Нейтральные смектит-сиаллитные изогумусовые почвы. (Лекция 14)

1. НЕЙТРАЛЬНЫЕ СМЕКТИТ-СИАЛЛИТНЫЕ ИЗОГУМУСОВЫЕ ПОЧВЫ

Это группа богатых темно-окрашенных гуматнокальциевым гумусом почв с глубоким изогумусовым
текстурно-недифференцированным
или
слабо
дифференцированным профилем, включающая:
а) структурные почвы с профилем А-АВ-Вса-Сса —
черноземные (черноземы, брюниземы, луговочерноземные почвы),
б) бесструктурные трещиноватые почвы с профилем
А-АС-Сса — вертисоли (слитоземы),
В) слитые черноземы, формирующиеся в наиболее
теплых фациях черноземной зоны.

2.

Научное изучение черноземов началось с В.В. Докучаева.
Весь накопленный материал о черноземах был обобщен
им в монографии ≪Русский чернозем≫ (1883).
Как тип почвы чернозем впервые выделен В.
В.Докучаевым в классификации почв 1896 г.
Большой вклад в изучение происхождения, состава и
свойств черноземов внес П. А. Костычев, показавший в
своей работе ≪Почвы черноземной области России≫
(1886), что в образовании чернозема ведущую роль
играют биологические процессы.
Первые фундаментальные исследования воднофизических свойств и водного режима черноземов
были проведены А. А. Измаильским и Г. Н. Высоцким.

3. Распространение черноземов

Черноземы распространены на материках
северного полушария — в Евразии и
Северной Америке. Они занимают 260 млн.
га (1,7 % суши), в том числе 23 млн. га —
горные черноземы.
Почти половина площади черноземов
приходится на долю России, где они
образуют
пояс, вытянутый островами с
запада на восток на расстояние, занимая 163
млн. га, или 7,4% площади страны

4.

5. История изучения черноземов

• «… нет сомнения, что
чернозем не
первообразная и не
первозданная
материя, но
произошел от
согнития живых и
растущих тел со
временем».
• М.В.Ломоносов, 1763г.

6. Теории возникновения черноземов

1. Гипотеза о растительно-наземном происхождении
чернозема:
-М. В. Ломоносов в трактате ≪О слоях земных≫ (1763);
-- Ф. Рупрехт «Геоботанические исследования о черноземе» (1866)
-В. В. Докучаев «Русский чернозем» (1883).
2. Гипотеза морского происхождения чернозема:
- П. С. Палласом (1779) по отношению к черноземам Ставропольского
края, которые, по его мнению, образовались из морского ила
и гниющих масс тростника и другой растительности при отступлении
моря.
- Петцольд (1851)
3. Гипотеза болотного происхождения черноземов
- Ф. Ф. Вангенгейм фон Квален (1853)
-- В. Р. Вильямc,
- Э. И. Эйхвальд (1850) и Н. Д. Борисяк (1852)

7. Исследования этих ученых исторически подготовили теорию образования черноземных почв академика Ф.И. Рупрехта, которого В.В.

Докучаев считал «отцом научной постановки и
самой разработки вопроса о происхождении нашего
чернозема.
Свой объемный труд «Геоботанические исследования о
черноземе» (1866) Рупрехт начал словами: «Чернозем
представляет вопрос ботанический». Рупрехт рассматривает
образование черноземов как результат поселения
травянистых растений и накопления перегноя при их
разложении. Растительно-наземной теории придерживались
и некоторые другие ученые, М.Н. Богданов, А. Шмидт, Л.И.
Гроссул-Толстой.

8. Рупрехт Франц Иванович (1814-1870)

Российский
ботаник
австрийского
происхождения
(иммигрировал
в
Россию
в
1839
г.),
академик
Петербургской академии наук (1853). С
1855 г. директор Ботанического музея
Петербургской
академии
наук.
Основные труды посвящены флоре
высших растений различных районов
России, систематике злаков, зонтичных,
первоцветных,
колокольчиковых,
водорослям-макрофитам Тихого океана.
Обосновал
связь
образования
чернозема со степной растительностью.

9. Происхождение черноземов

• В 1877 году В.В. Докучаев выступает с докладом
«Итоги о русском
черноземе»черноземов
Происхождение
• Основные положения докучаевской концепции
происхождения черноземных почв следующие
1. Главным исходным материалом для образования
чернозема, а так же и других растительно-наземных
почв служат органы наземной растительности и
элементы материнской породы. Они во многом
определяют особенности строения профиля почв.
2. В образовании черноземов принимает участие
растительность только травянистых степей и
особенно ее корневая система.
3. В процесса образования почв большую роль играет
возникновение
из
растительных
и
других
органических остатков перегноя, или гумуса, т.е.
продуктов неполного разложения растительных
остатков, окрашивающих почву в темный цвет.

10.

4.
Специфическими
процессами
при
черноземообразовании являются накопление относительно
большого
количества
перегноя,
обладающего
нейтральной
реакцией
(«сладкого
гумуса»),
распределение гумуса среди минеральной массы, с
которой
он
тесно
перемешан
и
глубокое
распространение гумуса в профиле почвы.
5. В значительной мере в связи с этим чернозем при
«нормальном его залегании» имеет профиль, четко
разделяющийся на горизонты А, В, С.
6. Все эти особенности чернозема являются следствием
совокупности климата, условий, свойств
почвообразующей породы, растительности,
деятельности населяющих почву животных и до
некоторой степени рельефа и характера
почвообразующей породы.
7. Совокупность этих условий предопределяет область
распространения русского чернозема, ее границы и
характер географических контактов с другими почвами.

11.

Черноземы — сравнительно молодые
почвы,
они
образовались
в
послеледниковое время в течение
последних 10—12 тыс. лет.
Этот возраст подтвержден с помощью
радиоуглеродного датирования, которое
позволило установить, что возраст гумуса
верхних почвенных горизонтов составляет
в среднем не менее 1 тыс. лет, а возраст
глубоких горизонтов — не менее 7—8
тыс. лет.

12. Современные процессы в черноземах

1) дерновый процесс формирует гумусовый профиль
чернозема
2) миграция гидрокарбоната
кальция в профиле - формирует
карбонатный профиль
чернозема

13.

Дерновый процесс заключается в аккумуляции
большого количества гуматно-кальциевого гумуса,
прочно связанного с минеральной частью, и в
накоплении биофильных элементов: азота,
фосфора, серы, кальция, железа, марганца и других
макро- и микроэлементов.
Важной стороной дернового процесса является
оструктуривание почвенной массы — создание
комковато-зернистой структуры. Она возникает в
результате деятельности беспозвоночных, тонких
травянистых корней, продуктов жизнедеятельности
микроорганизмов, клеющих свойств органического
вещества.

14. Структура

Для
горизонта А
Структура
характерна
зернистая,
зернистокомковатая,
мелко-ореховатокомковатая
структура. При
распашке
появляется
комковатопылеватая
структура

15.

Миграция карбонатов - в профиле
черноземов обеспечивает высокую
степень
насыщенности
коллоидов
кальцием, формирование гуматнокальциевого гумуса, нейтральную и
слабощелочную реакцию почвенного
профиля,
наличие
карбонатного
горизонта.
Миграция карбонатов определяется
характером водного, теплового и
газового режимов черноземов.

16. Миграция гидрокарбоната кальция в профиле

В период весеннего снеготаяния с нисходящим током воды
выносятся растворимые вещества, прежде всего Са(НСОз)2.
Содержание Са(НСОз)2 весной невелико, так как в этот период в
связи с низкими температурами биологическая активность
подавлена, в почвенном воздухе содержание СО2 понижено и
растворимость СаСОз мала. Поэтому вынос Са(НСО3)2 из
карбонатного горизонта сравнительно невелик.
Летом вследствие десукции (от лат. desuctio всасываниепотребление почвенной воды растениями) и отчасти
физического испарения в черноземах
господствуют
восходящие токи воды. Восходящими токами в карбонатный
горизонт возвращается Са(НСОз)2, вынесенный весной, чем и
поддерживается существование этого горизонта и высокое
содержание Са(НСО3)2 в почвенном растворе.

17. Экологические условия для формирования черноземов

1. Черноземы распространены преимущественно на
платформенных равнинах.
2. Черноземы — это почвы травянистых формаций,
приуроченных к степной и лесостепной зонам
3. Почвообразующей породой для черноземов
служат главным образом четвертичные лёссы и
лёссовидные породы, карбонатные, пористые.
Встречаются черноземы и на третичных глинах.
4. Гранулометрический состав в большинстве
случаев суглинистый или глинистый, в редких
случаях более легкий

18.

19.

Степь

20.

В
черноземной
зоне
по
характеру
растительности
выделяют три подзоны:
1. лесостепь с луговой степью и
остепненными лугами,
2. разнотравно-дерновиннозлаковую степь,
3. дерновинно-злаковую степь

21. Степь ковыльная

Степь ковыльная

22. Степное разнотравье

23. Участок заповедной Персиановской степи

24. Животный мир

В
формировании
черноземов
большая
роль
принадлежит
различным
группам
роющих
беспозвоночных и позвоночных животных, которые
измельчают и перемешивают растительные остатки с
минеральной частью почвы.
Черноземы
отличают
высокой
активностью
микробиологических процессов.
Наиболее интенсивно эти процессы протекают весной
и ранним летом, когда почвы имеют благоприятный
температурный и водный режим, что способствует
интенсивному гумусообразованию.

25. Типичные животные степи

26. Роющие животные и микронаселение почвы

27. Основные особенности биологического круговорота степных и лугово-степных травяных растительных сообществ

1) ежегодно с отмирающими частями в почву
возвращается практически то же количество
питательных веществ, которое было использовано
на прирост;
2) большая часть этих веществ возвращается не на
поверхность почвы, а непосредственно в почву с
корнями;
3) среди химических элементов, вовлекаемых в
биологический
круговорот,
первое
место
принадлежит кремнию, далее следуют азот, калий
и кальций.

28. Строение почвенного профиля

О — степной войлок;
А — гумусовый однородный темноокрашенный горизонт с
зернистой структурой;
АВ — гумусовый, темноокрашенный с некоторым побурением,
усиливающимся книзу, с темно-бурыми, серо-коричневыми
пятнами, заклинками, затеками, кротовинами; структура
ореховато- или комковато-зернистая;
В — горизонт, переходный к породе, имеет преимущественно
бурую (до палевой) окраску; с языками и затеками гумуса,
призмовидную структуру; обычно разделяется на несколько
подгоризонтов;
Вса – выделяется в нижней части гор. В , содержит скопление
карбонатов;
С — материнская порода, обычно Сса

29.

30. Свойства черноземов

1. В черноземах слабо развиты процессы разрушения, перемещения
и превращения минералов тонких фракций.
2. Минералогический состав черноземов определяется составом
почвообразующих пород и равномерно распределяется по профилю
3. Черноземы относятся к числу почв наиболее богатых гумусом. В
тучных черноземах его содержание достигает 10—12%, а запас гумуса
в метровом слое мощного чернозема может быть 600—700 т/га.
4. В составе гумуса преобладают гуминовые кислоты, а среди них
фракция, связанная с кальцием. Гумус отличается высокой степенью
полимеризации и конденсированности и прочной связью с глиной.
5. Черноземы обладают высокой ЕКО, особенно в гумусовом
горизонте, богатом органическими коллоидами (до 50 мг-экв на 100 г
почвы). В составе поглощенных оснований преобладает кальций,
содержание магния в 5—8 раз меньше.
6. Черноземы обладают исключительно хорошими воднофизическими свойствами, обусловленными прекрасной зернистой
водопрочной структурой гумусового горизонта.

31. Классификация черноземов

Выделяют пять подтипов в соответствии с
природной зональностью на Русской равнине,
где
с
севера
на
юг
закономерно
прослеживается смена подтипов чернозема:
1.черноземы оподзоленные
2. выщелоченные в северной лесостепи,
3. черноземы типичные в южной лесостепи,
4. черноземы обыкновенные в северной
степи
5. черноземы южные в южной степи на
переходе к сухим степям.

32. Роды черноземов

Отражаются
различия в характере
материнских пород и истории развития почв
обычные,
слабодифференцированные,
глубоковскипающие,
бескарбонатные,
карбонатные
(пропитанные),
остаточнокарбонатные,
карбонатные
перерытые,
солонцеватые,
остаточно-солонцеватые,
глубокосолонцеватые, осолоделые,
проградированные (вторично-насыщенные),
остаточно-луговатые (террасовые), глубинноглееватые, слитые

33. Виды черноземов

Выделяются по мощности гумусового горизонта
A+АВ (в см):
сверхмощные >120
мощные 80—120
среднемощные 40—80
маломощные 25—40
очень маломощные . . . . <25
и по степени гумусированности (в %) горизонта А:
тучные > 9
многогумусные 6-8
среднегумусные 4-6
малогумусные < 4

34. Черноземы оподзоленные

Отличительной
чертой
оподзоленных
черноземов является наличие осветленной,
мучнистой белесой присыпки, покрывающей
структурные отдельности в нижней части
горизонта А и верхней части горизонта АВ
Морфологическое
строение
профиля
выражается
следующей
совокупностью
горизонтов:
А (Ар) -A-AB-Bt-Bca-Cca

35. Профильная характеристика оподзоленных черноземов:

I — фаций умеренных промерзающих, умеренно-теплых промерзающих и теплых
промерзающих почв; II — фации очень теплых кратковременно промерзающих почв.
Новообразования в профиле; 1 — кремнеземистая присыпка; 2 — глинисто-гумусовые
натеки; 3 — прожилки; 4 - псевдомицелий (паутинка)

36. Черноземы выщелоченные

Характеризуются совмещением интенсивного
гумусонакопления
с
выщелачиванием
карбонатов из гумусового и подгумусового
горизонта.
В профиле диагностируются слабые признаки
элювиально-иллювиальной дифференциации
по илу, физической глине и валовому
содержанию R2O3.
Профиль A(Ap)-AB-Bt-Bca-Cca.
Горизонт Bt бескарбонатный.

37. Профильная характеристика выщелоченных черноземов

I — фаций умеренных промерзающих, умеренно-теплых промерзающих и теплых
промерзающих почв; II — фации очень теплых кратковременно промерзающих почв; III
— фации умеренных длительно промерзающих почв. Карбонатные выделения в профиле:
1 — прожилки; 2 — псевдомицелий; 3 - белоглазка; 4 - мучнистые скопления; 5 - журавчики; 6 - натеки на щебне

38. Черноземы типичные

обладают наиболее характерно выраженными
признаками и чертами черноземообразования:
интенсивным накоплением гумуса, азота и
зольных элементов, не глубоким вымыванием
карбонатов,
отсутствием
элювиальноиллювиальной дифференциации почвенного
профиля по илистой фракции, железу и
алюминию.
Морфологическое строение профиля типичных
черноземов — наиболее представительное для
всего типа черноземов:
А (Ар + А)-АВ-Вса-ВСса-Сса

39.

Профиль чернозема типичного

40.

Гумусовый горизонт
типичного чернозема
Карбонатный
псевдомицеллий

41. Черноземы типичные

Черноземы
Расположены
в
основном в районах
лесостепи Украины, ЦЧО
и Приуралья. Они имеют
более
мощный
гумусовый горизонт и
большое
количество
гумуса в верхнем слое.
Вскипание появляется в
нижней части гумусового
слоя, реакция почвы
нейтральная.
типичные

42.

Профильная характеристика типичных черноземов:
I — фаций умеренных про
мерзающих, умеренно-теп
лых промерзающих и
теплых промерзающих
почв;
II — фации очень теплых
кратко временно
промерзающих почв.
Карбонатные выделения в
профиле:
1 — прожилки;
2 — псевдомицелий;
3 - белоглазка;
4 -- журавчики

43. Черноземы обыкновенные

по строению и свойствам
близки к типичным, но по
сравнению с последними в них
ослаблен
процесс
гумусонакопления.

44.

Чернозем обыкновенный
Более глубокая часть профиля.
Хорошо видна белоглазка и ходы червей.

45. Профильная характеристика обыкновенных черноземов

I — фаций теплых кратковременно промерзающих, теплых промерзающих, умеренно-теплых
промерзающих и умеренных промерзающих почв; II — фации очень теплых периодически
промерзающих почв; III — фации умеренных длительно промерзающих почв. Карбонатные
выделения в профиле: 1 — прожилки; 2 — псевдомицелий; 3 — белоглазка; 4 — мучнистые
скопления; 5 — натеки на щебне

46. Черноземы южные

— наиболее ксероморфная группа черноземов, с
ослабленным гумусонакоплением, уменьшенной
мощностью гумусового горизонта, повышенным
горизонтом карбонатных выделений и наличием
гипсовых новообразований в пределах 1,5-3 м толщи
на породах тяжелого и среднего гранулометрического
состава.
Структура профиля южного чернозема имеет вид
А (Ар + А)-АВ (ABca)-Bca-BCca-Cca-Ccs-Csa.
В южных черноземах очень часто проявляются
признаки солонцеватости.

47.

Южный чернозем.
Подгумусовый горизонт
Белоглазка. Карбонатный гор.

48. Профильная характеристика южных черноземов

I — фаций теплых кратковременно промерзающих, теплых промерзающих, умереннотеплых промерзающих и умеренных промерзающих почв; II — фации очень теплых периодически
промерзающих почв; III — фации умеренных длительно промерзающих почв.
Карбонатные и гипсовые выделения в профиле: 1 — прожилки; 2 — псевдомицелий; 3 —
белоглазка; 4 — мучнистые скопления; 5 — кристаллы и друзы гипса

49. Сравнительная характеристика подтипов черноземов

Содержание гумуса
Мощность
горизонта
А+В, см
Глубина
вскипания,
см
% в А1
Ч оподзоленный
50 – 80
140 – 150
5–8
т/га в
0 – 150
450 – 500
Ч выщелоченный
50 – 80
100 – 140
6 – 10
500 – 600
Ч типичный
85 – 120
85 – 120
8 – 12
500 – 800
Ч обыкновенный
65 – 80
50 – 60
6 – 10
350 – 600
Ч южный
10 – 50
0 – 30
4–6
250 - 400
Подтип

50.

Черноземы
одного
подтипа
расположенные
в
различных
географических условиях различаются по
ряду признаков и весьма существенно.
Поэтому на протяжении черноземной зоны
с запада на восток выделены 4 фации:
1. Теплая южно-европейская
2. Умеренно-теплая восточно-европейская
3. Холодная западно- и среднесибирская
4. Глубокопромерзающая и длительномерзлотная восточносибирская

51.

Специфика черноземов холодной западнои среднесибирской фации определяется
термическими особенностями климата.
Суровая зима, глубокое промерзание,
позднее
оттаивание,
сокращенный
вегетационный период, часто на глубине 2
м
мерзлый
слой
сохраняется
на
протяжении всего вегетационного периода.
Отсюда сравнительно короткое время
активных биологических процессов и
небольшая глубина почвенного слоя.

52. Особенности черноземов холодной фации

1. Небольшая глубина почвенного слоя
2. Высокое содержание гумуса в гумусовом
горизонте небольшой мощности.
3. Состав
гумуса
гуматно-кальциевый,
часто
наблюдается
повышенное
содержание
негидролизуемого остатка.
4. Наличие глубоких языков и карманов у нижней
границы гумусового горизонта. Иногда гумусовые
языки доходят до глубины 100 – 150 см.
5. Наличие глубинного оглеения, обусловлено
повышенной влажностью нижней частью профиля
(наличие длительно-сезонно-мерзлотного слоя).

53. Почвообразовательные процессы умеренной восточно-европейской

1. Образование и накопление гуматного, насыщенного Са
гумуса (Сгк:Сфк 2,0 – 3,5, т.е. если для черноземов теплой
фации характерен фульватно-гуматный тип гумуса, то в
черноземах
восточно-европейской
приобретает
гуматный характер в А+В).
2. Миграция
карбонатов
в
почвенном
профиле
незначительная. Из миграционных новообразований
встречаются прожилки, выцветы карбонатов. Образуется
иллювиально-десуктивный горизонт карбонатов.
3. Выщелачивание легкорастворимых солей и гипса часто с
формированием иллювиального горизонта.
4. Оглинивание почвенной толщи не обнаруживается с
необходимой достоверностью.

54. Морфологические особенности черноземов холодной фации

1. Малая мощность гумусовых горизонтов
(35 – 45 см)
2. Низкая гумусность (4 – 6 %)
3. Резкое уменьшение содержания гумуса с
глубиной
4. Качественный состав гумуса
характеризуется соотношением Сгк:Сфк >2

55. Теплая южно-европейская фация

Охватывает территорию Молдавии,
Южной Украины и Предкавказья.
Климатические характеристики
Предкавказья – короткая мягкая зима
– безморозный период 195 – 210 дней,
глубина промерзания почвы не более
45 см.

56.

Для черноземов этой фации также характерны
- глубокий почвенный профиль с мощностью (100 см и
более),
- сравнительная малогумусность 3 – 6 %,
- в составе гумуса преобладают ГК высокой оптической
плотности, связанные с Са.
Впервые выделил и описал эти черноземы как самостоятельный
подтип Л.И. Прасолов (1916). И описал их под названием
"приазовские черноземы" и указал на следующие особенности
этих почв.
1. значительная мощность гумусовых горизонтов (А+В примерно
140 см, А – 50 см), интенсивная серовато-черная или буроватая
окраска, невысокое содержание гумуса.
2. ореховато-комковатая структура
3. наличие копролитов крупных червей
4. высокий уровень карбонатов, образующих налеты
5. слабое развитие горизонта белоглазки (не выше 95 см).

57. Почвообразовательные процессы черноземов теплой южно-европейской фации

1. образование и накопление гуматного, насыщенного Са
гумуса (Сгк:Сфк ≈ 1,5 – 2,0)
2. миграция карбонатов в почвенном профиле, ясное
выделение миграционных новообразований СаСО3
(прожилки,
мицелий,
паутина).
Образование
карбонатного иллювиального горизонта.
3. Выщелачивание легкорастворимых солей и гипса за
пределы почвенных горизонтов.
4. Оглинивание почвенной толщи с максимумом в
переходном горизонте АВ, с накоплением гидрослюд,
монтмориллонита, каолинита, галлуазита.

58. Важнейшие задачи земледелия на черноземах

1.
2.
3.
4.
5.
Закрепление и освоение оврагов
Противоэрозионные лесополосы
Контурная организация территории хозяйств
Поперечная обработка склоновых полей
Залужение приовражных понижений и эрозионноопасных склонов
6. Правильные севообороты, оптимальные для данной
местности с бобовыми травами, при необходимости с
парами
7. Регулярные органические и минеральные удобрения
8. Безотвальная обработка с глубоким рыхлением
подпахотных уплотненных горизонтов.

59. Лесополоса и разрез на черноземе в лесополосе, заложенной В.В. Докучаевым в Каменной степи