы управления землепользованием.
Глава 30
ОХРАНА ПОЧВ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
ЗЕМЕЛЬ
•
Охрана земель — это совокупность мероприятий, направленных
на рациональное использование, воспроизводство и сохранение
почв в состоянии, соответствующем потребностям современной
биосферы, ее живого вещества, а также в интересах существующих
и будущих поколений людей.
Все экономические, земледельческие (агротехнические) мето¬
ды охраны и рационального использования земли направлены
прежде всего:
на сохранение и повышение плодородия почв при внедрении
научно обоснованных зональных систем земледелия, позволяю¬
щих устранить или смягчить неблагоприятные природные и ант¬
ропогенные факторы;
увеличение эффективного плодородия земель с повышенным
влиянием неблагоприятных зональных, литогенных и гидроген¬
ных факторов (кислых, засоленных, завалуненных, легких почв) с
помощью агро- и культуртехнических приемов, организационно¬
хозяйственных мероприятий;
восстановление эффективного и потенциального плодородия
земель с повышенным влиянием рельефа, агро- и гидродинами¬
ческих и гравитационных процессов, вызывающих разрушение
поверхности (эрозию, оползни, сели, термокарст и др.), противо-
эрозионной организацией территорий, агро-, лесо- и гидротехни¬
ческими приемами, ограничением производственных, сельскохо¬
зяйственных и рекреационных нагрузок;
487
внедрение прогрессивных технологий мелиорации земель, пре¬
дотвращающих иссушение или засоление площадей, развитие ир
ригационной эрозии;
экономию продуктивных угодий при отводе земель для несель
скохозяйственных нужд, рекультивацию земель (комплекс меро
приятий, направленных на восстановление продуктивности нару
шенных земель для последующего их использования в земледе¬
лии);
защиту земель от различных видов загрязнения (отходы npoin
водства, удобрения, химические средства защиты растений и т. д.).
30.1. ЭРОЗИЯ И ДЕФЛЯЦИЯ почв
Слово «эрозия» (от латинского erosic) означает разъедание.
Применительно к науке о земле под эрозией понимают разруше¬
ние и перемещение почвы водой, стекающей по поверхности. Вы
дувание верхнего, наиболее плодородного слоя почвы, или ветро
вая эрозия, называется дефляцией.
При водной эрозии различают плоскостную (смыв) и линей
ную (размыв, образование оврагов) эрозию. Весной, при таянии
снега, почва разрушается талыми водами (весенняя эрозия), а ле
том — ливневыми потоками (ливневая эрозия). В последнем слу
чае разрушение почвенного комка начинается с падения на нею
капель дождя (эрозия почвенной структуры), а затем продолжает
ся во время стока воды со склонов. Эрозионные водороины глуби
ной до 0,5 м, образующиеся от стока талых и ливневых вод, а рач
мывы глубиной более 0,6 м, которые не могут быть запаханы, на
зывают промоинами. Размывы, образующие продольный профил i.
и отличающиеся от профиля склона, называют оврагами.
Ветровая эрозия (дефляция) развивается при скорости ветра
более 5 м/с, но наиболее вероятно ее проявление весной, когда
почва разрыхлена, подсушена, распылена и не покрыта раститель
ностью и стерневыми остатками. Влажную и комковатую помпу
дефляция разрушает меньше. Очагами возникновения ветровой
эрозии часто являются выбитые выгоны, разбитые грунтовые до
роги и распыленные обезвоженные пахотные земли, особенно на
ветроударных склонах. Принято считать, что почва податлива вот
ровой эрозии при наличии в верхней части пахотного слоя свыше
50 % частиц размером менее 1 мм. Ветровая эрозия протекает мед
ленно, но постоянно истощает и разрушает почву. Она может про
являться в малоснежные зимы, особенно после сухой осени, па
почвах с отвальной вспашкой.
В отличие от современной (ускоренной) эрозии различаю:
древнюю, или геологическую, эрозию. Древняя эрозия возникла
под воздействием тектонических процессов, движения ледникои
их таяния, стока воды и выветривания геологических пород. Но
488
скольку природные процессы эрозии протекают медленно, то по¬
тери почвы от смыва, размыва и выдувания восстанавливаются в
результате почвообразовательного процесса, постоянно происхо¬
дящего в верхних слоях земной коры.
Ускоренная эрозия является следствием нерациональной дея¬
тельности человека. При этом эрозионные процессы активизиру¬
ются в результате нарушения создавшегося в природе равновесия
и протекают очень быстро
Эрозия почв — результат сложного взаимодействия природных
факторов и хозяйственной деятельности людей. Из природных
факторов основными являются рельеф местности, противоэрози-
онная устойчивость почв, почвозащитная роль растительности,
климатические и гидрометеорологические условия.
Факторы водной эрозии. Эрозия почв зависит от крутизны, дли¬
ны, формы и экспозиции склона. С увеличением крутизны склона
смыв почвы увеличивается, однако интенсивность его зависит от
разнообразного сочетания факторов (осадков, типа почвы, агро¬
техники). Склон круче Г принято считать эрозионно опасным.
Большое влияние на проявление эрозии оказывает длина скло¬
на. Чем протяженнее склон, тем больше объем поверхностного
стока, скорость течения и слой воды. Смыв почвы при нарастании
длины склона резко усиливается при интенсивных осадках. Но
если осадки выпадают малым слоем и почва обладает высокой ин¬
фильтрацией, то поверхностный сток и эрозия могут не увели¬
читься.
Интенсивность водной эрозии почв зависит от формы склона и
профиля. Профили склона в продольном и поперечном направле¬
ниях бывают прямые, выпуклые и вогнутые.
Характер влияния продольных и поперечных профилей на сток
воды и смыв почвы различен. На продольно-прямых склонах эро¬
зия усиливается примерно от их середины к основанию. На про¬
дольно-выпуклых склонах эрозия больше проявляется в нижней
части, где наибольшая крутизна. На продольно-вогнутых склонах
эрозия сильнее выражена в верхней, более крутой части. Книзу
она уменьшается, и даже происходит аккумуляция смытой почвы.
Поперечные профили склонов определяют типы водосборов:
прямые, собирающие и рассеивающие сток воды. Их относитель¬
ная эрозионная опасность приближенно принята следующей: по-
перечно-прямой профиль склона — 1; поперечно-выпуклый (рас¬
сеивающий водосбор) — 0,8; поперечно-вогнутый (собирающий
водосбор) — 1,2.
Важным фактором эрозии является экспозиция склонов. Ее
влияние на эрозию проявляется опосредованно в связи с различи¬
ями микроклимата территории.
Принято выделять положительные (выпуклые) и отрицатель¬
ные (вогнутые) элементы рельефа. Сеть вогнутых элементов рель¬
ефа, по которым происходит сток поверхностных вод, называют
489
гидрографической. Различают древние и современные звенья гид¬
рографической сети. К древним относят ложбины, лощины, бал¬
ки, долины, к современным — промоины и овраги.
Ложбина — это линейная форма рельефа древнего эрозионного
происхождения с пологими склонами и невыраженными бровками.
Обычно включается в сельскохозяйственное использование. Лож¬
бина, равномерно углубляясь и расширяясь, перерастает в лощину.
Лощина имеет ясно выраженное дно, более высокие и крутые
берега, включает несколько водосборов ложбин. Вниз по склону
лощина расширяется, углубляется и впадает в балку.
Балка — линейная форма рельефа древнего эрозионного про¬
исхождения с выраженными бровками и широким днищем. Скло¬
ны обычно задернованы и покрыты растительностью. Постепенно
расширяясь и углубляясь, балка впадает в долину реки. Промоины
и овраги тесно взаимосвязаны и входят в гидрографическую сеть.
Водная эрозия вызывается поверхностным стоком, поэтому
важнейшими факторами, определяющими эрозионную опасность
земель, являются дождевые осадки, а также режим снегоотложе-
ния и снеготаяния.
Ливневый сток эрозионно опасен, когда при интенсивных и
продолжительных ливнях почва не поглощает воду. К ливневым
относятся осадки с интенсивностью более 0,05 мм/мин. Чем ин¬
тенсивнее ливни, тем сильнее выражены процессы эрозии. Усиле¬
ние эрозии при интенсивных ливнях связано также с увеличением
размера капель дождя, которые быстрее разрушают комочки по¬
чвы и, уплотняя ее, снижают впитывание.
Показателем проявления и развития ливневой эрозии является
30-минутная интенсивность дождя, так как она тесно связана с
реальной продолжительностью периода «добегания» стока к подо¬
шве склона.
Эрозия почв, вызванная током талых вод, зависит от величины
снегозапасов, глубины промерзания и дефицита влагозапасов в
почве.
Глубина промерзания «сухой» (влажность меньше полевой вла¬
гоемкости) почвы всегда больше, чем «влажной», при этом «сухая»
почва обладает лучшей впитывающей способностью.
Основным фактором противоэрозионной устойчивости почв
является их водопроницаемость.
Для определения противоэрозионной стойкости почв исполь¬
зуют размывающую скорость, скорость размыва почвы струей
воды, количество смытой почвы, отнесенной к слою осадков или
стока.
Пахотные горизонты любых почв без растительности при плот¬
ности 1,2 г/см3 имеют низкую противоэрозионную стойкость
(размывающая скорость 0,1 м/с). Размывающие скорости зональ¬
ных почв бореального пояса находятся в диапазоне 0,14—0,19 м/с
(Кузнецов, 1981).
490
Противоэрозионная устойчивость почв зависит от их физичес¬
ких свойств и изменяется вместе с последними под влиянием по¬
годных, биотических и антропогенных факторов.Так, после мно¬
гократного промерзания и оттаивания размывающая скорость
уменьшается в 1,3 раза по сравнению с почвой в исходном состоя¬
нии. Еще большее влияние оказывает влажность почвы; размыва¬
ющая скорость почв в воздушно-сухом состоянии в 1,5—3 раза
меньше, чем при полном насыщении водой.
Противоэрозионная устойчивость, определяемая количеством
смытой почвы, также обнаруживает тесную зависимость от состо¬
яния почвы. Так, глыбистая поверхность значительно повышает
противоэрозионную устойчивость. При увеличении плотности в
слое почвы 0—10 см с 0,99 до 1,40 г/см3 смыв увеличивается в 5—6
раз за счет снижения водопроницаемости.
Установлена сравнительная устойчивость к смыву различных
почв. Например, по степени снижения противоэрозионной устой¬
чивости черноземы образуют следующий ряд: типичные, выщело¬
ченные, оподзоленные, обыкновенные, карбонатные, южные.
Способность почвы противостоять смыву и размыву в боль¬
шой степени зависит от физико-химических, водно-физических
свойств, гранулометрического состава. Из физико-химических
свойств важнейшими являются состав поглощающего комплекса и
гумусное состояние почв. Установлено, что чем больше гумуса в
почве и лучше его качество, тем выше ее водопроницаемость.
Следовательно, пополнение почвы органическим веществом —
одно из важнейших условий защиты почв от эрозии.
Факторы ветровой эрозии. Ветровая эрозия (дефляция) зависит
от скорости, направления и повторяемости ветра, количества
осадков, температуры и влажности воздуха, устойчивости почв и
рельефа. Она чаще наблюдается днем, что определяется суточны¬
ми изменениями скорости ветра. Почвы наиболее податливы вы¬
дуванию в зимний и весенний периоды, когда ветры имеют высо¬
кую скорость, а поверхность почвы взрыхлена и недостаточно по¬
крыта растительностью. Различают зимние, ранне-, поздневесен¬
ние, летние и осенние пыльные бури
Зимние бури могут проявляться преимущественно в лесостеп¬
ной и степной зонах при скорости ветра более 17 м/с, ранневесен¬
ние — распространены на черноземных и темно-каштановых по¬
чвах. Летние и осенние пыльные бури происходят в основном на
каштановых почвах при скорости ветра до 10 м/с.
Скорость ветра, при которой начинается движение фракций
почвы, называют пороговой. С утяжелением гранулометрического
состава почв пороговая скорость возрастает. Так, на высоте 0—
15 см она составляет для темно-каштановой супесчаной почвы 3—
4 м/с, темно-каштановой легкосуглинистой — 5, а для чернозема
карбонатного тяжелосуглинистого — 5,5—7 м/с.
Влажность и температура воздуха косвенно влияют на дефля¬
491
цию. Высокая температура и низкая влажность воздуха способ¬
ствуют интенсивному испарению влаги с почвы и усиливают тем
самым разрушительное влияние ветра на почву.
Важным фактором ветровой эрозии является размер почвен¬
ных частиц. Ветровая эрозия начинается с перемещения частиц
почвы диаметром 0,1—0,5 мм. Ударяясь о почву под углом 6—12°,
эти частицы поднимают в воздух частицы диаметром менее 0,1 мм,
которые ветром переносятся на значительные расстояния. Части¬
цы диаметром более 0,5 мм передвигаются перекатыванием. При
скорости ветра более 40 м/с возможно передвижение частиц ди¬
аметром до 1 мм во взвешенном состоянии. Принято считать, что
частицы почвы диаметром менее 1 мм эрозионно опасные, круп¬
нее 1 мм — ветроустойчивые, почвозащитные.
Устойчивость почвы против ветровой эрозии оценивают по
комковатости поверхности, т. е. по наличию комочков более
1 мм в слое почвы 0—5 см, выраженному в процентах воздушно¬
сухой массы. При содержании менее 50 % комочков почвы
крупнее 1 мм наступает процесс выдувания. Порог устойчи¬
вости почвы к ветровой эрозии (если на поверхности нет по¬
жнивных остатков) находится в пределах 50—55 %. Поэтому
очень важно, чтобы почвообрабатывающие и посевные машины
не распыляли почву.
Если в процессе обработки разрушено 2 % почвозащитных ко¬
мочков, то их нужно возместить 20 стернинками на 1 м2. Установ¬
лено, что стерня в горизонтальном положении более эффективно
снижает скорость ветра и тормозит перекатывание почвенных
фракций, чем при вертикальном стоянии.
Размеры водной и ветровой эрозии зависят от вида культу¬
ры, ее развития и густоты стояния растений. Растения разде¬
ляют на хорошо-, средне- и слабозащищающие почву от эро¬
зии. К первой группе относятся многолетние травы, ко вто¬
рой — зерновые и однолетние травы, к третьей — пропашные и
технические, кормовые и овощные культуры, плодовые насаж¬
дения и виноградники.
Для уменьшения интенсивности водной и ветровой эрозии
перспективно возделывание пропашных культур с промежуточны¬
ми: подсевными, пожнивными и озимыми. Если подсевные и по¬
жнивные яровые культуры из-за недостатка влаги во второй поло¬
вине лета часто наименее надежно защищают почву, то озимые
рожь и рапс решают эту задачу в различных природно-климати¬
ческих условиях.
Применение однолетних озимых культур имеет большое поч¬
возащитное значение. При количестве осадков более 400 мм про¬
межуточные озимые культуры размещают в севооборотах перед
поздними: кукурузой, сорго, суданской травой, просом, которые
возделывают поукосно. Достоинством промежуточных озимых
культур является также их способность давать ранний зеленый
492
корм. Устойчивость почвы к смыву и выдуванию зависит от на¬
личия на ней растительности и пожнивных остатков.
Ветровая эрозия проявляется в любых условиях рельефа. Но
наибольшая гибель посевов от пыльных бурь наблюдается на воз¬
вышенностях и прилегающих к ним территориях.
Антропогенные факторы эрозии. Развитие и распространение ус¬
коренной водной и ветровой эрозии связано с нарушением есте¬
ственного равновесия между климатом, почвой и растительнос¬
тью. Нарушение этого равновесия происходит вследствие унич¬
тожения растительности, распашки земель, чрезмерного выпаса
скота. До развития земледелия во всех природных зонах главную
почвозащитную роль играла травянистая растительность. Для со¬
временных систем земледелия характерно небольшое количество
фонов, смена которых вызывается введением севооборота, чередо¬
ванием культур, обработкой почвы, развитием фаз растений.
В настоящее время для большинства регионов страны типично
распространение антропогенных комплексов: лесная полоса — поле.
Однако при этой системе не исключаются условия проявления
водной (ветровой) эрозии.
Усилению процессов водной эрозии и дефляции способствует
ухудшение структуры почвы, вызванное многократными механи¬
ческими обработками и увеличением массы техники на больших
пространствах.
Противоэрозионная эффективность культурных растений зна¬
чительно хуже, чем естественной растительности, из-за редкого
травостоя и ежегодного отчуждения во время уборки всей биомас¬
сы (табл. 70).
70. Показатели устойчивости агротехнических фонов к эрозии и дефляции
(по Лопыреву, Рябову)
Коэффициент эрозионной Коэффициент дефляционной
опасности опасности
Чистый пар
1
1
Сахарная свекла
0,9
0,95
Кукуруза на зерно
0,85
0,85
Подсолнечник
0,8
0,85
Картофель
0,75
0,85
Яровые зерновые
0,6
0,75
Пожнивные промежуточные
посевы:
яровые зерновые
0,3
0,25
озимые культуры
0,2
0,25
Многолетние травы:
1-го года использования
0,08
0,08
2-го года использования
0,03
0,03
3-го года использования
0,01
0,01
Травостой, особенно на пастбищах, изрежен, перетравлен в ре¬
зультате нерегулируемого выпаса скота, обладает малым проек¬
тивным покрытием, что приводит к смыву и значительной эроди-
493
рованности почвы, усилению эрозионных процессов. Этому спо¬
собствует и не адекватная особенностям рельефа противоэрозион-
ная организация территории. Расположение лесных полос, дорог
вдоль склонов вызывает лавинообразный сток и смыв почвы, а
также проявление дефляции.
Ущерб от эрозии. Продуктивность эродированных почв тесно
связана с распределением плодородия почв по профилю. Особен¬
но резко снижается продуктивность подзолистых, дерново-подзо-
листых, коричневых и подзолисто-желтоземных почв, плодородие
которых определяется в основном производительной способнос¬
тью аккумулятивных горизонтов. Урожайность зерновых культур
на почве из горизонта 20—40 см составляет 28—46 % уровня уро¬
жайности пахотного горизонта. Черноземы южные и каштано¬
вые почвы отличаются более высоким плодородием горизонта
20—40 см — 78 %. Серые лесные почвы, черноземы обыкновенные
различаются по степени плодородия пахотного и подпахотного
слоев.
Урожайность сельскохозяйственных культур снижается на
слабосмытых почвах в среднем на 10—20 %, на среднесмытых —
на 30—40, на сильносмытых — на 50—60 % по сравнению с уро¬
жайностью на полнопрофильных почвах. На дефлированных по¬
чвах различной степени деградации величина снижения урожай¬
ности на 10—25 % меньше. Сельскохозяйственные культуры по-
разному реагируют на снижение почвенного плодородия в
результате эрозионных процессов. В результате эрозии теряется
огромное количество воды, ухудшается ее качество. Весной в ле¬
состепной, степной и сухостепной зонах из-за эрозионных про¬
цессов с пашни уходит до 28,1 км воды, что соизмеримо с го¬
довым стоком воды в р. Дон (29,1 км в год). Это резервы вла¬
ги, которые необходимо использовать в земледелии, тем более
что именно недостаток влаги в названных зонах лимитирует по¬
лучение высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных
культур. В ЦЧЗ овраги и примыкающие к ним приовражные и
межовражные участки выводят из интенсивного использования
примерно 500 тыс. га плодородных земель. В отдельные годы от¬
чуждение сельскохозяйственных угодий за счет роста оврагов со¬
ставляет от 2 до 9 тыс. га.
Около 30 % грунта, смываемого с пашни и выносимого из овра¬
гов, поступает непосредственно в речную сеть. За счет этого про¬
исходят обмеление средних и отмирание малых рек и ручьев, зату¬
хание родников. В бассейне Верхнего Дона сокращение суммар¬
ной протяженности рек составляет 0,2 % в год, а на Среднем Дону
0,4—0,45 %. Подсчитано, что крупные овраги вблизи Волгограда
выбрасывают в Волгу до 5 млн м3 земли в год. Большинство ручьев
и малых рек, глубина которых менее 1 м, полностью заилились
или существенно обмелели, а их поймы перешли в стадию забола¬
чивания.
494
Противоэрозионные мероприятия. В связи с ущербом, причиняе¬
мым эрозией, необходимо провести систему мероприятий, с по¬
мощью которых можно предотвратить или свести к минимуму
эрозионные процессы. Наибольший успех обеспечивает освоение
не отдельных почвозащитных приемов, а противоэрозионного комп¬
лекса. Противоэрозионный комплекс включает систему организа¬
ционных, агротехнических, фитомелиоративных и гидротехничес¬
ких мероприятий.
Агротехнические мероприятия — системы обработки почв, заме¬
на традиционной отвальной основной обработки на систему диф¬
ференцированной обработки почвы с учетом биологических осо¬
бенностей возделываемых культур, их предшественников, погод¬
ных и почвенных условий.
Новая система обработки предусматривает сочетание (чередо¬
вание) в севообороте отвальной, плоскорезной и поверхностной
обработок, применение противоэрозионных приемов: щелевание,
почвоуглубление, формирование микрорельефа, посев кулисных
растений, регулирование снегоотложения и снеготаяния, улучше¬
ние водно-физических свойств почв и в первую очередь водопро¬
ницаемости, их противоэрозионной устойчивости.
Фитомелиоративные мероприятия — проведение коренного и
поверхностного улучшения естественных сенокосов и пастбищ и
овражно-балочных земель путем выполаживания оврагов и засева
их травосмесями многолетних бобовых и злаковых трав; устрой¬
ство и залужение водотоков для отвода воды от вершины оврагов;
посадка полезащитных 2—3-рядных лесных полос, усиленных в
противоэрозионном отношении канавами, и т. д.
Гидротехнические мероприятия — устройство на пашне системы
водоотводящих и водозадерживающих валов, валов с широким ос¬
нованием, валов-террас, водотоков, водоемов и т. п.
Наибольший эффект дает применение полного комплекса про¬
тивоэрозионных мероприятий, который рассчитан на предотвра¬
щение стока заданной, например 10%-ной, обеспеченности (сток,
который может наблюдаться один раз в 10 лет). Зная объем стока и
противоэрозионную эффективность каждой составляющей части
комплекса, рассчитывают его структуру (содержание).
Основа противодефляционных мероприятий — создание пре¬
пятствий на пути воздушного потока и предотвращение крошения
почвенных агрегатов на частицы менее 1 мм. Поэтому в систему
противодефляционных мероприятий входят: 1) сохранение на по¬
верхности почвы в течение всего года растений или их остатков
(стерня, мульча и т. д.), в связи с этим обработка почвы в районах
проявления ветровой эрозии должна быть безотвальной; 2) полос¬
ное размещение культур сплошного посева с пропашными культу¬
рами и черным паром, при этом длинные стороны полос должны
быть расположены поперек направления эрозионно опасных вет¬
ров; 3) выращивание кулис из высокостебельных культур; 4) со¬
495
здание системы лесных полезащитных полос; 5) приемы улучше¬
ния агрофизических свойств почв, в первую очередь структуры
(возделывание многолетних трав, внесение органических удобре¬
ний, щадящая обработка, применение искусственных структуро-
образователей и т. д.).
30.2. МЕТОДЫ ОХРАНЫ ПОЧВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Почвы подвержены различным внешним воздействиям. Любые
изменения, приводящие к нарушению физических, физико-хими¬
ческих, химических, биологических и биохимических функций
почвы, вызывают ее загрязнение.
Загрязнение почвы следует рассматривать не только как про¬
никновение в нее некоторых веществ, элементов, вредных микро¬
организмов, но и как нарушение определенного равновесия, кото¬
рое не может быстро восстановиться.
Экологическая обстановка обостряется, усиливаются процессы
техногенного загрязнения почв. Так, в зоне производства зерна и
сахарной свеклы отмечается значительное накопление в почвах ос¬
татков пестицидов, обусловленное их длительным применением.
Территории техногенно измененных почв составляют более 25 %
земель сельскохозяйственного использования. В этих почвах содер¬
жание фитотоксикантов часто превышает допустимые уровни.
Нормирование химического загрязнения почв осуществляют
по предельно допустимым концентрациям (ПДКп). Это концент¬
рация химического вещества (мг) в пахотном слое почвы (кг), ко¬
торая не должна вызывать прямого или косвенного отрицательно¬
го влияния на соприкасающиеся с почвой среды и здоровье чело¬
века, а также на самоочищающую способность почвы. По величи¬
не ПДКп значительно отличается от принятых допустимых
концентраций для воды и воздуха. Это объясняется тем, что по¬
ступление вредных веществ в организм сельскохозяйственных жи¬
вотных непосредственно из почвы происходит в исключительных
случаях в незначительных количествах, в основном через контак¬
тирующие с почвой среды (воздух, воду, растения).
Различают четыре разновидности ПДКп в зависимости от пути
миграции химических веществ в сопредельные среды: ТВ —
транслокационный показатель, характеризующий переход хими¬
ческого вещества из почвы через корневую систему в зеленую мас¬
су и плоды растений, МА — миграционный воздушный показа¬
тель, характеризующий переход химического вещества из почвы и
атмосферу, МВ — миграционный водный показатель, характерп
зующий переход химического вещества из почвы в подзем н in
грунтовые воды и водные источники, ОС — общесанитарный пн
казатель, характеризующий влияние химического вещества на ■ ->
моочищающую способность почвы и микробиоценоз.
496
Вещество
ПДКп, мг/кг
Вещество
ПДКп, мг/кг
Марганец
Мышьяк
Ртуть
Свинец
Хром
Бенз(а)пирен
1500 по ОС
2 по ОС
2,1 по ОС
20 по ОС
0,05 по MB
0,02 по ОС
Бромфос
Перхлордивинил
Изопропил бензол
Фосфора оксид (Р2О5)
а-метилстирол
Формальдегид
0,4 по ТВ
0,5 по ТВ
0,5 по МА
200 по ТВ
0,5 по МА
7 по ОС
В случае применения новых химических соединений, для кото¬
рых отсутствуют ПДКп, рассчитывают временные допустимые
концентрации (ВДКП):
где ПДКпр — предельно допустимая концентрация для продуктов питания (овощ¬
ных и плодовых культур), мг/кг.
Длительное систематическое применение высоких доз удобре¬
ний приводит к накоплению в почве токсичных веществ — балла¬
стных компонентов минеральных удобрений. Например, с 1 т
фосфорных удобрений в почву поступает до 150 кг фтора, а с 1 т
кадайных удобрений — до 500 кг хлора. Особую опасность пред¬
ставляют такие примеси, как мышьяк, свинец, кадмий, стронций
и другие элементы.
К приемам охраны почв от загрязнения относятся:
соблюдение обоснованных видов, доз, сроков и способов вне¬
сения удобрений — это существенно сокращает потери питатель¬
ных веществ, снижает возможность попадания их из почвы в грун¬
товые и поверхностные воды, уменьшает накопление остаточных
веществ в почве и растениях;
внесение увеличенных доз (свыше 90 кг/га) азотных минераль¬
ных удобрений дробно, по фазам развития растений — это позво¬
лит полнее удовлетворить потребности растений в азоте в наибо¬
лее важные фазы развития, снизить его потери и повысить уро¬
жай;
исключение применения удобрений по снежному покрову, по
мерзлой почве, в период снеготаяния, при возможном стоке, без
заделки удобрений в почву;
сочетание минеральных и органических удобрений — при сов¬
местном внесении минеральных и органических удобрений умень¬
шаются потери азота;
предотвращение эрозионных процессов;
применение рациональной системы защиты растений с огра¬
ниченным использованием химикатов;
рациональное применение гербицидов с учетом содержания
органического вещества в почве;
использование биологических методов защиты растений и аль¬
тернативного земледелия в целом;
17 3ак. 227 497
ВДКП= 1,23 +0,48 ПДКпр,
перевод накопившихся в почве тяжелых металлов в труднодос¬
тупные формы; на почвах тяжелого гранулометрического состава с
наибольшим содержанием органического вещества доступность
тяжелых металлов меньше, поэтому при загрязнении ими пахот¬
ных земель необходимо повысить содержание органического ве¬
щества в почве за счет внесения высоких доз органических удоб¬
рений, возделывания сидеральных и промежуточных культур;
уменьшение избытка воды в почве, так как он способствует
увеличению содержания доступных растениям форм тяжелых ме¬
таллов, в связи с этим на слабодренированных почвах рекоменду¬
ют применять глубокое рыхление, отвод вод поверхностного сто¬
ка; токсичность тяжелых металлов на кислых почвах можно
уменьшить изменением реакции среды;
использование сильно загрязненных почв для лесоразведения,
выращивания декоративных растений, постоянного залужения
многолетними травами, не используемыми для пищевых и кормо¬
вых целей.
30.3. МЕЛИОРАЦИЯ ГИДРОМОРФНЫХ почв
И ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
Осушение почв, особенно аллювиальных, часто приводит к
вторичному засолению. Зарегулирование речного стока, углубле¬
ние и чистка русла реки способствуют сокращению поемности и
объема поемных вод, что снижает глубину промывания почво¬
грунта. Наличие в почвенном профиле, материнской породе лег¬
корастворимых солей служит причиной их поднятия летом при
капиллярном увлажнении почв; отсутствие нисходящих токов
воды, уменьшение промывания почвогрунта поемными водами
обусловливают накопление солей в верхнем слое почвы, что вы¬
зывает ее осолонцевание и засоление.
Осушение больших массивов гидроморфных почв приводит к
ухудшению водного режима прилегающих территорий, что отри¬
цательно сказывается на эффективном плодородии, прежде всего
почв легкого гранулометрического состава.
Обезвоживание, пересыхание верхних органогенных слоев
почв создают предпосылки для развития ветровой эрозии, которая
на целинных гидроморфных землях отсутствует. Удаление избыт¬
ка влаги при осушении обусловливает постепенную усадку почв,
прежде всего их органогенного слоя. Для торфяных почв характе¬
рен большой запас недоступной влаги — до 30—40 % полной вла¬
гоемкости, в то время как нижний предел оптимального содержа¬
ния ее составляет 55—60 % полной влагоемкости. Поэтому диапа¬
зон активной влаги невелик, что требует постоянного поддержа¬
ния влажности почвы на оптимальном уровне. Избыток
доступной влаги приводит к резкому ухудшению воздушного ре¬
498
жима почв. Параметры гидроморфных почв различного уровня
плодородия еще не разработаны. На практике хорошие результаты
дает комплекс приемов по мелиорации и охране гидроморфных
почв, включающий:
осушение, создание дренажных систем двойного регулирова¬
ния;
культуртехнические работы;
глубокое мелиоративное рыхление, агротехнические мелиора¬
тивные приемы;
внесение кальцийсодержащих соединений;
подбор сельскохозяйственных культур, приспособленных к ус¬
ловиям переувлажненных и переувлажненных засоленных почв и
т. д.;
использование минеральных и органических удобрений, залу-
жение;
обогащение органических горизонтов минеральными частица¬
ми.
Осушение гидроморфных почв — необходимое условие их ра¬
ционального использования. В зависимости от степени гидромор¬
физма почвы, которая проявляется в оглеении почвенного про¬
филя, изменяется эффективность ее использования, определяется
целесообразность проведения осушительной мелиорации.
Культуртехнические работы направлены на создание поверхно¬
сти почвы, пригодной для обработки и возделывания сельскохо¬
зяйственных культур. С этой целью удаляют древесно-кустарни¬
ковую растительность, ее остатки, камни, крупные кочки, прово¬
дят планировку поверхности.
Улучшение водно-воздушного режима осушенных гидроморф¬
ных почв возможно при глубоком мелиоративном рыхлении. Раз¬
личают следующие способы глубокого рыхления: сплошное,
сплошное рыхление-кротование, рыхление и рыхление-кротова-
ние по полосам. Рыхление проводят на глубину 0,5—0,6 м, на
20—25 см выше глубины заложения дрен.
При неблагоприятной реакции почвы вносят кальцийсодержа¬
щие соединения. Известковые материалы способствуют оптими¬
зации реакции почвенной среды, оструктуриванию пахотного
слоя, нейтрализации токсичных форм железа и алюминия. Гипсо¬
вые и сульфатные материалы (фосфогипс, гипс, серная кислота,
железный купорос) применяют на гидроморфных солонцеватых
почвах, а также со щелочной реакцией. На почвах с неглубоким
залеганием грунтовых вод гипс малоэффективен. На осушенных
землях гипсовые материалы вносят на глубину до 15 см, что пре¬
дупреждает образование соды в результате биохимических про¬
цессов.
Возделывание культур, приспособленных к условиям гидро¬
морфных и галогенных гидроморфных почв, позволяет повысить
эффективность использования переувлажненных земель.
499
Окультуривание гидроморфных почв предусматривает внесе¬
ние фосфорных, калийных минеральных удобрений, микроудоб¬
рений, навоза, торфонавозных компостов, применение специаль¬
ных агротехнических приемов обработки почвы: узкозагонная,
профилирующая вспашка, фрезерование, гребневание и других,
что обеспечивает увеличение поверхностного стока, испарение
воды из почвы.
На торфяных почвах эффективно обогащение пахотного слоя
минеральными частицами (песком, суглинком, землей, глиной,
мергелем и др.), благодаря чему повышается плотность, а следова¬
тельно, снижается усадка торфа, усиливается процесс гумифика¬
ции и закрепления гумусовых веществ в профиле почвы, умень¬
шается опасность ветровой эрозии, возгорания торфа. Как показа¬
ли исследования, целесообразно внесение 30—50 т суглинка или
глины на 1 га через 5—7 лет до образования перегнойно-мине-
ральной почвы с зольностью не менее 50—60 %.
30.4. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ПОЧВ
Развитие промышленности, строительство городов, путей со¬
общения, каналов приводит к разрушению почвенного покрова.
Сильно нарушается слой почвы при открытой добыче угля, руд,
торфа, фосфоритов и других полезных ископаемых, строительных
материалов. Большое разрушение почвенного покрова происхо¬
дит при геологоразведочных работах и разработке месторождений.
Разрушение почв и образование пустынного ландшафта вызывает
ветровая и водная эрозия. Для восстановления нарушенных почв
необходима рекультивация.
Восстанавливают почвы в два этапа: первый — техническая,
второй — биологическая рекультивация. На первом этапе вырав¬
нивают поверхность, засыпают карьеры, проводят химическую
мелиорацию пород, насыпают гумусовый слой почвы. На втором
этапе создают растительный покров.
Различают лесной и сельскохозяйственный способы биологи¬
ческой рекультивации. При сельскохозяйственной рекультивации
выравнивают поверхность, вывозят с поля обломки горных пород,
при необходимости проводят химическую мелиорацию, регулиру¬
ют водный режим. Затем высевают не требовательные к почвен¬
ным условиям растения. При облесении нарушенных земель в
первые годы иногда высевают почвоулучшающие культуры, затем
высаживают деревья, кустарники. Высокой приживаемостью от¬
личается ольха, способностью накапливать азот — акация. При хо¬
рошем увлажнении рекомендуют тополь, иву. Иногда на сильно
разрушенных землях устраивают водоемы, сооружения.
Существует несколько способов выявления пригодности нару¬
шенных земель для сельского и лесного хозяйства: ведут наблюде¬
500
ния за зарастанием участков естественной растительностью, с по¬
мощью полевых или вегетационных опытов уточняют пригод¬
ность этих земель для культур, в лабораторных условиях проводят
химические, минералогические и агрохимические анализы.
По пригодности для сельского хозяйства породы и почвы степ¬
ной и лесостепной зон разделяют на следующие категории.
Вполне пригодные — слои почв с содержанием гумуса более 1 %,
достаточным количеством питательных веществ, благоприятными
водно-физическими свойствами. При нарушении почвенного по¬
крова гумусовый слой рекомендуют складировать отдельно, а для
начала рекультивации его наносят на плохие породы мощностью
20-45 см.
Пригодные — породы с содержанием гумуса менее 1 %, благо¬
приятными агрофизическими свойствами, без наличия вредных
солей. На этих породах мощностью 25—40 см рекомендуют высе¬
вать травы (люцерну, эспарцет, вико-овсяную смесь, донник),
спустя 3—4 года выращивать пшеницу, ячмень, картофель.
Пригодные после необходимого улучшения — породы без содержа¬
ния гумуса, бедные азотом, фосфором, калием, с благоприятными
агрофизическими свойствами, например смесь ила с глиной. Эти
породы нуждаются в землевании, внесении больших доз органи¬
ческих и минеральных удобрений.
Непригодные или нуждающиеся в коренном улучшении — юрс¬
кие глины, имеющие тяжелый гранулометрический состав, содер¬
жащие растворимые соли. На таких породах можно выращивать
лесные культуры, травы.
Непригодные для растительности пиритсодержащие породы не¬
обходимо при рекультивации укладывать ниже корнеобитаемого
слоя (глубже 3 м). На породах с небольшим (до 1 %) содержанием
пирита можно выращивать травы и лесные культуры, но обяза¬
тельно с предварительным известкованием.
Почвенный покров сельскохозяйственных угодий должен кон¬
тролироваться государством.
30.5. МЕРЫ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ПЕРЕУПЛОТНЕНИЯ
ПОЧВЫ
Увеличение объемной массы почвы свыше 1,3 г/см3 под дей¬
ствием тракторов и сельскохозяйственных машин в процессе воз¬
делывания культурных растений приводит к снижению их уро¬
жайности на 10—50 %. Чем ниже плодородие почвы, тем более
ощутимы отрицательные последствия переуплотнения.
Основные меры по предотвращению переуплотнения почвы и
борьбы с ним следующие:
минимализация обработки почвы, совмещение операций, умень¬
шение глубины рыхления, увеличение ширины захвата агрегатов;
501
выполнение всех работ по возделыванию сельскохозяйствен¬
ных культур в состоянии физической спелости почвы, при влаж¬
ности ее 20—22 %;
ограничение применения на полевых работах колесных тракто¬
ров типа К-700, преимущественное использование гусеничных
тракторов, особенно на тяжелых почвах;
исключение проходов сельскохозяйственных агрегатов по полю
без надобности;
осуществление заправки агрегатов семенами, удобрениями, пе¬
стицидами, топливно-смазочными материалами только у края
поля, на дорогах;
применение технологической колеи с целью упорядочения
движения агрегатов по полю;
рыхление и заравнивание следов от колес тракторов и сельско¬
хозяйственных машин;
применение уширителей колеи тракторов;
соблюдение рекомендуемого удельного давления ходовых систем
на почву: 0,8—1,0 кг/см* при основной обработке, 0,4—0,6 кг/см2
при посеве и междурядных обработках;
разрушение плужной подошвы, подпахотное рыхление на глу¬
бину 30—40 см;
применение чизелей, не формирующих плужную подошву;
повышение общей культуры земледелия;
внесение органических удобрений;
мульчирование поверхности почвы.
Таковы общие, эффективные во всех регионах страны меры по
предотвращению переуплотнения почвы и борьбы с ним. Наряду с
этим существуют специальные приемы: соблюдение режимов по¬
лива, исключение переувлажнения и пересыхания почвы в усло¬
виях орошаемого земледелия, посев промежуточных культур в ус¬
ловиях с продолжительным послеуборочным периодом и др.
30.6. ОХРАНА ПОЧВ ОТ ЗАСОЛЕНИЯ
Засоленные почвы характерны для засушливых территорий. В
результате антропогенной деятельности засоление их может уси¬
ливаться. Засолением называется процесс накопления как раст¬
воримых солей, так и обменного натрия в концентрациях, сни¬
жающих продуктивность почвы.
Засоленные почвы могут быть: солончаковатые (с высоким со¬
держанием растворимых солей), солонцеватые (с содержанием бо¬
лее 5—10% обменного натрия), солончаки и солонцы. Во всем
мире процессам засоления подвержено около 40 % орошаемых зе¬
мель. Основной фактор ускоренного засоления почв —непра¬
вильное орошение. При необоснованно увеличенных нормах по¬
лива, а также при потерях оросительной воды из каналов повыша
502
ется уровень грунтовых вод и растворимые соли поднимаются по
капиллярам почвы. При этом происходит вторичное засоление
почв. Избыток растворимых солей отрицательно сказывается на
развитии растений.
Концентрации водорастворимых солей 0,10—0,15 % предельны
для очень чувствительных к засолению культур, 0,15—0,35 — вред¬
ны для большей части культур, 0,35—0,70 — пригодны для устой¬
чивых, более 0,70% — пригодны для очень устойчивых культур.
При содержании обменного натрия 10—15 % емкости обменных
катионов растения плохо развиваются, а при 20—35 %— сильно
угнетаются.
Урожайность пшеницы при слабом засолении снижается на
50—60 %, кукурузы — на 40—50 %. На среднезасоленных почвах
урожайность хлопчатника уменьшается в 2 раза по сравнению с
урожайностью при слабом засолении, пшеница угнетается и поги¬
бает.
Для оценки потенциальной опасности вторичного засоления
введено понятие «критический уровень грунтовых вод», при кото¬
ром начинается засоление корнеобитаемых слоев почвы, приводя¬
щее к угнетению и гибели сельскохозяйственных культур. Крити¬
ческую глубину залегания грунтовых вод (Акр, мм) рассчитывают
по формуле
^кр — Лтах+Й,
где йтах — наибольшая высота капиллярного подъема в исследуемой почве, мм; а —
глубина распространения основной массы корней сельскохозяйственных куль¬
тур, мм.
В среднем при минерализации грунтовых вод 10—15 л/га крити¬
ческая глубина их залегания составляет 2—2,5 м. При орошении ре¬
комендуют поддерживать уровень грунтовых вод глубже 2—2,5 м.
Для предупреждения вторичного засоления необходимо устраи¬
вать дренаж, проводить полив строго по оросительным нормам, от¬
водить минерализованные грунтовые воды в дренажную сеть, при¬
менять полив дождеванием, создавать вдоль каналов лесные насаж¬
дения. Перспективно капельное и внутрипочвенное орошение.
В результате поверхностного стока талых, а также ливневых вод
с поверхности почв, содержащих растворимые соли, может на¬
блюдаться засоление в средней и нижней частях склонов, а также
в понижениях. Поэтому при разработке мер по предупреждению
засоления необходимо предусмотреть применение стокорегулиру¬
ющих и противоэрозионных приемов. Для удаления солей из по¬
чвы применяют многократную промывку пресной водой, на со¬
лонцах и солонцеватых почвах рекомендуют использовать гипс
или фосфогипс (отходы производства), а также проводить трехъя¬
русную вспашку для перемешивания солонцового и карбонатного
горизонтов.
503
Важнейший способ освоения солонцовых почв —замена об¬
менного натрия в поглощающем (коллоидном) комплексе почв на
катион кальция. Этот прием называют гипсованием солонцовых
почв. Он обеспечивает снижение гидрофильности почвенных кол¬
лоидов и улучшение агрофизических характеристик почвы. Насы¬
щение кальцием коллоидного комплекса почвы в результате вы¬
теснения натрия и магния приводит к оструктуриванию пахотного
слоя, способствует закреплению вносимых органических веществ,
активизации микробиологической деятельности. Повышение во¬
допроницаемости почвы при ее оструктуривании позволяет вы¬
мывать натрий за пределы почвенного профиля нисходящими то¬
ками воды. Но даже без вымывания натрия увеличение катионов
кальция в коллоидном комплексе препятствует физическому про¬
явлению осолонцевания.
В зависимости от типа засоления дозы гипса составляют при¬
мерно 10—15 т/га при содовом засолении и 5—8 т/га при хлорид-
но-сульфатном. Доза гипса и других кальцийсодержащих соеди¬
нений может быть рассчитана по количеству обменного натрия
или дополнительно поглощенного кальция, так как солонцовые
почвы характеризуются высокой поглотительной способностью и
по отношению к кальцию.
Эффективность гипсования (внесения кальцийсодержащих со¬
единений) зависит от растворимости солей кальция, поэтому пер¬
спективны использование высокодисперсных мелиорантов, дис¬
пергирование мелиорантов с последующей стабилизацией их по¬
верхностно-активными веществами, применение свежеприготов¬
ленных солей кальция.
При залегании карбонатов кальция, гипса на небольшой глуби¬
не проводят плантажную или ярусную вспашку. В процессе глубо¬
кой обработки почвы карбонаты, находящиеся на глубине 30—
35 см (солонцы в Заволжье), выносятся на поверхность почвы, пе¬
ремешиваются с пахотным слоем, что по своему воздействию ана¬
логично внесению кальцийсодержащих соединений — гипсова¬
нию. Но при близком залегании грунтовых вод плантажная
вспашка может усилить засоленность почв, привести к вторично¬
му засолению.
Щелочная реакция солонцеватых почв также способствует сни¬
жению урожайности возделываемых растений. Поэтому внесение
серной, азотной кислот, сульфата железа, пиритных огарков бла¬
гоприятно изменяет реакцию почвы, подкисляя ее и тем самым
нейтрализуя негативное воздействие на растения щелочного ра
створа.
Кроме перечисленных приемов используют глубокое рыхление
солонцового горизонта, применяют полимеры-структурообразо
ватели и гидрофобизаторы, проводят землевание мелких и сред
них солонцов.
Эффективный способ мелиорации — возделывание на засолен
504
ных почвах растений, способных поглощать 20—50 % солей по от¬
ношению к собственной сухой массе. К таким растениям относят
пырей удлиненный, донник, лядвенец, полевицу.
Контрольные вопросы и задания
1. Каковы основные задачи охраны почв? 2. Что такое эрозия почв? 3. Дайте
характеристику основным формам водной эрозии. 4. Какой ущерб причиняет вод¬
ная эрозия? 5. Укажите основные мероприятия по защите почв от водной эрозии.
6. Что такое дефляция, как и где она проявляется? 7. Какой вред причиняет ветро¬
вая эрозия? 8. Изложите основное содержание противодефляционных мероприя-
Шй. 9. В чем заключается техногенное загрязнение почв? Какой вред оно причи¬
няет? 10. Каковы методы предотвращения загрязнения почв? 11. Каковы приемы
рационального использования гидромофных переувлажненных почв? 12. Что та¬
кое рекультивация почв? 13. Охарактеризуйте этапы восстановления разрушенных
почв. 14. Перечислите приемы мелиорации засоленных почв.
Глава 31
ОСНОВЫ КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ПОЧВ
И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ ПОЧВЕННОГО
ОБСЛЕДОВАНИЯ
•
Сельское хозяйство, базирующееся практически полностью на
почве (земле), — одно из наиболее сложных видов производства,
которое требует рационального использования не только почвы,
но и почвенного покрова в целом.
Картографирование почвы, т. е. составление почвенных карт или
картосхем отдельных их свойств, — это важнейшая составная
часть информации об окружающей среде, в частности о почвен¬
ном покрове и почвах как главном средстве и объекте сельскохо¬
зяйственного производства.
31.1. КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ПОЧВ
В современных условиях почвенная карта (план) представляет
собой основной документ для планирования и осуществления
ряда практических мероприятий, направленных прежде всего на
рациональное использование земель, охрану почв, сохранение и
расширение воспроизводства почвенного плодородия. Для сельс¬
кохозяйственных целей проводят крупномасштабную почвенную
съемку. Ею охвачена почти вся площадь сельскохозяйственных
угодий, особенно пашни.
Картографирование почв ведут путем описания почвенных
профилей и диагностики почв исследуемой территории по по¬
505
чвенным разрезам (ямы и полуямы) с уточнением границ между
почвенными выделами (разными почвами) по прикопкам (по¬
чвенно-профильный метод).
Крупномасштабные почвенные обследования делят на три ра¬
бочих периода: подготовительный, полевой и камеральный.
В подготовительный период устанавливают общие задачи и оп¬
ределяют объекты исследований, масштабы почвенной съемки,
подготавливают топографическую основу, необходимые материа¬
лы, экипировку и т. д.
В полевой период непосредственно изучают почвенный покров
территории, закладывают почвенные разрезы и прикопки, прово¬
дят морфологическое описание почвенных профилей, выделяют
почвенные контуры и составляют почвенную карту (авторский эк¬
земпляр), отбирают почвенные образцы по генетическим гори¬
зонтам. Кроме того, исследуют геологическое строение и почво¬
образующие породы; рельеф местности, уровень залегания и каче¬
ство грунтовых вод, состояние естественной и культурной расти¬
тельности и т. д.
В камеральный период проводят анализы почвенных образцов,
подготавливают картографический материал (уточняют и изготов¬
ляют почвенную карту, составляют требуемые картограммы) и
текстовую часть — «почвенный очерк», содержащий характерис¬
тику почв и рекомендации по их рациональному использованию в
сельскохозяйственном производстве.
В зависимости от масштаба все почвенные карты делят на об¬
зорные (масштаб мельче 1:1 000000), мелкомасштабные (масштаб
от 1:1000000 до 1:300000), среднемасштабные (масштаб от
1 : 300 000 до 1:100 000), крупномасштабные (масштаб от 1: 50 000
до 1: 10000) и детальные (масштаб от 1:10000 до 1:200).
Обзорные почвенные карты, не отличаясь высокой точностью,
отражают общие закономерности почвенного покрова целых кон¬
тинентов, территорий отдельных государств или четко выявляе¬
мых природных регионов и используются для приблизительного
учета земельных фондов, отображения географического распреде¬
ления почв, учебных целей.
Мелкомасштабные карты предназначены для крупных админи¬
стративных областей и небольших государств; по ним ведут учет
земельных фондов, намечают пути рационального использования
земель, выделяют площади освоения.
Среднемасштабные карты составляют для отдельных админист¬
ративных районов, округов, небольших областей; их используют
для выбора мест в целях размещения сельскохозяйственных пред¬
приятий, ферм и т. д., выделения площадей, требующих мелиора¬
тивных воздействий.
Крупномасштабные карты предназначены преимущественно
для отдельных хозяйств и служат для рационального размещения
сельскохозяйственных культур и внутрихозяйственного землеуст¬
506
ройства, дифференцированного применения агротехнических,
мелиоративных и других приемов на различных почвах и разра¬
ботки конкретных мероприятий по повышению почвенного пло¬
дородия.
Детальные почвенные карты используют на опытных станциях,
опытных полях, плантациях многолетних насаждений и других
территориях, где требуется максимально точный учет различий
между почвами.
Масштаб почвенных исследований (картографирование почв)
для сельскохозяйственных целей зависит от специализации хозяй¬
ства, характера и интенсивности использования земель, сложнос¬
ти рельефа и почвенного покрова.
В таежно-лесной зоне почвенные исследования проводят обычно
в масштабе 1:10 ООО, в лесостепной — 1:10 000—1:25 000, в степной
зоне — 1:25 000. В лесостепных и степных районах при большой
пестроте почвенного покрова или значительном распространении
эродированных почв картографирование выполняют в масштабе
1:10 000. В хозяйствах пастбищно-животноводческого направления,
расположенных в степных, сухостепных и полупустынных районах,
почвенные исследования ведут в масштабе 1:50 000. В горных земле¬
дельческих районах в зависимости от местных условий масштаб по¬
чвенного картографирования пахотных земель выбирают 1:10000, а
пастбищных угодий — 1:25 000—1:50 000. В хозяйствах с особенно
интенсивным использованием земель (орошаемых, осушенных, а
также мелиорируемых, на опытных участках почвенные исследова¬
ния проводят в масштабе 1:10 000, а иногда 1: 5000 и 1:2000, в хо¬
зяйствах овощеводческого и плодоводческого направлений — в мас¬
штабе 1:10 000 и 1:5000. В соответствии с интенсивностью исполь¬
зования в пределах одного хозяйства на разных земельных участках
может быть выбран различный масштаб исследований.
В зависимости от сочетания форм рельефа устанавливают оп¬
ределенную категорию местности, согласно которой определяют
масштаб проведения почвенной съемки. Сложный почвенный по¬
кров исследуют более детально и подробно (в более крупном мас¬
штабе), чем сравнительно несложный. Принято выделять пять ка¬
тегорий земель по сложности почвенного покрова.
I категория: степные и полупустынные территории с равнин¬
ным очень слабо расчлененным рельефом, однообразными мате¬
ринскими породами и одинаковым почвенным покровом; конту¬
ры почвенных комплексов занимают не более 10 %.
II категория: 1) лесостепные, степные и полупустынные тер¬
ритории с рельефом, расчлененным на ясно обособленные эле¬
менты с однообразными материнскими породами и несложным
почвенным покровом; контуры почвенных комплексов занимают
не более 10 %; 2) территории I категории с почвенными комп¬
лексами или эродированными почвами, занимающими 10—20 %
площади.
507
III категория: 1) степные и лесостепные территории с волнис¬
тым расчлененным рельефом, разнообразными почвообразующи¬
ми породами, неоднородным почвенным покровом; 2) террито¬
рии I категории с почвенными комплексами или эродированными
почвами, занимающими 20—40 % их площади; 3) территории II
категории с площадью почвенных комплексов или эродирован¬
ных почв 10—20 %; 4) районы, расположенные в лесной зоне, зна¬
чительно освоенные под земледелие, с ясно расчлененным релье¬
фом, однородными почвообразующими породами, с площадью за¬
болоченных или эродированных почв не более 20 %; 5) орошаемые
земли в хорошем состоянии без признаков вторичного засоления;
6) осушенные земли в хорошем состоянии без признаков вторич¬
ного или остаточного заболачивания.
IV категория: I) районы лесной зоны, земледельчески мало ос¬
военные, с однородными почвообразующими породами, с площа¬
дью заболоченых почв 20—40 %; 2) районы лесной зоны, земле¬
дельчески значительно освоенные, с пестрыми почвообразующи¬
ми породами, с площадью заболоченных или эродированных почв
20—40 %; 3) районы лесостепной зоны с расчлененным рельефом
и пестрыми почвообразующими породами, с эродированными по¬
чвами, занимающими 20—40 % их площади; 4) степные, полупус¬
тынные и пустынные территории с сильно развитыми комплекс¬
ностью и эродированностью почвенного покрова (40—60 % их
площади); 5) поймы, плавни, дельты рек с несложным почвенным
покровом, залесенные и закустаренные (меньше 20 % площади);
6) расчлененные предгорные территории; 7) тундры; 8) орошае¬
мые земли с признаками вторичного засоления на площади до
15 %; 9) осушенные земли с признаками вторичного или остаточ¬
ного заболачивания на площади до 15 %.
V категория: 1) районы лесной зоны, земледельчески мало ос¬
военные, с пестрыми почвообразующими породами и с большим
количеством заболоченных земель (более 40 % площади); 2) степ¬
ные, полупустынные и пустынные территории с сильно развиты¬
ми комплексностью и эродированностью почвенного покрова (бо¬
лее 60 % пашни); 3) горы и залесенные предгорья; 4) поймы, плав¬
ни, дельты со сложным неоднородным почвенным покровом (пе¬
стрый гранулометрический состав, засоление, заболоченность или
залесенность более чем 20 % площади); 5) орошаемые земли с при¬
знаками вторичного засоления на площади более 15 %; 6) осушен¬
ные земли с признаками вторичного или остаточного заболачива¬
ния на площади более 15 %.
В зависимости от масштаба почвенной съемки и категории слож¬
ности местности устанавливают примерное количество почвенных
разрезов для каждого исследуемого участка. В целях получения
объективной информации о почвенном покрове территории разрезы
следует располагать так, чтобы охарактеризовать все элементы релье¬
фа, все разнообразие почвообразующих пород и фитоценозов.
508
Существует три основных методических подхода к закладке по¬
чвенных разрезов на местности:
на равнинных территориях при однородном почвенном покро¬
ве и невысокой комплексности или пятнистости (I категория
сложности) разрезы располагают в шахматном порядке или парал¬
лельно по маршруту движения в количестве, соответствующем ин¬
структивной норме для данного масштаба;
на территориях с более сложным рельефом и комплексным по¬
чвенным покровом (И—IV категории сложности) разрезы разме¬
щают по линии почвенно-геоморфологических профилей, пересе¬
кающих все основные элементы мезорельефа;
на сильно расчлененных территориях с комплексным или пят¬
нистым почвенным покровом (IV—V категории сложности) разре¬
зы располагают в виде «петель» на ограниченной территории од¬
ного междуречья или межбалочного водораздела.
Главным критерием, определяющим выбор метода расположе¬
ния разрезов при картографировании почв, должен служить ха¬
рактер мезо- и микрорельефа, а также растительности, обусловли¬
вающий густоту сети разрезов. Часть разрезов может быть замене¬
на буровыми скважинами, особенно при картографировании оро¬
шаемых земель.
Почвенные разрезы бывают основные, или полные (собственно
разрез), полуямы и прикопки.
Основные (полные) разрезы следует закладывать на типичных
элементах рельефа. В условиях расчлененного рельефа (II—IV ка¬
тегории местности) эталонный разрез необходимо располагать на
выровненном участке водораздельного плато, где есть все основа¬
ния ожидать наличия нормальной автоморфной зональной почвы.
В зависимости от типа почв глубина основного разреза колеблется
от 1,8 до 2,5 м. Однако имеются исключения. На тундровых по¬
чвах она может оказаться гораздо меньше, так как определяется
глубиной залегания горизонта вечной мерзлоты. На почвах гидро¬
морфного ряда глубину разреза ограничивает уровень грунтовых
вод. На маломощных щебнистых каменистых почвах она может
составлять 10—30 см до плотной породы. Для нормально развитых
почв глубина разреза 160—180 (200) см обычно достаточна, чтобы
вскрыть почти не измененную почвообразованием материнскую
породу.
Для производственного крупномасштабного картографирова¬
ния указанные глубины разрезов оптимальны. При сложном стро¬
ении материнской породы, специальных почвенно-мелиоратив¬
ных исследованиях, а также при выборе земель под многолетние
плодовые насаждения глубину разреза доводят с помощью добу-
ривания до 4—6 м и более. В этом случае дно освоенного разреза
должно быть достаточно широким, чтобы было удобно проводить
бурение. В процессе добуривания выявляют глубину залегания со¬
левых горизонтов, уровень грунтовых вод, смену породы и т. д.
509
Размер основного разреза определяется его глубиной. Сначала
очень тщательно выбирают место заложения разреза. Оно должно
быть типичным для данных условий рельефа (не следует заклады¬
вать разрез в нехарактерном месте, например в едва заметном на
глаз понижении или повышении, замаскированном густыми посе¬
вами культурных растений). Затем на поверхности почвы лопатой
намечают границы разреза в виде прямоугольника шириной 75—
80 см и длиной 1,5—2,0 м.
Разрез копают до вскрытия материнской породы. Передняя от¬
весная стенка должна быть обращена к солнцу, по ней проводят
морфологическое описание почвенного профиля и определяют
тип почвы.
Из основных почвенных разрезов по генетическим горизонтам
и из материнской породы отбирают образцы для аналитических
исследований в лаборатории. Количество образцов и глубина их
отбора зависят от целей исследований.
Почвенные полуямы (полуразрезы) располагают на таких элемен¬
тах рельефа, где предположительно можно ожидать некоторого
изменения почвенного профиля. Глубина полуям в зависимости
от типа почвы обычно составляет 100—150 см. Однако она доста¬
точна для того, чтобы вскрыть все генетические горизонты и обна¬
жить материнскую породу. Если по морфологическим признакам
почва существенно не отличается от почвы основного разреза, то
ее включают в площадь ареала, выделяемого на основании опор¬
ного разреза. Если же полуямой вскрываются какие-либо суще¬
ственные отличия в строении почвенного профиля, например час¬
тичный смыв верхнего гумусового горизонта или изменение гра¬
нулометрического состава, то данный контрольный разрез должен
быть углублен до полного, и он становится опорным для выделе¬
ния нового почвенного контура.
Прикопки закладывают для обоснования и уточнения границ
почвенных контуров. Глубина их 50—75 см позволяет вскрыть
только верхние горизонты почв. Но этого достаточно, чтобы су¬
дить о мощности гумусового горизонта, степени оподзоленности
или солонцеватости, эродированное™, поверхностной оглееннос-
ти, окультуренности почв и т. д. Местоположение разреза должно
быть точно определено на карте и на местности, для чего его при¬
вязывают к каким-либо двум постоянным ориентирам на местно¬
сти. На картографическую основу разрез наносят с точностью
± 3 мм при масштабе 1:10 000 и ± 1,5 мм при масштабе 1:25 000.
Размеры почвенных контуров, подлежащих отображению на
почвенных картах, и допустимые величины их смещения при кар¬
тографировании представлены в таблице 71.
Нанесенные на топографическую основу непосредственно в
поле разрезы нумеруют и сравнивают с соседними. Если почвы в
разрезах одинаковые, то они составляют единый почвенный кон¬
тур, если разные, то между ними должна быть проведена граница с
510
71. Минимальные размеры почвенных контуров, подлежащих отображению на по¬
чвенных картах* (в числителе — в мм2 на карте, в знаменателе — в га на местности)
Выраженность границ почв в натуре
Масштаб
1:10 000
1 :25 000
30
30
Резкая (четко выраженная по рельефу)
0,3
1,9
50
50
Ясная (заметно выраженная по рельефу)
0,5
3,0
400
400
Неясная (переходы постепенные)
4,0
25,0
* Составление крупномасштабных почвенных карт с показом структуры и
почвенного покрова: Методические рекомендации. — М.: Почвенный ин-т им.
В. В. Докучаева, 1989.
учетом характера рельефа, растительного покрова, окраски повер¬
хности почв. При однородности территории границу проводят по¬
середине между двумя разрезами (полуямами или прикопками),
вскрывающими разные почвы. Допустимая в этом случае точ¬
ность — максимальное расстояние между разрезами — зависит от
категории сложности территории и масштаба съемки. Например,
для средней категории сложности при съемке в масштабе 1:10 ООО
допустимая точность проведения границы — 50 м на местности,
при масштабе 1:25 ООО — 100 м. Границы между почвенными вы-
делами отмечают непосредственно в поле сплошной линией. Если
на картографируемом пространстве выявлены мелкие участки, по¬
чвы которых отличаются от основного почвенного фона, то на по¬
чвенном плане их отображают, указывая процент занимаемой ими
площади в каждом данном (фоновом) почвенном контуре. При
таком отображении особенностей почвенного покрова рекоменду¬
ют избегать комплексов (три и более компонента).
31.2. МАТЕРИАЛЫ КРУПНОМАСШТАБНОГО ПОЧВЕННОГО
ОБСЛЕДОВАНИЯ
Материалы крупномасштабного почвенного обследования тер¬
риторий включают почвенную карту (или план), набор карто¬
грамм и почвенный очерк.
Почвенная карта — это картографический документ, на основа¬
нии которого создают картограммы, дополняющие, детализирую¬
щие и обобщающие исходный материал, подготавливают реко¬
мендации по рациональному использованию почвенного покрова
территории. Почвенная карта детально (до самой низкой таксо¬
511
номической единицы) в соответствии с масштабом отражает про¬
странственное распространение почв на исследуемой территории,
их состав и свойства. Каждый почвенный контур имеет свой ин¬
декс и окраску согласно систематическим спискам и цветовой
шкале Государственной почвенной карты России. Отдельными
знаками на почвенной карте могут отображать гранулометричес¬
кий состав, тип и интенсивность засоления и др.
Сопровождающие почвенную карту картограммы весьма раз¬
нообразны в зависимости от решаемых с их помощью практичес¬
ких задач. Выделяют по целевому назначению следующие виды
картограмм.
Картограммы, обобщающие и конкретизирующие материалы
почвенной карты, — укрупняют контуры путем объединения
почвенных выделов по близким свойствам. Это картограмма
агропроизводственной группировки почв и рационального ис¬
пользования земель — важнейший документ для агронома; в
ней почвы сгруппированы по генетической близости и уров¬
ню плодородия, что дает возможность территориально (для
каждого поля и рабочего участка) конкретизировать рекомен¬
дации по рациональному использованию земли и возделыва¬
нию культурных растений, сохранению и повышению почвен¬
ного плодородия.
Картограммы, детализирующие почвенную карту, — на них по¬
казаны производственно важные свойства почв, не получившие
достаточно яркого отображения на почвенной карте в связи с ог¬
раниченностью графических средств. К ним относятся картограм¬
мы гумусированности почв и мощности гумусового горизонта,
глубины залегания и минерализации грунтовых вод и т.д. Такие
картограммы используют при разработке конкретных агротехни¬
ческих приемов для отдельных участков, например при определе¬
нии глубины вспашки.
Картограммы, дополняющие почвенную карту, — на них ото¬
бражено пространственное размещение количественных пока¬
зателей отдельных производственно важных признаков почв.
Сюда входят, например, картограмма эродированных почв и
мероприятий по борьбе с эрозией, картограммы содержания в
почвах доступных форм фосфора, калия, картограмма каменис¬
тости почв и др.
Кроме того, все картограммы делят на общие, которые состав¬
ляют для всех почвенно-климатических зон, и региональные,
предназначенные для одной или нескольких зон.
К общим относят картограммы агропроизводственной группи¬
ровки почв, бонитировки почв, содержания подвижных форм
фосфора и калия, к региональным — картограммы эрозии почв,
глубины залегания и минерализации грунтовых вод, кислотности
почв, картограммы солонцов и др.
512
Картограмму эрозии почв составляют в хозяйствах, где развита
эрозия или существует опасность ее проявления. На такой карто¬
грамме отражают: эрозионно опасные территории; почвы, эроди¬
рованные в различной степени (смытые, дефлированные); терри¬
тории с развитой линейной водной эрозией (промоины, овраги
и др.). В легенде к картограмме приводят рекомендации про-
тивоэрозионных мероприятий. Выделяют почвы: слабо-, средне-
и сильноэродированные.
Картограмму бонитировки почв составляют, учитывая их свой¬
ства, определяющие продуктивность этих почв. Качество почв вы¬
ражают в баллах, вычисляемых по оценочным признакам, корре¬
лирующим с урожайностью. На картограмме бонитировки почв
отдельным земельным участкам присваивают соответствующий
балл. Обычно на ней выделяют 5—10 классов пригодности земель
для выращивания различных сельскохозяйственных культур на
основании балльной оценки почвенных разновидностей или агро-
производственных групп.
Картограмму солонцов и солонцеватых почв составляют для хо¬
зяйств, в которых солонцеватые комплексы занимают не менее
20 % сельскохозяйственных угодий или имеются значительные со¬
лонцовые участки среди ценных пахотных земель. На картограмме
указывают все контуры солонцовых комплексов, а также солонце¬
ватых почв, выделенных на почвенной карте. За ними сохраняют
полные генетические обозначения (индексы почв). На картограм¬
ме показывают производственно-значимые свойства солонцовых
почв: 1) контуры комплексов почв с солонцами разного характера
увлажнения (раскраской отделяют контуры комплексов солонцов
автоморфных — степных и пустынных, полугидроморфных — лу¬
гово-степных и лугово-пустынных, гидроморфных — луговых, бо¬
лотных); 2) содержание поглощенного натрия в солонцовом гори¬
зонте (интенсивностью окраски); 3) долю участия солонцов в ком¬
плексе по трем градациям: до 10 %, 10—25(30), 25(30)—50 %;
4) мощность надсолонцового горизонта; 5) контуры солонцеватых
почв вне солонцеватых комплексов; 6) засоленность солонцов и
солонцеватых почв.
Картограмму каменистости почв составляют для территорий
с высокой завалуненностью или щебнистостью. На ней отмеча¬
ют контуры каменистых почв, степень каменистости, размеры
камней, их положение в профиле почвы (на поверхности, скры¬
тые в верхнем слое). Степень каменистости характеризуется
объемом камней и интенсивностью покрытия ими поверхности
почвы.
На основе крупномасштабных почвенных карт и дополнитель¬
ного агрохимического картирования составляют также агрохими¬
ческие картограммы, отражающие содержание в пахотном слое
подвижных форм фосфатов, обменного калия, легкогидролизуе¬
мого азота, кислотность почвы и т. д.
513
31.3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ КРУПНОМАСШТАБНЫХ
ПОЧВЕННЫХ ОБСЛЕДОВАНИЙ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ
ПРОИЗВОДСТВЕ
Материалы почвенных исследований необходимы для учета
площадей сельскохозяйственных угодий, внутрихозяйственного
землеустройства территории, разработки дифференцированной
агротехники, приемов их рационального использования, подбора
культурных растений и сортов в соответствии с почвенными усло¬
виями, выявления территорий, почвы которых нуждаются в мели¬
оративном и культуртехническом воздействии, а также для бони¬
тировки почв и экономической оценки земель.
Наглядное представление о качестве и расположении почв на
территории хозяйства, получаемое при изучении почвенного пла¬
на, позволяет экологически правильно и экономически целесооб¬
разно провести внутрихозяйственное землеустройство. На основе
почвенной карты возможно рациональное введение севооборотов.
В соответствии с особенностями почвенного покрова, рельефа ме¬
стности, гидрогеологическими показателями территорию делят на
севооборотные массивы, бригадные участки, под застройку.
Выделение полевых, овощных и кормовых севооборотов, учас¬
тков под многолетние насаждения (сады, виноградники и др.), па¬
стбищ и сенокосов, почвозащитных севооборотов, размещение
полезащитных лесных полос и других элементов организации тер¬
ритории можно грамотно осуществить, только основываясь на ма¬
териалах почвенных исследований.
Для практического решения перечисленных вопросов необхо¬
димо определенное обобщение данных о характере почвенного
покрова территории. Такому требованию во многом удовлетворя¬
ют картограммы агропроизводственных групп почв. Кроме учета
свойств почв большое значение для землеустройства имеет харак¬
теристика размеров почвенных контуров, условий рельефа, осо¬
бенностей гидрологии отдельных участков. Все эти данные отра¬
жают в почвенном очерке.
Обобщенные материалы позволяют не только выделять террито¬
рии под различные севообороты, но и правильно нарезать поля, мак¬
симально однородные по почвенному покрову, при пестроте почвен¬
ного покрова объединять почвы, на которых можно возделывать
одну и ту же сельскохозяйственную культуру без применения особой
агротехники на отдельных участках поля, когда различия в свойствах
почв относительно легко устраняются внесением удобрений, каль¬
цийсодержащих соединений (гипс, известь) и другими приемами.
В каждой почвенно-климатической зоне использование по¬
чвенных материалов при решении вопросов землеустройства име¬
ет особенности, обусловленные как общезональными, так и зо¬
нальными свойствами почвенного покрова, а также специализа¬
цией хозяйства.
514
Почвенные картограммы позволяют наиболее эффективно
применять удобрения под конкретные культуры с учетом особен¬
ностей почв каждого рабочего участка. Максимальная эффектив¬
ность удобрений отмечается при достаточном количестве доступ¬
ной для растений почвенной влаги и хороших условиях аэрации,
благоприятной реакции почвы, отсутствии засоления и осолонце¬
вания и т. д. Поэтому при использовании материалов почвенных
обследований в целях рационального применения удобрений не¬
обходимо учитывать не только содержание питательных веществ в
почве (N, Р, К, микроэлементов), но и весь комплекс почвенных
условий: водно-воздушный, температурный, микробиологичес¬
кий, солевой режимы, физико-химические свойства. Чем сильнее
выражены отрицательные свойства почв, обусловленные их гене¬
зисом, тем менее эффективно применение удобрений, необходи¬
мо устранение факторов, лимитирующих продуктивность расте¬
ний, а это отражено в материалах почвенного обследования.
При размещении азотных удобрений важно учитывать степень
гумусированности, структурности почвы и ее гранулометрический
состав, что отмечено на почвенной карте и в картограммах. На
обедненных органическим веществом почвах легкого грануломет¬
рического состава слабее развита нитрификационная способ¬
ность, чем в хорошо гумусированных структурных почвах. Поэто¬
му сельскохозяйственные растения более отзывчивы на азотные
удобрения на легкосуглинистых и супесчаных почвах. На песча¬
ных почвах их необходимо вносить дробно, так как малая емкость
поглощения и высокая фильтрационная способность приводят к
вымыванию удобрений за пределы корнеобитаемого слоя.
При размещении фосфорных удобрений используют картог¬
рамму содержания подвижных форм фосфора. Особое внимание
следует обратить на участки, бедные этим элементом. При одина¬
ковом содержании подвижного фосфора на разных участках вне¬
сение фосфорных удобрений под одну и ту же культуру целесооб¬
разнее на почвах, имеющих более благоприятные агрохимические
свойства. На участках с высокой обеспеченностью растений под¬
вижным фосфором эффективность азотных удобрений заметно
повышается.
При размещении калийных удобрений необходимо кроме дан¬
ных картограммы учитывать содержание подвижного калия, гра¬
нулометрический состав почв: песчаные и супесчаные почвы нуж¬
даются в калии больше, чем почвы тяжелого гранулометрического
состава.
Особое внимание должно быть обращено на эродированные
почвы, которые обеднены гумусом и азотом. На таких почвах на¬
ряду с применением противоэрозионных приемов необходимо си¬
стематически вносить в повышенных дозах органические и азот¬
ные удобрения. Это изложено в почвенном очерке, дозы указаны
на картограмме.
515
При размещении минеральных удобрений учитывают данные
картограммы кислотности почв. На почвах с сильнокислой реак¬
цией желательно вносить физиологически щелочные удобрения
и не рекомендуется использовать физиологически кислые. Изве¬
сткование кислых почв также проводят на основании картограм¬
мы кислотности, на которой указаны степень нуждаемости почв
в известковании и дозы извести. В первую очередь следует извес¬
тковать сильнокислые почвы. При этом помимо данных карто¬
граммы кислотности принимают во внимание гранулометричес¬
кий состав почв и особенности возделываемых культур. В сево¬
оборотах с большим удельным весом льна и картофеля рекомен¬
дуют за ротацию севооборота вносить не более половины дозы
извести. На легких почвах, занятых картофелем, желательно
применять магнийсодержащие известковые материалы (доломи¬
товую муку).
Почвенный план также позволяет наметить рациональные
приемы обработки почв с учетом их гранулометрического со¬
става и степени окультуренности, мощности и свойств гуму¬
сового горизонта, свойств подпахотного слоя (гранулометри¬
ческий состав, оглеенность, уплотненность, содержание пита¬
тельных веществ, реакция почвы и др.), подверженности эро¬
зии, а также особенностей рельефа. На основании данных
специальной картограммы мощности гумусового слоя опреде¬
ляют глубину вспашки и приемы окультуривания при углуб¬
лении пахотного слоя.
В зоне повышенного увлажнения на гидроморфных почвах
специальные картограммы дают возможность выбрать конкрет¬
ные агротехнические приемы, направленные на улучшение водно¬
воздушного режима (нарезка спускных борозд, создание гребней
и т. д.).
Особенно тщательный анализ материалов почвенного обследо¬
вания необходим при выборе территории под сад. В этом случае
почва должна быть мощной и плодородной, хорошо гумусирован-
ной, чтобы обеспечить нормальное развитие как корней, так и
всего дерева, обладать благоприятным водно-воздушным режи¬
мом, высокой водопроницаемостью, обусловливающей достаточ¬
ный запас влаги в глубоких корнеобитаемых горизонтах. Участки,
где отмечается переувлажнение (оглеение), под сад не отводят. Для
этих целей пригодны почвы без уплотненных горизонтов, препят¬
ствующих нормальному развитию корней. На развитие плодовых
насаждений наиболее отрицательно влияет уплотнение верхней
полутораметровой толщи (1,5—1,55 г/см3 и выше). Почвы не дол¬
жны содержать вредных легкорастворимых солей, особенно щелоч¬
ных. Пределом засоления щелочными солями [Na2C03, NaHC03,
Mg(HC03)2, MgC03] считается их содержание 0,3 мг - экв/100 г
почвы. Развитию корневых систем плодовых насаждений не
должны препятствовать грунтовые воды. Для семечковых куль¬
516
тур пригодны участки с глубиной залегания незаселенных грун¬
товых вод более 2 м, для косточковых и виноградников —
1,5—2 м. Если глубина залегания грунтовых вод 1—1,5 м и
меньше, то участки можно использовать под кустарниковые
ягодные культуры.
По материалам крупномасштабного почвенного обследования
составляют специальные картограммы с выделением участков,
пригодных под различные плодовые насаждения.
При бонитировке почв сведения о конкретных показателях
дают материалы почвенного обследования, содержащиеся в по¬
чвенном очерке, картах и картограммах. При определении средне¬
взвешенного балла для почв той или иной территории (поле, ра¬
бочий участок, севооборот, хозяйство и т. д.) необходимо знать
площади отдельных почв. Эти данные можно получить только в
результате почвенных исследований. Более того, для расчета бал¬
лов бонитета необходимо знать средний многолетний уровень
урожайности различных культур в хозяйстве (районе, области) на
конкретных почвах. Таким образом, для практического осуществ¬
ления бонитировки почв обязателен весь комплекс материалов
почвенных исследований.
На анализе условий формирования почв и всестороннем изуче¬
нии их свойств по материалам почвенных обследований основаны
также выбор мелиоративных и агротехнических мероприятий, на¬
правленных на регулирование водного режима переувлажненных
почв, и их сельскохозяйственное освоение. Необходимые сведе¬
ния содержатся в почвенном плане и почвенно-мелиоративных
картограммах. К последним относятся картограммы избыточного
увлажнения и ботанико-культуртехническая.
Очередность осушения площадей определяют по картограмме
мелиоративной группировки почв. Она содержит сведения о дли¬
тельности периода избыточного увлажнения земель и типах вод¬
ного питания.
Почвенные материалы для орошения территории получают в
результате специальных детальных исследований с составлени¬
ем почвенно-мелиоративной карты и специальных картограмм.
Первостепенное значение для эффективного орошения имеют
гранулометрический состав и сложение почвогрунта, определя¬
ющие в совокупности с условиями рельефа степень естествен¬
ной дренированности территории, а также наличие солевых го¬
ризонтов, глубина их залегания и характер засоления, глубина
залегания и качество грунтовых вод. На основании этих данных
можно установить необходимость и нормы промывочных поли¬
вов, потребность в устройстве дополнительного или нового дре¬
нажа, поливной режим на каждом участке, организовать пра¬
вильное орошение, не допустить заболачивания и вторичного
засоления.
517
31.4. СОВРЕМЕННОЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ПОЧВЕННЫХ ОБСЛЕДОВАНИЙ
На современном этапе развития агропочвоведения сбор, систе¬
матизация и оперативный анализ информации основаны на ис¬
пользовании современных компьютерных технологий.
Новый класс программного обеспечения — это геоинформаци-
онные системы (ГИС), позволяющие оперировать с простран¬
ственными данными. Основой ГИС является модель местнос¬
ти — электронная карта. Сущность электронной карты состоит в
отображении на выводном устройстве (монитор, принтер, плот¬
тер) картографического материала, предварительно переведен¬
ного в цифровую форму (оцифрованного). Фактическая модель
местности представляется на выводном устройстве в виде кар¬
тинки, отображающей карту или ее участок в выбранных масш¬
табе и системе координат, проекции в определенных условных
знаках. Выбор системы проектирования определяется тем, на¬
сколько она обеспечивает разработчика средствами для решения
всей гаммы проектных работ. Внедрение геоинформационных
систем и строящихся на их базе технологий дает необходимую
основу для создания и ведения кадастровых баз данных на каче¬
ственно новом уровне.
База земельно-кадастровых данных представляет собой комп¬
лекс программных средств управления и анализа графических и
текстовых баз данных, содержащих совокупную информацию о
земельных участках и объектах недвижимости. ГИС позволяют со¬
здавать карты непосредственно в цифровом виде по координатам,
полученным в результате измерений на местности или при обра¬
ботке данных дистанционного зондирования, и привязывать к
объектам, отображенным на создаваемой электронной карте, а
также вспомогательную (атрибутивную) информацию. Примене¬
ние геоинформационных технологий сокращает сроки проведе¬
ния земельно-кадастровых работ, повышает качество картографи¬
ческого материала (в частности, время по созданию электронной
карты и внесению атрибутивных данных для поселка на 100 га со¬
ставляет в среднем от 1 до 2 мес).
Данные, необходимые для экологической оценки земель, дол¬
жны быть достоверными и точными, а также достаточно новыми.
Их необходимо периодически уточнять в связи с динамичным из¬
менением экологической ситуации в районе.
Для создания базы данных необходимо сначала разработать
цифровую модель земель района (это может быть цифровая карта,
составленная в процессе инвентаризации), а затем наложить на
нее результаты экологической оценки состояния земель, выра¬
женные в точных координатах точечных очагов загрязнения, обла¬
стей площадного загрязнения и в радиусах рассеивания вредных
веществ. На карте можно обозначить также стационарные пункты
518
наблюдения за состоянием среды и рассчитать по координатам
значения приземной концентрации вредных веществ в соответ¬
ствии со специальными алгоритмами.
В Земельном кодексе РФ содержится требование использова¬
ния и охраны сельскохозяйственных земель в соответствии с при-
родно-сельскохозяйственным районированием и территориаль¬
ным зонированием городов.
Категории земель сельскохозяйственного назначения, лесного
и водного фондов, особо охраняемых территорий и т.д. устанавли¬
вают при землеустроительном проектировании с позиций агро-
экологической землепригодности для решения целевых отрасле¬
вых и хозяйственных задач. В настоящее время появилась потреб¬
ность в выделении подкатегорий и других таксонов земель для
дифференциации форм земельной собственности и хозяйствова¬
ния, природоохранных режимов. Это связано с тем, что парамет¬
ры землевладений (объем производства, специализация, площадь)
определяют агроэкологическое качество земель. Земельные угодья
(пашня, сенокосы, пастбища, леса и др.) классифицируют по по¬
казателям систематического использования или пригодности к
использованию для конкретных хозяйственных целей, а также по
природным и историческим различиям, т. е. по агроэкологичес-
ким признакам. Деление севооборотов на типы (по производ¬
ственному предназначению и производимой продукции) и виды
(по соотношению групп основных сельскохозяйственных культур
и паров) также подтверждает объективный характер агроэкологи-
ческого содержания землеустроительного проектирования.
Агроэкологизация землеустроительного проектирования пре¬
дусматривает следующую последовательность работ:
выделение агроэкологических классов и оценка продуктивного
потенциала земель; определение объема производства; установле¬
ние специализации и состава отраслей; образование землевладе¬
ния (землепользования);
проектирование внутрихозяйственного землеустройства (раз¬
мещение производственных подразделений и хозяйственных
центров, организация угодий и севооборотов, устройство терри¬
тории севооборотов, сенокосов и пастбищ) по агроэкологически
однородным участкам. В процессе землеустройства происходит
их преобразование в систему производственно-территориально¬
го деления: массивов угодий и севооборотов, полей и рабочих
участков.
Организация пашни должна базироваться на эколого-ланд-
шафтной основе, данных мониторинга и кадастра земель. Реше¬
ние этих вопросов в современных условиях возможно при помо¬
щи ЭММ и ЭВМ, применения технологий систем САПР, ГИС и
экспертных систем. При этом резко возрастает значимость и уве¬
личиваются объемы исходной и нормативной информации, что
позволяет использовать новейшие компьютерные технологии.
519
Контрольные вопросы и задания
1. Что такое почвенное картографирование ? 2. Как делятся почвенные карты
в зависимости от масштаба? 3. Какие цели ставят перед крупномасштабным об¬
следованием почв? 4. В чем заключается сущность почвенной съемки? 5. Назовите
материалы крупномасштабного почвенного обследования. 6. Как используют ма¬
териалы крупномасштабного обследования почв в сельскохозяйственном произ¬
водстве? 7. Чем отличается от почвенной карты картограмма агропроизводствен¬
ной группировки почв? Как ее применяют в производстве? 8. Как используют
картограмму эродированных земель? 9. Каковы современные методы информаци¬
онного обеспечения почвенно-картографических исследований?
ЛИТЕРАТУРА
Агрономия /Под ред. В. Д. Мухи. — М.: Колос, 2001.
Агропочвоведение /Под ред. В.Д.Мухи. — М.: Колос, 1994.
Атлас почв СССР. — М.: Колос, 1975.
Вернадский В. И. Биосфера//Избр. соч. Т. 5. — М.: Изд-во АН СССР, 1960.
Вильямс В. Р. Почвоведение. Земледелие с основами почвоведения. — М.:
Сельхозгиз, 1949.
Воронин А. Д. Основы физики почв. — М: Изд-во Моск. ун-та, 1986.
ГедройцКК Избранные сочинения. Т. 1—3.— М.: Сельхозгиз, 1955.
Добровольский Г. В., Гришина Л. А. Охрана почв.— М.: Изд-во Моск. ун-та,
1985.
Докучаев В. В. Избранные сочинения. Т. 1—3. — М.: Сельхозгиз, 1949.
Земледелие/С. А. Воробьев, А. Н. Каштанов, А. М. Лыков, И. П. Макаров; Под
ред. С. А. Воробьева. — М.: Агропромиздат, 1991.
Классификация и диагностика почв СССР. — М.: Колос, 1977.
Классификация почв России. — М.: Почвенный институт им. В. В. Докучаева,
2000.
КовдаВ.А. Основы учения о почвах. Т. 1 и 2. — М.: Наука, 1973.
Ковриго В. П., Кауричев И. С., Бурлакова Л\ М. Почвоведение с основами геоло¬
гии. — М.: Колос, 2000.
Кравков С. Я. Курс общего земледелия. Т. 1. Агрономическое почвоведение. —
М.; Л.: Сельхозгиз, 1930.
Крупеников И. А. История почвоведения. — М.: Наука, 1981.
Левин Ф. И. Окультуривание подзолистых почв. — М.: Колос, 1972.
Муха В. Д. Почвообразовательный процесс и окультуривание почв. — Харьков,
1979.
Муха В. Д., Пелипец В. А. Программирование урожаев основных сельскохозяй¬
ственных культур. — Киев: Выща шк., 1988.
Научные основы современных систем земледелия/Под ред. А. Н. Каштано¬
ва. — М.: Агропромиздат, 1988.
Орлов Д. С. Химия почв. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1985.
Плодородие почв и устойчивость земледелия (агроэкологические аспекты) /
Под ред. И. П. Макарова и В. Д. Мухи. — М.: Колос, 1995.
Почва, город, экология / Под ред. Г. В. Добровольского. — М.: Фонд «За эко¬
номическую грамотность», 1997.
Почвоведение. Ч. 1 и 2/Под ред. В. А. Ковды и Б. Г. Розанова. — М.: Высшая
школа, 1988.
Почвоведение/К. С. Кауричев, Н. П. Панов, Н. Н. Розов и др.; Под ред.
И. С. Кауричева. — М.: Агропромиздат, 1989.
Почвоведение,/Под ред. А. С. Фатьянова и С. Н. Тайчинова. — М.: Колос, 1972.
Роде А. А., Смирнов В. Н. Почвоведение. — М.: Высшая школа, 1972.
Соколовский А. Н. Сельскохозяйственное почвоведение. — М.: Сельхозгиз, 1956.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Автотрофы 19, 149
Агробиогеоценоз 400
Агрогеология 7
Агропедоценоз 423, 454
Агропочвоведение 12
Агроценоз 400
Азотистые вещества 61
Аллелопатия 156
Аллювий 16
Альбедо 169
Амфолитоиды 76
Антагонизм 155
Антибиотики 156
Апофермент 150
Ацидоиды 75
Аэрация 139
Базоиды 75
Бактерии 61, 64, 148, 149
Безотвальная обработка почвы 461
Белки 60, 61
Биологическая аккумуляция азота 171
— активность почвы 157
Биологический круговорот веществ
и энергии 31
Биос 17, 25, 29
Биоценоз 399
Болотный процесс почвообразования 28
Большой круговорот веществ 30
Бонитировка почв 431, 513
Боронование 468
Буферность почв 91
Ветровая эрозия 491
Вид почвы 201
— севооборота 455
Включения 39
Влагоемкость почвы 126
— максимальная адсорбционная 126
— молекулярная 126
— наименьшая 122, 126
— полная 126
Влажность разрыва капилляров 121
Воздухоемкость 134
Вода гигроскопическая 118
— гравитационная 121
— капиллярная 120
522
— парообразная 118
— прочносвязанная 118
— рыхлосвязанная 119
— свободная 120
— связанная 117
— химически связанная 117
Водная эрозия почв 489
Водный режим почв 128, 131
Водоудерживающая способность 126
Водопроницаемость почвы 126
Водоросли 61, 148
Воздухоемкость 134
Воздухопроводимость 135
Воска 60, 61
Впитывание 126
Выветривание 41
Выпотной тип водного режима 132
Выцветание почвенного гумуса 166
Газовая фаза почвы 32
Газообмен 139
Галогенный процесс почвообразова¬
ния 27
Гель 77
Геологический круговорот веществ 30
Гетеротрофы 149
Гидроморфный процесс почвообразо¬
вания 23
Гигроскопичность максимальная 119
Гипсование 93
Глины 15
Гранула 75
Гранулометрический состав почвы 38, 52
Грибы 148, 61
Гумин 68
Гуминовые кислоты 67
Гумус 31, 58, 66
Гумусовые вещества 66, 67, 72
Деградация почв 477
Делювий 17
Дерновый процесс почвообразования 26
Дефляция 488
Дисперсионная среда 73
Дисперсная фаза 73
Дифференцированное использование
пашни в севообороте 452
Диффузия 139
Дубильные вещества 61
Дыхание почвы 157
Дыхательный коэффициент 137
Емкость поглощения 86
Живая фаза почвы 32, 146
Жидкая фаза почвы 31
Жиры 61
Заболачивание 478
Засоление почвы 27, 478, 502
Земельный кадастр 430
Звено севооборота 455
Земельные ресурсы 443
Золь 77
Зольные вещества 61
Зона коагуляции 79
Известкование 93
Изоэлектрическая точка 76
Интенсивность использования земли
443
Картографирование почв 505
Кислотность почвы 89
— актуальная 90
— гидролитическая 90
— обменная 90
— потенциальная 90
Климат 19
Коагель 79
Коагуляция 77
Колины 156
Коллоиды 73—80
Контурное размещение линейных ру¬
бежей 453
Коферменты 150
Коэффициент диффузии 140
Культивация 468
Ландшафтное земледелие 454
Латеритный процесс почвообразова¬
ния 28
Лёсс 16
Лёссовидные суглинки 16
Лигнин 60, 65
Линейные рубежи 453
Липиды 60
Липкость почвы 97
Лучепоглотительная способность поч¬
вы 159
Лучистая энергия Солнца 158
Магматические горные породы 41
Макрорельеф 22
Макрофауна 146
Макрофлора 147
Макроэлементы 51
Малый круговорот веществ 31
Маразмины 156
Матрица почвы 39
Междурядная обработка 470
Мезорельеф 22
Метаморфические породы 41
Метабиоз 155
Микробиологическая активность поч¬
вы 406
Микрорельеф 22
Микрофауна 147
Микрофлора 148
Микроэлементы 51
Мицелла 75
Морфологические признаки почв 32
Мульчирование 471
Набухание почвы 98
Новообразования 38
Оглеение 26
Окультуривание почв 421
Опад 58, 63
Оптимальная плотность почвы 96
Осадочные породы 42
Осолодение 27
Осолонцевание 27
Отвальная обработка почвы 461
Пептизация 77
Переуплотнение почвы 103, 105
Питательный режим 408
Плазма почвы 40
План землепользования 450, 451
Пластичность почвы 97
Плодородие 183
— актуальное 184
— действительное 184
— искусственное 185
— потенциальное 184
— экономическое 186
— эффективное 187
Плотность почвы 95
Плужная подошва 103
Поглотительная способность почв 81,
126
— биологическая 86
— механическая 81
— физико-химическая 82
— физическая 81
— химическая 84
Подзолистый процесс почвообразова¬
ния 25
Покровные суглинки 15
Поле севооборота 454
Полуямы почвенные 510
Пористость почвы 96
Порог коагуляции 78
523
Потенциал окислительно-восстанови¬
тельной системы 142
Почва 29
Почвенная корка 104
Почвенный воздух 134
— коллоидный комплекс 77
— профиль 32
Почвоведение 12
Почвообразование 14, 24, 398
Почвообразующая порода 14
Почвоутомление 156
Предпосевная обработка почвы 467
Прикатывание 468
Пролювий 17
Простейшие 64
Противоэрозионные мероприятия
495
Прямолинейное размещение линей¬
ных рубежей 453
Равновесная плотность 459
Радиоактивность почв 108
Разновидность почвы 201
Разрез почвы основной (полный) 509
Разряд почвы 201
Рекультивация почв 500
Рельеф 21
Род почвы 201
Ротация севооборота 455
Световой режим почвы 165
Связность почвы 98
Севооборот 454
Симбиоз 155, 171
Система земледелия 443
Скважность почвы 96
Скелет почвы 39
Сложение почвы 38
Смолы 60
Солонцеватость 27
Солонцовый процесс почвообразова¬
ния 27
Солончаковость 27
Старение коллоидов
Степень использования земельных ре¬
сурсов 443
Структура
— посевных площадей 454
— почвы 36, 99
Структурность почвы 99
Твердая фаза почвы 31
Твердость почвы 98
Тепловой режим почвы 158
Теплоемкость почвы 160
Теплоиспускательная способность по¬
чвы 161
Теплопоглотительная способность по¬
чвы 159
Теплопроводность 160
Тип водного режима 131
— выпотной 132
— ирригационный 133
— мерзлотный 132
— непромывной 132
— периодически промывной 132
— промывной 132
— почвы 200
— севооборота 455
Токсикоз 156
Токсины 156
Трансформация угодий 451
Углеводы 60
Удельное сопротивление 99
Ульмин 68
Ультрамикробы 64
Усадка почвы 98
Ферментативная активность 409
Ферменты 150
Физическая спелость почвы 459
Фильтрация 126
Фитонциды 156
Фотометилирование гумуса 166
Фульвокислоты 68
Хемосорбция 84
Цикл азота 152
— серы 154
— углерода 153
— фосфора 154
Черноземный процесс почвообразова¬
ния 26
Число пластичности 97
Щелочность почвы 91
Эколого-экономическая оценка
почв 437
Элювий 16
Энзимы 62
Эоловые отложения 17
Эрозия почвы 478, 488, 512
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Глава 1. Развитие учения о почве и агропочвоведение 5
1.1. История развития почвоведения 5
1.2. Наука о почве и ее значение для сельскохозяйственного производства 12
Глава 2. Сущность почвообразовательного процесса 13
2.1. Факторы почвообразования 14
2.2. Типы почвообразования 24
Глава 3. Почва как многофазная полидисперсная система 29
3.1. Понятие о почве 29
3.2. Фазовый состав почвы 31
3.3. Почвенный профиль и морфологические признаки почвы 32
3.4. Основы микроморфологии почв 39
Глава 4. Минеральная часть твердой фазы почвы 40
4.1. Происхождение 41
4.2. Минералогический и химический состав 44
4.3. Гранулометрический состав 52
4.4. Агрономическое значение 56
Глава 5. Органическая часть твердой фазы почвы 58
5.1. Происхождение 58
5.2. Гумус как специфическое органическое вещество почвы, его коллоидно-
химическая природа 62
5.3. Состав органической части почвы 66
5.4. Гумусовое состояние почв 70
5.5. Агрономическое значение органической части почвы и ее энергетичес¬
кая оценка 71
Глава 6. Почвенные коллоиды и их агрономическое значение 73
6.1. Состав и свойства 73
6.2. Почвенный коллоидный (поглощающий) комплекс, коагуляция и пеп-
тизация 77
6.3. Агрономическое значение 80
Глава 7. Поглотительная способность и физико-химическая характеристика
почв 81
7.1. Понятие о поглотительной способности почвы и ее виды 81
7.2. Емкость поглощения и состав обменно-поглощенных катионов различ¬
ных типов почв 86
7.3. Кислотность и щелочность почв 89
7.4. Буферность почв 91
7.5. Принципы химической мелиорации почв 92
Глава 8. Агрофизическая характеристика и структура почвы 95
8.1. Общие физические и физико-механические показатели почв 95
8.2. Структура и структурность почвы, их агрономическое значение 99
8.3. Физическая спелость почвы 102
525
8.4. Плужная подошва, корка, условия их образования и борьба с ними.... 103
8.5. Влияние физико-механических свойств почвы на качество ее обработ¬
ки 105
Глава 9. Радиоактивность и магнитная восприимчивость почв 108
9.1. Радиоактивность и радиоактивное загрязнение 108
9.2. Магнитная восприимчивость 112
Глава 10. Водный режим и его регулирование 115
10.1. Жидкая фаза, почвенный раствор и его агрономическое значение 116
10.2. Формы’воды в почве и их доступность растениям 117
10.3. Водные свойства почвы 126
10.4. Водный режим и его влияние на почвообразование и агрономичес¬
кие свойства почвы 128
Глава 11. Воздушный режим почвы и его регулирование 134
11.1. Газообразная фаза, почвенный воздух и его агрономическое значе¬
ние 134
11.2. Газообмен в почве 139
11.3. Окислительно-восстановительные процессы в почве и их агрономи¬
ческое значение 141
Глава 12. Микробиологический и токсикозный режимы почвы и их регулиро¬
вание 145
12.1. Живая фаза почвы, эколого-географическое распространение микро¬
организмов в почве 146
12.2. Ферментативная активность почв 150
12.3. Биологические циклы азота, углерода, серы, фосфора 152
12.4. Взаимосвязь почвенных микроорганизмов и растений 154
12.5. Токсикоз почвы и его предотвращение 156
12.6. Агрономическое значение биологической активности почвы 157
Глава 13. Тепловой и световой режимы почв и их регулирование 158
13.1. Тепловой режим 158
13.2. Световой режим 165
13.3. Регулирование теплового и светового режимов 167
Глава 14. Питательный режим почвы и его регулирование 170
14.1. Азот в почве и пути регулирования азотного режима 170
14.2. Фосфор в почве и пути регулирования фосфорного режима 175
14.3. Калий в почве и пути регулирования калийного режима 177
14.4. Олиго- и микроэлементы 180
Глава 15. Почвенное плодородие и урожай 183
15.1. Понятие о почвенном плодородии 183
15.2. Категории и формы почвенного плодородия 184
15.3. Основные законы земледелия 189
15.4. Плодородие различных типов почв 194
Глава 16. Географическое распространение и классификация почв 196
16.1. Закономерности территориального распределения почв 197
16.2. Систематика и номенклатура почв 199
16.3. Классификация почв 200
16.4. Классификация антропогенно-преобразованных почв 207
Глава 17. Почвы тундровой зоны 210
17.1. Условия почвообразования 210
17.2. Генезис 211
17.3. Агрономические свойства 215
Глава 18. Почвы лесной зоны 216
18.1. Условия почвообразования 216
18.2. Генезис 220
18.3. Строение профиля и классификация 227
526
18.4. Агрономические свойства 233
Глава 19. Почвы лесостепной зоны 249
19.1. Условия почвообразования 249
19.2. Генезис 253
19.3. Строение профиля и классификация 260
19.4. Агрономические свойства 270
Глава 20. Почвы степной зоны 287
20.1. Условия почвообразования 287
20.2. Генезис . 292
20.3. Строение профиля и классификация 299
20.4. Агрономические свойства 302
Глава 21. Почвы полупустынь и пустынь 320
21.1. Условия почвообразования 321
21.2. Генезис 323
21.3. Строение профиля и классификация 324
21.4. Агрономические свойства 331
Глава 22. Интразональные почвы и почвенный покров горных областей 333
22.1. Почвы галогенного ряда 333
22.2. Почвы гидроморфного ряда 353
22.3. Почвы и почвенный покров горных областей 365
Глава 23. Почвы поселений 368
23.1. Условия почвообразования 369
23.2. Генезис 373
23.3. Морфологическая характеристика и классификация 378
23.4. Свойства городских почв и особенности землепользования 380
Глава 24. Антропогенно созданные почвы 383
24.1. Почвы рекреационных территорий 384
24.2. Тепличные почвы 386
24.3. Огородные почвы 391
24.4. Рекультивированные почвы 392
24.5. Польдерные и кольматационные почвы 395
Глава 25. Особенности современного почвообразования и приемы окульту¬
ривания почв 397
25.1. Современный почвообразовательный процесс 397
25.2. Общие закономерности и зональные особенности культурного
(естественно-антропогенного) почвообразования 400
25.3. Окультуривание почв 421
Глава 26. Оценка пахотных земель 426
26.1. Правовые положения объекта оценки 426
26.2. Государственный земельный кадастр и кадастровая оценка 430
26.3. Стоимостная оценка земель 435
26.4. Экономическая и экологическая оценки сельскохозяйственных зе¬
мель 437
Глава 27. Системы земледелия и севообороты 441
27.1. Степень земледельческого использования почв 442
27.2. Системы земледелия 443
27.3. Зависимость землепользования от характера почвенного покрова 450
27.4. Принципы организации территории 451
27.5. Севообороты, их значение для сельскохозяйственного производства 454
Глава 28. Способы и системы обработки почвы 458
28.1. Научные основы и задачи обработки почвы 458
28.2. Технологические операции, способы, приемы и системы обработки
почвы 460
28.3. Предпосевная обработка почвы 467
527
28.4. Посев сельскохозяйственных культур 468
28.5. Обработка почвы в период ухода за посевами 470
28.6. Перспективные направления совершенствования обработки почвы ...470
Глава 29. Экономика землепользования 473
29.1. Проблемы современного землепользования 473
29.2. Деградация почв 477
29.3. Экологическое состояние земель 480
29.4. Экономические методы управления в землепользовании 484
Глава 30. Охрана почв и сельскохозяйственных земель 487
30.1. Эрозия и дефляция почв 488
30.2. Методы охраны почв от загрязнения 496
30.3. Мелиорация гидроморфных почв и переувлажненных земель 498
30.4. Рекультивация почв 500
30.5. Меры по предотвращению переуплотнения почвы 501
30.6. Охрана почв от засоления 502
Глава 31. Основы картографирования почв и использования материалов почвен¬
ного обследования 505
31.1. Картографирование почв 505
31.2. Материалы крупномасштабного почвенного обследования 511
31.3. Использование материалов крупномасштабных почвенных обследова¬
ний в сельскохозяйственном производстве 514
31.4. Современное информационное обеспечение почвенных обследований .... 518
Литература 521
Предметный указатель 522
Учебное издание
Муха Владимир Дмитриевич, Картамышев Николай Иванович,
Муха Дмитрий Владимирович
АГРОПОЧВОВЕДЕНИЕ
Учебник для вузов
Технический редактор М. А. Шуйская
Компьютерная верстка Н. А. Зубковой
Корректор Г. Д. Кузнецова
Сдано в набор 27.01.03. Подписано в печать 30.04.03. Формат 60 х 88716-
Бумага офсетная № 1. Гарнитура Ньютон. Печать офсетная.
Уел. печ. л. 32,34. Уч.-изд. л. 36,6. Изд. № 15. Тираж 3000 экз.
Заказ № 277 «С» № 74.
ООО «Издательство «КолосС», 101000, Москва, ул. Мясницкая, д. 17, стр. 1.
Почтовый адрес: 129090, Москва, Астраханский пер., д. 8, стр. 1.
Тел. (095) 280-99-86, тел./факс (095) 280-14-63, e-mail: master@koloss.ru,
наш сайт: www.koloss.ru
Отпечатано с готовых диапозитивов
в ООО «Типография ИПО профсоюзов Профиздат»,
109044, Москва, Крутицкий вал, 18.
ISBN 5-9532-0047-1
9 785953 200479