Русский чернозём

«…коренное, ни с чем не сравнимое богатство России…»
(В. В. Докучаев. Русский чернозём, 1898)

«Россия — обладатель уникального природного богатства — чернозёмов. Не случайно именно чернозём считается «царем почв». Именно с чернозёмов берет начало созданная нашим великим соотечественником Василием Васильевичем Докучаевым наука о почвах. Чернозём в почвоведении сыграл такую же выдающуюся роль, какую имели лягушка в истории физиологии, кальцит в кристаллографии, бензол в органи-ческой химии…» (В.И. Вернадский, 1904 г.).

Материнские породы чернозёмов представлены рыхлыми лёссовидными отложениями и лёссами, однако чернозёмы встречаются и на дериватах плотных пород. Как правило, материнские породы имеют иловато-пылеватый гранулометрический состав, содержат карбонаты, их тонкие фракции состоят из смешанно-слойных слюда-смектитовых образований. Формированию чернозёмов способствуют повышенная пористость и микроагрегированность пород, их хорошая водопроницаемость и высокая поглотительная способность.

Чернозёмы распространены как на возвышенных эрозионных равнинах, так и на низменных аккумулятивных равнинах (включая террасы), а также в предгорьях и межгорных котловинах.

Для климата ареалов распростанения чернозёмов в целом характерно сбалансированное увлажнение (Кувл = 1–0,5) при летнем максимуме осадков и относительно равномерном распределении их в остальное время, теплое лето с иссушением профиля и его зимнее промерзание. Чередование этих циклов необходимо для формирования своеобразного «чернозёмного» гумуса.

Степная разнотравно-злаковая растительность традиционно считается важным фактором чернозёмообразования благодаря большой массе корней, повышенной зольности и легкой разлагаемости опада луговых и степных растений, высокому биоразнообразию ценозов, а, следовательно, цикличности вегетации и разноглубинности корневых систем. Эти особенности фитоценозов, в сочетании с умеренно-теплым и периодически влажным почвенным климатом обеспечивают высокую биологическую активность микробоценозов, а также мезо- и макрофауны.

Чернозёмы занимают около 8 % площади страны, они наиболее разнообразны на Европейской части России, где и были созданы географические модели их распределения. Чернозёмы образуют ряд подзональных подтипов: лесостепных — оподзоленных, выщелоченных и типичных; степных — обыкновенных и южных. Ряд дополняется фациальными подтипами: на юге России — приазовско-предкавказским, а в Сибири — криогенно-мицелярным и мучнисто-карбонатным.

Генетические горизонты: Аккумулятивно-гумусовый (темногумусовый) горизонт — «визитная карточка» чернозёма, он практически одинаков во всех подтипах и видах чернозёмов. Ему свойственна прекрасная макроструктура (а, б) и микроструктура (в). Водопрочные агрегаты, в значительной мере созданные дождевыми червями и корневыми системами, образуют зернистую структуру и «корневые бусы». Характерна высокая пористость (до 50 %) и малая плотность сложения (~1 /см3). Темная окраска определяется высоким содержанием гумуса (5–8 %) и гуматно-кальциевым его составом (Сгк/Сфк > 2). Горизонт насыщен основаниями, его реакция близка к нейтральной. Мощность горизонта — 40 — 120 см.

Аккумулятивно-карбонатный горизонт в своем формировании связан с гумусовым (насыщенностью его корнями и биологической активностью), гидротермическими режимами профиля и карбонатностью породы. Накопление карбонатов определяется сезонной динамикой СО2 и миграцией почвенных растворов, а формы карбонатных новообразований служат критериями разделения чернозёмов. Так, миграционные формы карбонатов — трубочки, псевдомицелий (г) — свойственны чернозёмам относительно влажного и теплого климата в отличие от сегрегаций — белоглазки (д), формирующихся в условиях более континентального и засушливого климата.

Чернозёмы на Русской равнине в пределах лесостепи встречаются в сочетаниях (по мезорельефу) с серыми лесными почвами. Степные чернозёмы образуют обширные однородные ареалы; на Приволжской возвышенности разнообразие в почвенный покров вносят чернозёмы на плотных осадочных породах; в Заволжье среди чернозёмов распространены солонцы и солонцеватые почвы. В западных и центральных районах преобладают среднемощные и мощные, мало- и среднегумусные виды и подвиды чернозёмов, к востоку увеличивается содержание гумуса в гумусовом горизонте и сокращается мощность гумусового профиля. Максимальная мощность гумусового профиля при невысоком содержании гумуса характерна для чернозёмов Предкавказья. Провинциальные закономерности в отношении гумусового профиля прослеживаются и в зональном ряду чернозёмов Сибири, наиболее полный ряд которых представлен на Западно-Сибирской равнине. Восточнее ареалы чернозёмов становятся фрагментарными — в предгорьях и межгорных котловинах (с лесостепными криогенно-мицелярными чернозёмами); в Забайкалье степные мучнисто-карбонатные чернозёмы сочетаются с лугово-чернозёмными почвами в котловинах.

Плодородный гумусовый горизонт с высоким содержанием гумуса и мощностью до 1 м и более является отличительной чертой русских чернозёмов. Не случайно в ранних почвенных классификациях выделялись чернозёмы «тучные» и «сверхмощные». Повышенные запасы гумусовых веществ в чернозёмах связаны с особенностями биологического круговорота, характерного для целинных разнотравно-ковыльных и типчаково-ковыльных степей. Основной фон в них составляют злаки, имеющие развитые корневые системы, так что корневой опад, богатый азотом и зольными элементами, составляет 40–60 % общего поступления органических остатков в почву. Их разложение в оптимальных гидротермических условиях при нейтральных или слабощелочных значениях рН способствует формированию гумуса с преобладанием сложных гуминовых кислот, прочно закрепляющихся в почве. В период исследований русских чернозёмов основоположником российского почвоведения В. В. Докучаевым уровень содержания гумуса в почвах лесостепной и степной зоны тогдашней России составлял от 3–6 % до 10–13 %, что нашло отражение на карте «изогумусовых полос» (содержания гумуса). Карта В. В. Докучаева иллюстрирует уровень содержания гумуса в чернозёмах Европейской России в конце XIX века; оно увеличивалось с запада на восток, отражая как провинциальные черты чернозёмообразования, так и более длительное земледельческое использование чернозёмов в западных регионах страны.

Высокое плодородие чернозёмов определяет их ценность в пахотном фонде России, где они составляют более половины. Большие запасы гумуса и основных элементов питания растений (азота, фосфора, калия), благоприятные водно-физические свойства обусловили активное освоение чернозёмов, начиная с XVII–XVIII веков. В XX веке небольшие участки целинных степей остались только на заповедных территориях; практически вся чернозёмная зона страны была распахана.

Естественный профиль чернозёмов, используемых в земледелии, меняется в меньшей степени, чем это наблюдается в других почвах, что связано с большой мощностью гумусового горизонта и сохранением травянистого типа растительности. Тем не менее, в чернозёмах под агроценозами меняется характер биологического круговорота веществ вследствие изъятия фитомассы сельскохозяйственных культур, внесения удобрений; трансформируется микроклимат и все почвенные режимы; для обыкновенных и южных чернозёмов к антропогенным воздействиям добавляется негативное влияние орошения. Агрогенной деградации чернозёмов посвящено много исследований, доказавших, что ее пусковым механизмом являются уменьшение содержания гумуса и изменение его качественного (фракционного) состава. Дегумификация почв — следствие ускоренной минерализации органического вещества и поступления его в пахотную почву в существенно меньшем объеме, а также прямых потерь гумуса при водной и ветровой эрозии. Еще В. В. Докучаев в своей работе «Наши степи прежде и теперь» отмечал неблагоприятные тенденции потерь гумуса чернозёмными почвами. Применение интенсивных технологий в земледелии во второй половине XX века вызвало дегумификацию практически всех чернозёмов. На карте, составленной Г. Я. Чесняком (1986г.) «по следам Докучаева» (то есть по результатам определения содержания гумуса в тех же местах, что и в экспедиции В. В. Докучаева), показаны пространственные тенденции потерь гумуса на территории Русской равнины за 100 лет, прошедших с момента опубликования книги В. В. Докучаева «Русский чернозём». Особенно большие потери гумуса отмечены для Поволжья и Предуралья, что связано с исходной меньшей мощностью гумусовых профилей данных чернозёмов и широким развитием здесь эрозионных процессов, вызванных сочетанием природных факторов и относительно низкой культурой земледелия.

Помимо дегумификации, общей тенденцией при распашке является ухудшение структуры почв за счет потерь гумуса, изменения его состава и многократных проходов по полю тяжелых сельскохозяйственных машин. Трансформация зернистой или комковато-зернистой структуры верхних горизонтов, с их высокой пористостью и водопроницаемостью, в глыбисто-пылеватую сопровождается переводом части внутрипочвенного стока в поверхностный и ведет к развитию плоскостной (ручейковой) эрозии. Кроме того, пахотные почвы не во все сезоны года бывают покрыты растительностью, что изменяет их гидротермический режим; вследствие более глубокого и продолжительного промерзания увеличивается поверхностный сток талых вод. Развитие эрозии сильно возросло в результате сокращения площадей водораздельных лесов и неограниченной распашки склонов, особенно на Среднерусской и Приволжской возвышенностях с их расчлененным рельефом и местами маломощным чехлом рыхлых отложений.

При высоком потенциальном плодородии чернозёмов фактором, лимитирующем получение высоких урожаев, может быть неустойчивость влагообеспеченности культур (особенно в южных регионах и в Поволжье). Большие площади южных и обыкновенных чернозёмов используются с регулярным орошением. Как правило, при поливе умеренными нормами вторичное засоление чернозёмам не угрожает, но наблюдаются такие негативные последствия, как осолонцевание, ощелачивание и ухудшение физических свойств: образование поверхностной корки и уплотнение.

Озабоченность судьбой Русского Чернозёма заставляет отечественных почвоведов уделять повышенное внимание изучению различных аспектов функционирования этих почв. Мировое признание роли чернозёма проявилось в том, что 2005 год был объявлен Годом Чернозёма — почвы, открывающей новую международную общественно-научную акцию «Почва года». Тревожная ситуация с современным состоянием и использованием чернозёмов с неизбежностью ставит вопрос о включении целого ряда чернозёмов в Красную книгу почв России.