Почвы субаридных и аридных территорий Черноземы

Агрогенным трансформациям черноземов посвящена обширная научная и публицистическая литература, как почвам, хорошо изученным и составляющим национальное богатство страны. Большая часть публикаций ориентирована на оценку деградационных процессов и способов их устранения.

Ареал черноземов располагается в области значительного меридионального градиента увлажнения: от субгумидной лесостепи с выщелоченными и оподзоленными черноземами до умеренно-засушливой степи с южными черноземами. На степных, т. е. на обыкновенных и южных черноземах земледелие часто ведется с орошением, на типичных лесостепных черноземах орошение ограничивается весенней влагозарядкой. Накопление влаги во всех черноземах и смягчение микроклимата достигается созданием лесных полос, защищающих поля в степных хозяйствах Европейской России. В сочетании с агротехническими мерами по обеспечению пахотной почвы влагой, они вызывают небольшой сдвиг в гидротермических условиях почвообразования в гумидную сторону по сравнению со «среднезональными».

Степень распаханности черноземов выше, чем остальных почв России (см. рис. 4.2 и 4.3); большое место в севооборотах занимают пропашные культуры, травяной клин стал увеличиваться лишь недавно, применяется и черный пар, т. е. механические воздействия на почву осуществляются часто и на глубину до 40 см.

Следовательно, агрогенные воздействия, непосредственно связанные с особенностями ведения хозяйства на черноземах, разнооб- /1/ разны, продолжительны и непрерывны, природоподобны и по больj/iL шей части интенсивны. Исключение составляют немногочисленные ч/ поля с противоэрозионной нулевой вспашкой, где почвенные условия приближаются к естественным.

?? ?

Почвенный климат богарных черноземов отличается возрастанием сумм активных температур в пахотном горизонте и большей их длительностью по сравнению с верхним горизонтом почвы под некосимой степью (2835°С и 2245 °C, 154 и 142 дня, соответственно; Караваева и др., 1998). Одновременно уменьшается продолжительность периода с температурой почвы ниже 0 °C в пахотном горизонте, а средняя глубина промерзания возрастает с 70 до 80 см.

Г1о проведенным Н. А. Караваевой с соавторами подсчетам в отношении динамики категорий влаги выяснились интересные особенности пахотной почвы. Во время вегетационного периода пахотный слой оказывается суше, но с глубиной пахотная почва становится более влажной, чем естественная. Причиной подобных изменений может быть однородное и неглубокое распределение корневых систем растений в пахотной почве. Корни расположены на одной глубине и живут в одинаковом ритме. В естественных же сообществах, как было показано Е. А. Афанасьевой (1966), на режим увлажнения заметно влияет многоярусность корневых систем, распространяющихся по разным глубинам в пределах верхнего метра и глубже. Кроме того, несовпадение биологических циклов и интенсивности водопотребления разными степными растениями способствует равномерности увлажнения в течение вегетационного периода.

Повышенное увлажнение нижних горизонтов черноземов («глубинный гидроморфизм черноземов») — на глубинах 1,5−3 м, особенно при наличии литологической неоднородности, отмечалось неоднократно, начиная с работ Е. А. Афанасьевой, и оценивается либо как результат глобальных изменений климата, либо как нарушение водного баланса обширных территорий в связи с расширением массивов пахотных земель и орошением.

Если изменения температурного режима черноземов слабо влияют на их свойства, то трансформация водного режима богарных, а тем более орошаемых черноземов проявляется на разных уровнях, в том числе в строении почвенного покрова. Напомним, что богарные черноземы по увлажнению как бы смещаются на подзону к северу, а прибавка влаги с ирригационными водами при средних оросительных нормах эквивалентна 250−350 мм атмосферных осадков.

Рассмотренные изменения водного режима черноземов объясняют парадоксальное, на первый взгляд, явление — заболачивание в черноземной зоне. Среди полей образуются явно переувлажненные понижения с болотной растительностью (рогозом, ситником). При наличии водоупорных прослоек в подстилающих породах образуются «мочары и мочаки» (Зайдельман и др., 1998), избыточно влажные, но далеко не всегда имеющие морфологические признаки оглеения в профиле. Их размеры колеблются от 2−3 до 40−50 га, и они приурочены не только к понижениям.

?? ?

Наряду с заболачиванием в черноземах протекают и другие процессы деградации. Географо-генетическое разнообразие черноземов при наличии разных вариантов ведения хозяйства определяют многообразие деградационных процессов, проявляющихся на разных уровнях:

• • в ландшафте в целом: заболачивание, засоление, эрозия и аккумуляция;
• • в почвенном профиле: осолонцсвание, ощелачивание, слитизация, смыв;
• • в пахотном горизонте: дегумификация, коркообразование, переуплотнение.

Значительная часть черноземов распространена на территориях с высокой эрозионной опасностью — на возвышенностях, с развитой овражно-балочной сетью, массированным выпадением осадков, на лессовых породах. Одновременно с высокой вероятностью водной эрозии, пахотные черноземы страдают и от ветровой эрозии, доказательством чему служат неоднократно описанные «черные бури». Хорошие противоэрозионные свойства черноземов под естественной растительностью, в основном, структурные характеристики, нарушаются при распашке и способствуют развитию всех возможных видов почвенной эрозии: водной в виде ручейкового и талого смыва, и ветровой.

В результате в степных ландшафтах, в частности в балках, накапливаются значительные объемы гумусированного почвенного материала, на которых либо формируются намытые (стратифицированные по «Классификации., 1997») черноземы, либо развиваются новые почвы (стратоземы, стратоземы на черноземах). Таким образом, обе группы явлений перемещения вещества (водная и ветровая эрозия) оставляют свой след в степном агроландшафте.

Наиболее широко распространенным процессом деградации черноземов является их дегумификация — «пусковой механизм» других видов деградации. Причины ее те же, что и в других почвах, а масштабы оценивались разными способами, в том числе очень оригинальным способом (Чесняк и др., 1983). Он заключался в сопоставлении данных по содержанию гумуса черноземов, полученных во времена В. В. Докучаева, с данными 1981 г. по тем же разрезам (табл. 4.3). Авторы пришли к печальным, хотя и географически закономерным, результатам. Однако к этой изящной почвенной модели высказываются упреки в возможной неточности обнаружения тех же самых разрезов, что были заложены при В. В. Докучаеве, и в различии аналитических методов в начале и конце прошлого столетия (Орлов, 1986).

Таблица 4.3.

Потеря гумуса черноземами за 100 лет (по данным Г. Я. Чесняка и др., 1983).

Агрогенные изменения физических свойств черноземов изучались многими исследователями и единодушно оцениваются как негативные. Они заключаются в потере сложной организации почвенной массы, уменьшении порозности с резким изменением формы и размера пор, понижении водопрочности агрегатов, увеличении объемной массы, с последующим обесструктуриванием и переуплотнением (рис. 4.9).

Обобщение массовых данных по черноземам ЦЧО дало следующие численные характеристики деградации физических свойств (Щербаков, Васенев, 1996). Разница в плотности сложения пахотных и контрольных почв достигает 0,2−0,3 г/см³ и проявляется вплоть до глубины 50−60 см.

Рис. 4.9. Микрофотографии верхних горизонтов черноземов.

Слева — под естественной растительностью, справа — под пашней

Содержание зернистых микроагрегатов уменьшается в 2−3 раза, глыбистых — возрастает на порядок. Коэффициент структурности пахотных горизонтов становится ниже в 2−3 раза. На поверхности орошаемых черноземов все эти явления дополняются коркообразованием.

К менее распространенным физическим явлениям в черноземах (преимущественно орошаемых) относится слитизация, физико-химические механизмы которой были описаны В. А. Ковдой еще в 1981 г. Можно предположить, что характерное время слитизации больше, чем других изменений физических свойств, поскольку в ней участвуют тонкие механизмы преобразования глинистых минералов. Начальные стадии слитизации проявляются в уплотнении средней части профиля, которое со временем усиливается и сопровождается деградацией структуры, появлением микрооползней и резким ухудшением водно-воздушного режима. Минералогический состав глинистых минералов эволюционирует в сторону преобладания смектитового компонента.

Кроме слитизации, Ф. И. Козловским и Л. К. Целищевой был описан процесс сезонной цементации, связанный с повышенной подвижностью кремнезема (1986)'.

Увеличение увлажнения черноземов вызывает изменения в карбонатном профиле: опускание аккумулятивно-карбонатного горизонта, сокращение разнообразия форм карбонатных новообразований, уменьшение количества карбонатов. В южных и обыкновенных подтипах опускается также граница гипсового горизонта. ^1[1]

Подкисление черноземов, т. е. сдвиг значений pH в кислую сторону, отчасти связан с изменениями карбонатного режима, хотя более важной его причиной может быть внесение фосфорных удобрений, подкисляющих почву. Дополнительной причиной могут быть «кислотные дожди». Ф. И. Козловский в географо-генетическом анализе разных аспектов и механизмов деградации (1994)^[2] показал реальность и достоверность подкисления, особенно для черноземов выщелоченных и типичных, что подтвердилось массовым агрохимическим обследованием в 90-е годы.

Наряду с подкислением, в степных черноземах Ф. И. Козловским (1991) был выявлен противоположный процесс, названный им ощелачиванием. Оно заключается в резком скачке величины pH — до 9−10 при низкой концентрации солей (не более 0,5%) в нижних, не содержащих гипса горизонтах. Ощелачивание более развито в орошаемых почвах.

Изменения величины и состава погющающего комплекса менее однонаправлены и «перекрываются» пространственным варьированием этих характеристик. На основании большого массива данных А. П. Щербаков и И. И. Васенев (1996) отмечают снижение ЕКО в пахотном горизонте на 5−9%, с соответствующим уменьшением содержания кальция и магния на 4−9 и 29−30%, причем в оподзоленных черноземах эти изменения затрагивают гумусовый профиль, а в остальных подзональных подтипах — только пахотный горизонт. Обеднение кальцием северных черноземов иногда относят к проявлениям деградации как процесса декальцификации. В то же время, в южной части зоны отмечают противоположный процесс — карбонатизацию черноземов, которую Ф. И. Козловский связывает с возрастающим по мере развития эрозии вовлечением в пахотный горизонт карбонатного материала снизу. Более того, в некоторых орошаемых черноземах известны случаи осолонцевания — возрастания роли натрия в ЕКО. Особенности применяемых на черноземах технологий орошения объясняют постепенное накопление в почве солей из ирригационных вод. несмотря на то, что их качество может соответствовать стандартам.

Подводя итог рассмотрению агрогенных модификаций черноземов, следует подчеркнуть их многообразие, преобладание негативных результатов и большое число ответных реакций, в том числе прямо противоположных (например, подкисление — ощелачивание). Если рассматривать агрогенные изменения свойств черноземов не столько.

в оценочном, сколько в почвенно-генетическом аспекте, то они свидетельствуют о высокой сенсорности и уязвимости черноземов. Однако профиль черноземов сохраняет главные свойства, соответствующие его географическим и генетическим особенностям.

• [1] В последние годы зарубежные почвоведы уделяют много внимания сходному по результатампроцессу, свойственному почвам переменно-влажных тропиков, называемому hardsetting.
• [2] 2 Козловский Ф И. Чаплин В. А Агролеградация черноземов Степи Русской равнины состояние, рационализация аграрного освоения М Наука. 1994, 174−190.