Черноземы

 

 

Содержание

Введение                                                                                                                       5

1 Черноземы                                                                                                                         5

1.1 Классификация и генезис                                                                                          6

1.2 Строение профиля                                                                                                       8

1.3 Свойства и состав                                                                                                         11

1.3.1Морфологическое описание                                                                                  11

1.3.2Гранулометрический состав                                                                                   13

1.3.3 Химический и минеральный состав                                                                 14

1.3.4 Физические свойства                                                                                              15

1.3.5 Физико-химические свойства                                                                              15

1.3.6 Агрохимические свойства                                                                                     16

1.4 Режимы черноземов                                                                                                 17

1.4.1 Тепловой режим                                                                                                    17

1.4.2 Водный режим                                                                                                       18

1.4.3 Воздушный режим                                                                                               19

1.5 Приемы регулирования плодородия чернозема                                            20

2 Дерново-подзолистые почвы                                                                                     21

2.1 Классификация и генезис                                                                                        21

2.2 Строение почвенного профиля (морфологическое описание)                     25

2.3 Состав и свойства дерново-подзолистых почв                                                  26

2.3.1 Гранулометрический состав                                                                                26

2.3.2 Химический состав                                                                                                 28

2.3.3 Минералогический состав                                                                                     29

2.3.4 Физические свойства                                                                                              30

2.3.5 Физико-химические свойства                                                                              31

2.3.6 Агрохимические свойства                                                                                    32

2.4 Режимы дерново-подзолистых почв                                                                     33

2.4.1 Водный режим                                                                                                          34

2.4.2 Тепловой режим                                                                                                       39

2.5 Приемы повышения плодородия                                                                           39

Выводы                                                                                                                     44

Библиографический список                                                                                    46

 

Введение


 

Почвоведение — наука  о свойствах, динамике, происхождении  почв, как естественноисторических образований, как объекта труда и средства сельскохозяйственного производства. Почвоведение в качестве самостоятельной области естествознания сформировалось в 1883 году, благодаря русским учёным. До этого почвоведение рассматривалось как часть агрономии или геологии. Толчком к развитию почвоведения послужила практическая деятельность людей. Самый верхний слой земли, на котором человек жил, получал урожай, стал объектом труда и средством производства.

Агрономическая характеристика почв, оценка основных свойств почв с точки зрения их пригодности для возделывания сельскохозяйственных культур. Для определения агрономической характеристики почв выделяются устойчивые и регулируемые показатели. К устойчивым показателям относятся морфологические характеристики почв; минералогический, гранулометрический и химический состав. Морфологическая характеристика заключается в определении внешних признаков почвы: строения профиля, цвета, сложения, плотности, пористости, структуры, влажности, гранулометрического состава, наличия включений и новообразований, распределения корней. Эта характеристика почв позволяет судить об их пригодности для выращивания различных культур (Черноземные почвы и … ).

Актуальность данной темы заключается в важности агрономической характеристики для сельскохозяйственного использования и обработки типов почв.

 

Цель:

  • дать агрономическую характеристику черноземам и дерново-подзолистым почвам.

 

Задачи:

- оценить свойства, состав, происхождение, приемы регулирования плодородия, классификации, режимы черноземов;

- оценить свойства, состав, происхождение, приемы регулирования плодородия, классификации, режимы дерново-подзолистых почв.

-     сравнить плодородие дерново-подзолистых  почв  и черноземов.  

1 Черноземы

 

    1. Классификация и генезис

 

Чернозем – это тип  почв, формирующихся под степной  и лесостепной растительностью субореального пояса. Образуются в основном на карбонатных материнских породах — лёссах, лёссовидных глинах и суглинках, иногда на более древних известняках, песчаниках, мергелистых глинах в условиях непромывного или периодически промывного водного режима. Для чернозема характерны накопление органических веществ в гумусово-аккумулятивном горизонте, высокое содержание в нём гумуса, хорошо выраженная комковато-зернистая структура, высокое потенциальное плодородие.

Черноземообразование наиболее интенсивно протекает в лесостепной  зоне, где лучшее увлажнение способствует более мощному развитию травянистой  растительности, активной гумификации  её остатков. В степной зоне недостаточное  увлажнение определяет меньшую глубину  проникновения корней, снижение количества поступающего в почву опада и  более полное его разложение.

Ежегодный опад составляет 20...30 т/га, большая же его часть (65...75 %) приходится на корневую массу, которая  богата белковым азотом, основаниями (кальцием, магнием). Опад разлагается в основном спорообразующими бактериями и актиномицетами при достаточном доступе кислорода, оптимальном увлажнении, без интенсивного выщелачивания в нейтральной среде. Ежегодно с опадом поступает 600... 1400 кг/га азота и зольных элементов. Зольность опада 7... 8 % (П. Костычев, 1886).

Весной при достаточном  количестве влаги органическое вещество быстро разлагается, высвобождаются элементы питания растений. Летом запас  влаги снижается до влажности  завядания. В таких условиях приостанавливается минерализация органических остатков, вследствие чего образуется и накапливается гумус. В связи с неглубокой фильтрацией вод атмосферных осадков питательные элементы аккумулируются в верхних горизонтах. Закреплению гумуса способствует кальций. Зимнее охлаждение и замораживание почв также способствуют накоплению гумуса, так как при низких температурах происходит денатурация гумуса. Летом в период иссушения и зимой во время промерзания гумусовые вещества закрепляются, усложняются. В их составе преобладают гуминовые кислоты и гуматы кальция, приводящие к образованию водопрочной зернистой структуры. Этому способствуют и карбонатные почвообразующие породы, высокая зольность растительных остатков, насыщенность золы основаниями. Наиболее благоприятные условия черноземообразования характерны для южной части лесостепи. В степях отмечается дефицит влаги, уменьшается количество поступающего опада, следовательно, интенсивность гумусообразования снижается (П.Костычев, 1886).

 Чернозем разделяют на две градации: по мощности гумусового слоя и по содержанию гумуса. Рассмотрим каждую градацию более подробно.

По мощности гумусового слоя чернозем подразделяется на:

  • сверхмощные (мощность более 120 см);
  • мощные (120 – 80 см);
  • среднемощные (80 – 40 см);
  • маломощные (менее 40 см).

По содержанию гумуса чернозем можно разделить  на:

  • тучные (более 9%) – окраска черная;
  • среднегумусные (6 – 9%) – окраска черная;
  • малогумусные (6 – 4%) – окраска темно-серая;
  • слабогумусные (менее 4%) – окраска серая;
  • микрогумусные (менее 2%) – окраска светло-серая.

По типу черноземы бывают:

  • оподзоленные черноземы;
  • выщелоченные черноземы;
  • типичные черноземы;
  • обыкновенные черноземы;
  • южные черноземы.

Выделяют также мицелярно-карбонатные  черноземы (приазовские и предкавказские), которые формируются в районах  с тёплой зимой (почва не промерзает), и черноземы, развивающиеся в  условиях зимнего промерзания. В  зависимости от засоленности выделяют обычные, карбонатные, солонцеватые, солонцевато-солончаковатые и другие (А. П. Сизов, 1987).

 

1.2.  Строение профиля черноземов

Все черноземы имеют общее  генетическое строение профиля независимо от географического распространения.

А - гумусовый горизонт. Однородной темно-серой окраски иногда со слабым буроватым оттенком. Буроватый тон хорошо заметен только в южных черноземах. Интенсивность темного окрашивания увеличивается от южного чернозема через обыкновенные и типичные к выщелоченному тучному чернозему. В целинных и длительно залежных почвах могут формироваться горизонты А0 (степной войлок) и Ад (дерновый горизонт), имеющий прекрасную зернистую структуру без порошистых фракций'. Горизонт А в пахотных черноземах разделяется на Апах(пахотный горизонт) и А (подпахотный горизонт). Пахотный горизонт, как правило, имеет разрушенную структуру. Она глыбистая после распашки под зябь, после зимы становится порошистой. Ценные зернистые и комковатые фракции или практически отсутствуют. Подпахотный горизонт сохраняет строение целинных вариантов чернозема.

АВ - гумусовый переходный горизонт. Однородное гумусовое темно-серое окрашивание ослабевает. Горизонты А+АВ определяют мощность гумусового профиля. Она изменяется в широких пределах от 40 до 150 см. Горизонт имеет хорошо выраженную комковатую структуру.

В(ВС) – переходный неоднороден.  Неоднороден по окраске, с преобладанием бурых тонов. Встречаются затеки гумуса, гумусовые пятна. Неоднородность окраски создается также интенсивной перерытостью землероющими животными, наличием червороин и кротовин, обилием прожилок и мицелия карбонатов.


ВСа (ССа) - десуктивно-карбонатный иллювиальный горизонт с обилием конкреционных новообразований извести в виде белоглазки, журавчиков и др. Общее накопление СаСО3 достигает 10-14%. С глубиной количество извести уменьшается. Нижняя граница профиля чернозема определяется стабильным количеством СаС03, характерным для материнской породы.

BСsSa (CCsSa) - иллювиальный горизонт гипса и легкорастворимых солей. Он обнаруживается только в черноземах южных и обыкновенных. Хорошо промытые атмосферными осадками оподзоленные, выщелоченные и типичные черноземы этого горизонта не имеют.

С - почвообразующая порода. Таким образом, общая мощность чернозема как типа почвообразования определяется горизонтами A+AB+B+BCa+CSa или А+АВ+В+ВСа. Она простирается до материнской породы С и составляет у разных подтипов от 150 до 450 см. Самые мощные в мире черноземы наблюдаются в районе Краснодара. Это выщелоченные и типичные подтипы. Кроме общей мощности всего профиля, обозначают отдельно мощность гумусовых горизонтов, А+АВ, нижняя граница которых совпадает с содержанием гумуса около 1,0%. В быту мощность чернозема ассоциируется с мощностью гумусовых горизонтов. В классификации принято видовое разделение на маломощные, среднемощные, мощные и сверхмощные черноземы именно по мощности А+АВ.


Типовое строение чернозема характерно для рода обычные.  Другие черноземы имеют те или иные отклонения (И.Д. Щеглов, 2009).

 

1.3. Свойства черноземов 


 

Чернозёмы обладают хорошими водно-воздушными свойствами, отличаются комковатой или  зернистой структурой, содержанием  в почвенном поглощающем комплексе  от 70 до 90 % кальция, нейтральной или  почти нейтральной реакцией, повышенным естественным плодородием, интенсивной  гумификацией и высоким, порядка 15 %, содержанием в верхних слоях  гумуса.

Чернозем в своем составе  имеет самое большое количество гумуса, что и определяет его высокие  плодородные свойства. Так же чернозем содержит большое количество других полезных веществ, необходимых растениям: азот, сера, фосфор, железо. Чернозем имеет  плотную комковатую структуру, самый  плодородный южный чернозем даже называют "жирным".

Из-за плодородности, чернозем всегда очень ценился во всем мире. И  сейчас чернозем - лучший вид грунта для выращивания овощей, фруктов, ягод. Для некоторых растений в чернозем следует примешивать торф, песок или компост, для разрыхления почвы, так как сам по себе чернозем не отличается высокой рыхлостью (География природы. Черноземы…).

 

1.3.1 Морфологическое описание

 

Типичные (мощные) черноземы имеют  широкое распространение в северной, лесостепной, части Воронежской  области. Они занимаю площадь, равную примерно половине территории всей области. В этой части области типичные черноземы являются  зональными и преобладающими почвами. На почвенной карте они выделяются в самостоятельную подзону, вытянутую с запада на восток. Неодинаковые природные условия (климат, растительность, рельеф, материнские породы), определяемые большими пространствами подзоны типичных черноземов, отложили известный отпечаток и напочвенный покров.

В пределах своей подзоны и в  отельных ее районах типичные черноземы  не имеют сплошного распространения. Они занимают наиболее выровненные  места (водораздельные плато, слабо  выраженные склоны водоразделов), характеризующиеся  тяжелым механическим составов материнских  пород и травянистой растительностью. Среди господствующих здесь типичных черноземов пятнами залегают почвы  других типов. Обычно отклонение условий  и сочетаний факторов почвообразования от зональных вызывает развитие интразональных типов и подтипов почв. Так, на материнских  породах легкого механического  состава развиваются почвы более  северных широт (серые лесные, дерново-подзолистые). На материнских породах тяжелого механического состава, сильно обогащенных  карбонатами кальция и магния, а также солями натрия, формируются  почвы более южных широт (перегнойно-карбонатные, солонцовые) (В.И. Кирюшин, 2010).

 

1.3.2 Гранулометрический состав

 

Гранулометрический состав черноземов типичных на лесах отличается своеобразием, заключающемся в преобладании крупнопылеватой  фракции, на долю которой приходится более половины всей почвенной массы. В то же время  в них практически отсутствует фракция размером 1-0,25 мм. В соответствии с классификацией Н. А. Качинского(1958) черноземы относятся к среднесуглинистым иловато-крупнопылеватым. Фракции механических  элементов распределены по вертикальному профилю равномерно. Среди них на долю крупной пыли приходится 54-57%, ила - 20-24%.

Обычно на выровненных водоразделах почвенно-грунтовая толща отличается большой однородностью гранулометрического  состава до глубины 4—5м, где лессовидные  отложения сменяются мореными отложениями  днепровской эпохи оледенения. Они  играют роль водоупора и способствуют образованию верховодки в надморенной  толще. Заметной неоднородностью отличается почвенно-грунтовая толща в местах, где черноземы  сформировались на лессовидных породах, надморенными озерно-ледниковыми отложениями. В этом случае 5-метровая толща наносов имеет двух- или трехчленное сложение.

В целом черноземы типичные близки по гранулометрическому составу, что  обусловлено формированием их на одинаковых по генезису почвообразующих  породах. В связи с этим они  мало различаются на протяжении подзоны  по минералогическому и валовому химическому составу (Классификация чернозема…).

 

 

 

 

Таблица 1. Агрегатный состав черноземов (Вологжанина Т.В., 1974)

№№ разрезов

Горизонт и глубина,см

Размеры фракций мм, %

10-5

5-3

3-2

2-1

1-0,5

0,5-0,25

<0.25

0.25-10.0

4

Ап 0-20

1,3

5,0

13,0

32,3

16,2

6,9

25,3

74,7

7

Ап 0-29

0,0

1,1

5,2

25,6

10,4

5,4

52,3

47,7

17

Ап 0-24

0,6

1,7

2,5

8,4

16,7

6,1

64,0

36,0

29

Ап 0-20

15,5

4,7

7,0

7,3

15,2

16,3

34,0

66,0

80

Ап 0-23

0,0

0,9

1,3

4,2

16,6

20,0

57,0

43,0

96

Ап 0-25

0,6

4,7

12,7

33,0

17,8

7,9

23,3

76,7

42М

Ап1 4-38

2,0

2,5

4,5

14,1

31,4

10,7

34,8

65,2


Данные агрегатного анализа (табл.1) указывают, что дерновый горизонт черноземов довольно хорошо оструктурен. В то же время почвы находящиеся под  пашней, в большинстве случаев  от длительной распашки слабо оструктурены или бесструктурны. В черноземах значительное количество водопрочных  агрегатов. Обращает на себя внимание так же высокая агрегатированность черноземов находящихся под многолетними травами, хотя в некоторых случиях пахотный слой может быть значительно распылен.

 

1.3.3. Химический и минеральный  состав чернозема

 

Гумус иногда составляет до 15% черноземов, причем на глубине, где корней растений меньше, его концентрация понижается. В гумусе содержатся гуминовые кислоты, связанные с кальцием, что обуславливает  водопрочность структуры чернозема. Благодаря им, внутри не подвергшегося  воздействию человека чернозема  создается водно-воздушный режим, на пашнях же верхний слой чернозема  разбит, а его структура разрушена. Реакция перегнойно-аккумулятивных горизонтов черноземов близка к нейтральной (pH 6,5-7,5), иллювиальных карбонатных горизонтов — слабощелочная (pH 7,5-8,5).

Чернозем имеет большую емкость  обмена: у разных его подтипов с  различным механическим составом  она составляет 35-55 мг-экв на 100 г почвы. Чем глубже, тем емкость обмена становится меньше. Основные  минералы среди обменных оснований – кальций, составляющий от 75 до 80% емкости и магний, емкость которого достигает 15-20%.

Нередко на юге чернозем в числе  своих обменных оснований содержит незначительное количество натрия, а  на севере – поглощенный водород.

Необычайное плодородие чернозема общеизвестно. Нередко после непрерывной обработки в течение десятков лет он все-таки дает прекрасные урожаи, достигающие 20см. Такое плодородие и неистощимость обуславливаются богатством его питательными веществами и гумусом, который создает благоприятные физические условия. Содержание гумуса колеблется между 4-16%; чаще оно равно 8— 9%. В Европейской России содержание перегноя убывает в направлении с востока на запад и от центра черноземной полосы, так называемой оси, к северной и южной периферии. Природа гуминовых веществ еще не вполне изучена; известно только, что в Черноземах содержатся соли темноцветной гуминовой кислоты нейтральные, слаборастворимые и, вообще, стойкие. Содержание азота в перегоне равно, в среднем, 5%, тогда как во всей почве его около 0,5%. Минеральная часть чернозема ниже, чем в каких-либо других почвах, и колеблется между 80 и 90%, причем на долю песка приходится обыкновенно 40-50%. Количество глины может достигать 40%. Содержание карбонатов извести в верхних горизонтах обыкновенно незначительно — всего около 1-2%, но иногда, при условии залегания на известковых породах, достигает 10% и более. Количество веществ более подвижных (так называемых цеолитных), извлекаемых 10% горячей соляной кислотой, колеблется между 15 и 35%. Общий валовой состав чернозема, в среднем, таков: кали — около 2-3%; извести — 1-2%; фосфорной кислоты — 0,1-0,3%; окиси железа — 4%; глинозема — 12-15%; кремнезема — 6 0-65%. По сравнению с другими типами почв, последние два элемента в черноземах обладают большей растворимостью в кислотах соляной и серной. В связи с благоприятным химическим составом находится и поглотительная способность чернозема, равная, в среднем, 30-40% (З.М. Азизов, 2011)

 

1.3.4. Физические свойства 

 

По своему механическому составу  чернозем, большей частью, относится  к почвам глинистым и суглинистым: отношение глины к песку варьирует  в нем между 1:1,5 и 1:4. При нетронутой зернистой структуре такое значительное количество мелких глинистых веществ  не создает неблагоприятных условий  для растений, но при распашке и  при известных климатических  условиях оно нередко ведет к  неурожаю. Некоторой компенсацией служит богатство чернозема гумусом, который, вообще говоря, улучшает физические свойства почвы, в особенности отношение  ее к теплу и влаге. Влагоемкость чернозема  колеблется между 30% (для  песчаных разновидностей) и 65%. Водопроницаемость  же и проветриваемость  для щелеватых  черноземов невысока. Таким образом, распахиваемый чернозем чрезвычайно  отзывчив на всякие климатические изменения  и вот почему нередко почвы  более бедные, песчанистые в известные  года дают урожаи большие, чем он (Г.И. Уваров, 1989).

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2. Водно-физические свойства черноземов (Вологжанина Т.В., 1974)

Горизонт и глубина, см

Гумус, %

Частиц <0,001мм, %

Объемный вес

Удельный вес

Пористость, %

Капил. Пористость в % от общей

Полн. Влагоемкость, % (ПВ)

Капил. Влагоемкость, % (КВ)

Макс. Гигр., % (МГ)

Влажн. Завядания, % (ВЗ)

Диапазон активной влаги, %

г/см3

общая

капиллярная

Некапиллярная

Ап 0-10

12,7

16,4

0,81

2,44

66,8

36,4

30,4

54,5

82,5

62,7

10,8

16,2

46,5

Ап 10-20

12,7

16,4

0,83

2,45

66,1

33,1

30,0

50,1

79,7

60,4

10,8

16,2

44,2

А1 20-30

8,3

17,0

0,86

2,51

65,8

36,6

29,2

55,6

76,5

56,4

10,8

16,2

40,2

В1 40-50

1,4

25,7

1,01

2,65

61,9

35,7

26,2

57,7

61,3

35,3

9,4

14,1

21,2

В2 80-90

0,9

32,6

1,26

2,68

53,0

33,9

19,1

64,0

42,1

35,8

9,2

13,8

22,0

В2С 124-134

0,7

31,7

1,32

2,77

52,4

32,8

19,6

62,6

39,7

38,1

8,8

13,2

24,9


Данные таблицы 2 указывают на высокую  максимальную гигроскопичность чернозема (МГ), что свидетельствует о значительном содержании в нем физиологически усвояемой влаги. Высокую адсорбционную способность данных почв Н. А. Качинский связывает с минералогическим составом и особой формной гумуса (сырой гумус). Влажность завядания, на основании проведенных им исследований, в среднем равняется полуторной величине максимальной гигроскопичности почвы. В соответствии с этим черноземы характеризуются высокими показателями «мертвого» запаса воды. Так же они обладают высокой водопроницаемостью. Наименьшая величина объемного и удельного веса твердой фазы почвы наблюдается в верхнем горизонте и постепенно возрастая при движении к материнской породе. Это обусловлено распределением гумуса по вертикальному профилю, структурным состоянием, механическим и минералогическим составом, а так же степенью выраженности иллювиального процесса. Объемный вес пахотного слоя и дернового горизонта изменяется от 0,81-0,86: такие показатели присущи почвам с богатым органическим веществом.

 

1.3.5. Физико-химические свойства

 

Емкость обмена зависит от степени  гумусированности и содержания глинистыx частиц и колеблется от 28-32мг-экв/100г почвы у малогумусных среднесуглинистых до 45-50 у тучных легкоглинистых черноземов. С глубиной она последовательно уменьшается до 20-35 в нижней части горизонта АВ и 1б-3Омг-экв/100г, материнской породе. В составе поглощенных катионов натрий отсутствует, а водород содержится в небольших количествах только в гумусовом горизонте. Почвенный поглощающий и комплекс черноземов типичных насыщен кальцием и магнием.

По данным статистической обработки  результатов массовых анализов, среднее  содержание обменных кальция и магния, пахотных горизонтах колеблется в таких  пределах:

Черноземы типичные тучные мощные и легкосуглинистые среднемощные

41-43 мг-экв*100г  почвы

Среднегумусные  мощные и тяжелосуглинистые среднемощные

37-39 мг-экв*100г  почвы

Малогумусные  и среднегумусные среднесуглинистые

33-35 мг-экв*100г  почвы

Малогумусные  и среднегумусные среднесуглинистые

25-29 мг-экв*100г  почвы

        С глубиной суммы обменных оснований и главным образом содержание кальция постепенно уменьшаются вслед за снижением количества гумуса. В горизонте А наиболее распространенных черноземов среднегумусных она в 1,5-1,7 раза выше по сравнению с горизонтом Вк и материнской породой, что свидетельствует об интенсивной биогенной аккумуляции обменного кальция.