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 связанна ные с особенностями ведения хозяйства на черноземах, разнооб- Ц разны, продолжительны и непрерывны, природоподобны и по боль- j/iL шей части интенсивны. Исключение составляют немногочисленные Y 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°С, 154 и 142 дня, соответственно; Караваева и др., 1998).

По 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 много- ярусность 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.

¦ ¦ ¦

Наряду с заболачиванием в черноземах протекают и другие процессы деградации. Географо-генетическое разнообразие черноземов при наличии разных вариантов ведения хозяйства определяют многообразие дег- радационных процессов, проявляющихся на разных уровнях: в ландшафте в целом: заболачивание, засоление, эрозия и аккумуляция; в почвенном профиле: осолонцевание, ощелачивание, слитиза- ция, 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 противоэро- зионные 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 (страто- земы, 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.

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.

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.

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)[XXVII].

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.

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)' 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 поглощающего комплекса менее од- нонаправлены 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 - карбо- натизацию 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, IJ следует подчеркнуть их многообразие, преобладание негативных ре- III зультатов и большое число ответных реакций, в том числе прямо противоположных (например, подкисление - ощелачивание). Если рассматривать агрогенные изменения свойств черноземов не столько [XXVIII]

fh в оценочном, сколько в почвенно-генетическом аспекте, то они сви-

I I детельствуют о высокой сенсорности и уязвимости черноземов.

ILL Однако профиль черноземов сохраняет главные свойства, соответ-

ствующие его географическим и генетическим особенностям.