Ґрунтознавство і географія ґрунтів - С.П. Позняк 2010

Розділ 6. Ґрунти лісостепової зони
6.2.Чорноземи лісостепової зони

У лісостеповій зоні поруч з сірими лісовими ґрунтами широко розповсюджені чорноземи. Вони є в Центральній Європі, північних регіонах центральних штатів США. В Україні чорноземи лісостепу поширені на правобережжі Дніпра і простягаються двома майже суцільними смугами. Північна смуга починається від р. Серет на заході до р. Дніпра. Ширина її 100-120 км. На півночі вона межує з Поліссям, утворюючи чітко виражений уступ. На півночі чорно - земи замінюються суцільними масивами сірих лісових і опідзолених ґрунтів. Південна межа чорноземів проходить приблизно по лінії Тернопіль-Волочиськ- Хмельницький-Красилів-Страроконстянтинів-Хмільник-Іллінці-Жашків-Корсунь-Шевченківський-Черкаси, роблячи довге заглиблення на південь до р. Збруч. Ширина її значно менша — в середньому 60 км. На Лівобережжі Дніпра чорноземи покривають древні дніпровські тераси і всі вододіли до самих відрогів Середньоруської височини, продовжуючись через Центральні райони Росії до Уралу. На схід від Уралу обширні площі чорноземів простягаються в Західному Сибіру і на півночі Казахстану. Окремі ареали чорноземів приурочені до рівнин і передгір’їв Алтаю, Мінусинської котловини, а також котловин Забайкалля.

Витоки наукових уявлень про ґенезу чорноземів простежуємо в працях М. В. Ломоносова і Ф. І. Рупрехта. Засновником вчення про рослинно-наземне походження чорноземів, їхню географію та родючість був В. В. Докучаєв, який у своїй знаменитій праці «Руський чорнозем» обґрунтував їхню ґенезу, склад, властивості та використання. Великий внесок у вивчення чорноземів зробили А. П. Костичев, О. М. Ізмаїльський, Г. М. Висоцький, Н. Д. Борисяк, І. Ф. Леваковський, Л. І. Прасолов, І. А. Крупеніков та інші. Сучасні уявлення про чорноземні ґрунти узагальнені в багатотомному виданні «Чорноземи СРСР» (1974-1985), зокрема «Чорноземи СРСР. Україна» (1981).

Головними особливостями ґрунтотворення в лісостеповій зоні є глибоке періодичне промочування, відсутність накопичення легкорозчинних солей у ґрунтовому профілі в автоморфних умовах, інтенсивна акумуляція гумусу з утворенням потужних гумусових горизонтів, накладення комплексу процесів, які диференціюють профіль.

У лісостепу тип чорноземних ґрунтів представлений трьома основними підзональними підтипами: опідзоленими, вилугованими і типовими чорноземами.

Вилуговані й типові чорноземи (Voronic (Vermic) Chernozems) формуються під остеповілими луками і лучними степами. Характерною рисою остеповілих луків є переважання в травостої різнотрав’я і кореневищних злаків. У меншій кількості представлені лучні дерновинні злаки, а ксерофітні степові дерновинні злаки трапляються як домішка. Лучні степи більш ксерофітні. В них провідна роль належить степовим дерновинним злакам, хоча лучні та кореневищні наявні в помітній кількості. Як для остеповілих луків, так і для лучних степів, типовим є покрив із мохів, високий і густий травостій і відсутність літнього напівспокою у вегетації рослин. Видовий склад рослинності остеповілих луків і лучних степів помітно змінюється у напрямі з заходу на схід.

Біомаса лучних степів і остеповілих луків сягає 200-300 ц/га. Характерне різке переважання кореневої маси (65-75%) над масою надземних органів (3525%). Щорічний опад, в якому переважають зелені частин рослин, становить 50-55% всієї біомаси і більше, ніж удвічі, переважає опад широколистяних лісів. З опадом щорічно надходить у ґрунт близько 700 кг/га азоту і зольних елементів. У загальному балансі хімічних речовин у північному степу переважають кальцій і азот за значної участі кремнезему. Швидкість розкладення рослинних залишків відстає від їхнього надходження, у результаті на поверхні ґрунту утворюється степова повсть у кількості 80-100 ц/га.

Водний режим лісостепових чорноземів періодично промивний. Наскрізне промочування до ґрунтових вод спостерігається в середньому один раз у 10 років.

Багато органічних залишків, збагачених кальцієм, калієм, азотом та іншими елементами, і відсутність глибокого промочування ґрунтів у період їхнього розкладення сприяє збагаченню верхніх горизонтів ґрунту мінеральними речовинами. Чергування періодів висушування і зволоження, які регулюють активність діяльності мезо- та мікроорганізмів, перешкоджає мінералізації рослинних залишків і сприяє утворенню складних продуктів гуміфікації і стійких органо-мінеральних утворень. Накопиченню гумусових сполук сприяє також їхня термічна денатурація в морозний період. Основним процесом у формуванні чорноземів є гумусово-акумулятивний, у результаті якого утворюється темнозабарвлений гумусовий горизонт зернистої або грудкувато-зернистої структури, з високим вмістом гумусу гуматно-кальцієвого складу, нейтральною або близькою до неї реакцією, високою ємністю вбирання, практично повною насиченістю основами, серед яких переважає кальцій. Найбільше ці риси проявляються у підтипі типових чорноземів.

Для чорноземів характерна наявність двох генетичних горизонтів: гумусово- акумулятивного, що характеризується значною потужністю і високим вмістом гумусу, поступовим його падінням вниз по профілю, зернистою структурою; і карбонатно-акумулятивного з видимими формами карбонатів. Однак трапляються і безкарбонатні чорноземи, які розвиваються на елювії щільних порід, і, навпаки, чорноземи карбонатні з поверхні і по всьому профілю.

У цілинному стані профіль лісостепового типового чорнозему складається з таких горизонтів:

Нд — дернина;

Н — гумусовий горизонт, чорний або темно-сірий, зернистої структури, перехід поступовий;

Нр — верхній перехідний гумусовий, темно-сірий з посвітлінням, кротовини, грудкувато-зерниста структура, перехід поступовий;

Рhk — нижній перехідний, темно-сірий чи сірий з буруватим відтінком, язики і затіки гумусу, кротовини, грудкувата структура, переважно карбонатний, карбонати у вигляді псевдоміцелію, а в нижній частині трапляються карбонатні прожилки і журавчики, перехід поступовий;

Рк — лесоподібний карбонатний суглинок з видимими формами карбонатів.

У чорноземах лісостепу на контакті з породою часто спостерігаються сліди слабкого оглеєння. Ці ознаки гідроморфності є наслідком сучасних процесів, спричинених збільшенням вологи на контакті порід у весняний період.

Характерною діагностичною ознакою типових чорноземів прийнято вважати збіг нижньої межі гумусового і верхньої межі карбонатного горизонтів.

Через промивний водний режим сольовий горизонт у типових чорноземах не виражений. Для типових чорноземів характерні нейтральна реакція ґрунтового розчину, а в карбонатному горизонті — слаболужна реакція, велика ємність вбирання і повна насиченість основами, серед яких переважає кальцій, постійність у розподілі по профілю силікатної маси і мулуватої фракції. Типові чорноземи характеризуються високим вмістом гумусу (5-12%) і його запасами (600-700 т/га). У складі гумусу у верхньому горизонті переважають гумінові кислоти (Сгк:Сфк — 1,6-2,4), а серед них фракція, зв’язана з кальцієм. За межами гумусового горизонту гумус є фульватним (Сгк:Сфк — 0,7-0,4). У вертикальному розподілі гумінових кислот фракції, зв’язаної з кальцієм, спостерігається збільшення їхнього вмісту в середній і особливо в нижній частинах гумусового горизонту, що є характерним для чорноземів лісостепу і свідчить про міграцію по профілю гумінових кислот, здатних осаджуватися кальцієм (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Будова профілю, склад і властивості чорнозему типового (за В. А. Ковдою, Б. Г Розановим, 1988).

І — фація помірних, помірно-теплих і теплих промерзаючих ґрунтів; ІІ — фація дуже теплих короткочасно промерзаючих ґрунтів. Карбонатні виділення: 1 — прожилки; 2 — псевдоміцелій; 3 — білозірка; 4 — журавчики

Вилуговані чорноземи (Luvic Chernozems, Calcic Phaeozems) поширені північніше від типових і відрізняються чіткішою диференціацією складу гумусу, зокрема збільшенням вмісту гуматів кальцію в межах гумусового горизонту. Вуглекислі солі у вилугованих чорноземах залягають нижче. Карбонати характеризуються головно міграційною формою. Мінеральна маса у профілі вилугованих чорноземів не зовсім стабільна. Спостерігаються ознаки переміщення по профілю півтораоксидів і мулуватої фракції, що, очевидно, спричинено процесом лесиважу.

У профілі чорноземів вилугованих виділяються горизонти Н,

Нр, НР, Ph і Рк, на формування яких вплинуло інтенсивне гумусонакопичення з вимиванням карбонатів за межі ґрунтового профілю за цілковитої відсутності ознак його елювіально-ілювіальної диференціації за вмістом мулу та R₂O₃. Карбонати в материнській породі — лесоподібних суглинках — мають форму плісняви та прожилок.

У верхній частині гумусового профілю міститься 5-10% гумусу. У його складі переважають гумінові кислоти (Сгк : Сфк — 1,5-2,0). Реакція ґрунтового розчину близька до нейтральної (рН 6,5-6,8). Ємність вбирання в гумусових і підгумусових горизонтах становить 40-50 і 20-30 ммоль на 100 г ґрунту. Вбирний комплекс практично повністю насичений основами (рис. 6.3).

Чорноземи опідзолені (Luvic Chernozems, Greyic Luvic Phaeozems) займають проміжну ланку між чорноземами і темно-сірими опідзоленими ґрунтами. Їхній профіль за морфологічними ознаками і властивостями диференційований чіткіше, ніж профіль чорнозему вилугованого. В гумусовому горизонті опідзолених чорноземів чітко видно білувату присипку, утворену з відмитих зерен кварцу і польових шпатів. Найбільша кількість присипки SiO₂спостерігається в горизонті НІ.

Рис. 6.3. Будова профілю, склад і властивості чорнозему вилугованого (за В. А. Ковдою, Б. Г Розановим, 1988).

І — фація помірно-промерзаючих, помірно-теплих промерзаючих і теплих промерзаючих ґрунтів; ІІ — фація дуже теплих короткочасно промерзаючих ґрунтів; ІІІ — фація помірних тривало промерзаючи ґрунтів. Карбонатні виділення: 1 — прожилки; 2 — псевдоміцелій; 3 — білозірка; 4 — борошнисті скупчення; 5 — журавчики; 6 — натіки на щебені

Горизонт І набуває чітких рис ілювіального горизонту, що проявляється в наявності темних акумулятивних плівок на гранях структурних елементів. Хоча в складі гумусу переважають гумінові кислоти, зв’язані з кальцієм, він відзначається багатокомпонентністю, а диференціація складу гумусу в межах гумусового горизонту виражена доволі чітко. У профілі чорноземів опідзолених виділяють такі генетичні горизонти: Не, Нрі, НРі, Phi, Рк. Вміст гумусу в горизонті Н коливається в широких межах — від 5 до 12%. Гідролітична кислотність становить 5-7 ммоль на 100 г ґрунту.

Гранулометричний і валовий хімічний склад виявляють чітку, хоча й слабку елювіально-ілювіальну диференціацію по профілю. Валовий хімічний склад мулуватої фракції у межах профілю не змінюється. Слабокисла реакція ґрунтового розчину (рН 5,5-6,0) характерна для нижньої частини гумусового і верхньої частини перехідного горизонтів. Також для них характерна слабка насиченість вбирного комплексу основами (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Будова профілю, склад і властивості чорнозему опідзоленого (за В. А. Ковдою, Б. Г Розановим, 1988).

І — фація помірних, помірно-теплих і теплих промерзаючих ґрунтів; ІІ — фація дуже теплих короткочасно промерзаючих ґрунтів. Новоутоврення у профілі: 1 — крем’янкова присипка; 2 — глинисто-гумусові натіки; 3 — прожилки; 4 — псевдоміцелій (павутинка)

Чорноземи лісостепової зони характеризуються сприятливими фізичними властивостями, оскільки вони мають водотривку грудкувато-зернисту структуру гумусового горизонту. Завдяки такій структурі чорноземи мають оптимальні параметри пухкості, шпаруватості, вологоємності, водопроникності. Щільність верхнього горизонту чорноземів типових становить 1,0-1,2 г/см³. Оптимальними також є їхня водопроникність (200 мм/рік), повна вологоємність метрової товщі (близько 50%).

За потужністю гумусового горизонту вирізняють такі види чорноземів: надпотужні (понад 120 см), потужні (120-80 см), середньопотужні (80-40 см), малопотужні (40-25 см), вкорочені (менше 25 см). За вмістом гумусу поділяються на тучні (понад 9%), середньогумусні (9-6%), малогумусні (6-4%), слабогумусовані (менше 4%).

За проявом супутніх процесів на рівні роду виокремлюють чорноземи солонцюваті, осолоділі, деградовані тощо, а за глибиною залягання CaCO₃ — карбонатні, модальні, глибокозакипаючі.