Поиск

Дерновый процесс в черноземных степях и прериях
29.10.2015

Направление почвообразования под покровом трав, как и под покровом лесной растительности, зависит от характера сочетания биологического круговорота органогенных элементов с типами коры выветривания, направлением геохимических процессов в ландшафте и особенно от суммарного баланса веществ при почвообразовании.
Промывной водный режим в лугово-степных травянистых ценозах ослаблен (луговые степи и прерии) либо не выражен совсем (сухие и пустынные степи). Во многих случаях водный режим почв травянистых ценозов является испарительным — выпотным, капиллярно-гидроморфным или даже субаквальным. Чаще всего травянистые ценозы расположены на аккумулятивных и транзитно-аккумулятивных типах коры выветривания, в которых идут в настоящее время или имели место в недавнем прошлом процессы геохимической аккумуляции углекислых и сернокислых солей кальция, гидрогенный синтез и ресинтез монтмориллонита и гидрослюд, соединений фосфора, полуторных окислов, микроэлементов.
Суммарный баланс веществ при таком сочетании условий, как правило, накопительный. При этом типе баланса геологически длительное время, порядка нескольких тысячелетий, совместно действуют: аккумуляция биогенная, аккумуляция геохимическая (от испарения и транспирации грунтовых вод), аккумуляция механическая (при намыве аллювия в поймах, при накоплении осадков в озерах и болотах).
Именно такие условия складывались на великих водно-аккумулятивных равнинах Европы, Азии, Африки и Америки. Травянистая растительность, приспособленная к этим условиям, уже на стадии подводных, дельтовых, поемно-террасовых ландшафтов, послеледниковых переувлажненных низменностей развертывала аккумулирующую деятельность. Образовывались луговые, дерновые темноцветные, высокогумусные часто оглеенные почвы с близкими пресными бикарбонатно-кальциевыми слабоминерализованными грунтовыми водами.
В современных поймах и дельтах, на террасах больших рек типа Волги, Амура и др., на низменностях Канады, Западной и Восточной Сибири, Русской равнины гидроморфные разновидности темных гумусовых почв можно видеть и в настоящее время. Эти почвы описываются как луговые,, лугово-глеевые, дерновые, черноземно-луговые, почвы прерий (брюнизе-мы). Они являются историко-генетическими предшественниками современных степных почв России, почв венгерских пушт, балканских черноземов, почв аргентинских пампасов. Эпейрогенические поднятия равнинных низменностей и углубление уровня грунтовых вод были главным фактором ксерофитизации местности и остепнения травянистой растительности.
Одним из типичных примеров дернового почвообразовательного процесса являются прерии Северо-Американского континента. Здесь распространены мощные темные гумусовые высокоплодородные глеево-луговые, луговые и лугово-степные почвы, брюпиземы, планосоли, черноземы, каштановые почвы. Все эти почвы сформированы на послеледниковых водно-аккумулятивных суглинистых, глинистых и лёссовых отложениях под мощной травянистой растительностью.
Разнотравно-злаковая растительность прерий образует богатую плотную дернину с массой корневищ и корней. По данным Вевера, в 10-сантиметровом слое ризомасса по весу составляет (т/га):

Дерновый процесс в черноземных степях и прериях

Сложная сеть корней расположена в основном в верхних 60—70 см почвы, но распространяется в глубину до 2—3 и даже 6—7 м. Максимум корней (65—80%), однако, сосредоточен в верхних 15 см.
Корневая система и наземная часть травянистой растительности на фоне слабопромывного или периодически промывного водного режима ведут, по мнению американских исследователей, к интенсивной аккумуляции в почвах гумуса, что характерно для брюниземов и черноземов США (2—6% при глубине гумусовых горизонтов 0—70—100 см). Общий запас гумуса только в слое 0—15 см брюниземов достигает 75—100 т/га.
Черноземы Западной Сибири также могут служить примером дернового почвообразования и недавнего гидроморфного прошлого почв.
Данные В. П. Егорова, приведенные на рис. 85, показывают, что кремнезем и азот являются доминантами в составе химических веществ, вносимых ежегодно травянистой растительностью в почву. Второе место в составе химических элементов, вовлекаемых травянистой растительностью в биологический круговорот, занимают алюминий, калий, кальций (в окислах 20—40 кг/га каждый); величинами такого же порядка характеризуется поступление фосфора. Этот тип биологического круговорота веществ всегда способствует биогенному синтезу вторичных глинных, минералов с широким отношением кремнезем: алюминий (т.е. близкого к гидрослюдам и особенно монтмориллониту).
Дерновый процесс в черноземных степях и прериях

Многие признаки черноземов, брюниземов, лугово-черноземных почв унаследованы от гидроморфного прошлого: наличие углекислого кальция и карбонатные конкреции, частое присутствие гипса в горизонте С, остаточные легкорастворимые соли во втором-третьем метре, обогащенность низких горизонтов почв монтмориллонитом, наличие железисто-марганцевых налетов или мелких дробовидных конкреций в подгумусовых горизонтах. С этими реликтовыми признаками прошлой гидрогеохимической аккумуляции сочетаются признаки чисто биогенной дерновой аккумуляции, как древней (луговой, болотно-луговой), так и современной (лугово-степной и степной).
Прямые результаты дернового процесса в луговых, лугово-черноземных и черноземных почвах проявляются в совокупности признаков, весьма характерных для темных монтмориллонитовых высокогумусных почв: мощный профиль гумусовых (А) и подгумусовых (AC) горизонтов, постепенно переходящих в горизонт С и затем в D; отсутствие в типичных случаях элювиального (А2) и иллювиального (B) горизонтов.
Накопление гумуса в дерновых почвах, как и его распределение по профилю, теснейшим образом зависит от распределения и запасов корневой массы в глубину (рис. 86). Это положение неоднократно подчеркивалось П.А. Костычевым, В.Р. Вильямсом, И.В. Тюриным, Е.А. Афанасьевой.
Дерновый процесс в черноземных степях и прериях

Именно поэтому прокрашенность гумусовыми соединениями в черноземах достигает 100—150 см, а иногда 200—250 см, т. е. глубины распространения корней и деятельности червей. Характерны также высокое содержание гумуса (до 4—5% у черноземов, до 7—11% у лугово-черноземных и луговых почв) и большая величина валового запаса гумуса — 300—400 т/га, иногда 500—600 т/га в темноокрашенной толще (табл. 101).
Дерновый процесс в черноземных степях и прериях

Дерновый процесс в чистом виде при ослабленном промывном режиме проходит в нейтральной и слабощелочной среде, с постоянным участием биогенных и хемогенных кальция, калия, магния. Как показано В.В. Пономаревой, эти условия создают предпосылки к абсолютному и относительному преобладанию в составе гумуса группы гуминовых кислот над фульвокислотами. Лишь в горно-луговых почвах отношение гуминовых кислот к фульвокислотам иногда опускается ниже единицы. В остальных дерновых почвах это отношение обычно составляет величину 1—1,5—2. Это отношение для почв Кавказа, по данным С.А. Алиева, составляет следующие величины:
Дерновый процесс в черноземных степях и прериях

Устойчивым признаком также является отношение С: N, которое обычно колеблется в пределах 10—12. Характерна высокая поглотительная способность, обязанная присутствию гумуса, минералов монтмориллонитовой группы и гидрослюд (30—60 мг/экв). Преобладание кальция в составе обменных катионов также является устойчивым признаком этих почв. Обычна также слабощелочная или нейтральная реакция среды (pH = 6,5—8,4). Постоянным признаком считается присутствие в гумусовых или подгумусовых горизонтах углекислого кальция (к которому примешан углекислый магний в количествах 1/10—1/3 от суммы карбонатов). Общий вес карбонатов в трехметровой толще достигает 3,5—4,5 тыс. т/га.
В луговых почвах, брюниземах и черноземах хорошо выражена зернистая или мелкокомковатая водоустойчивая структура гумусовых горизонтов, обязанная коагулирующему и скрепляющему эффекту почвенных коллоидов, насыщенных обменным кальцием. Следует указать также на ясно выраженное оглинение верхнего полуметра почвы по сравнению с почвообразующей породой (увеличение содержания илистых частиц на 5—8%).
Отчетливо выражена биогенная аккумуляция биофильных элементов в верхних 50 см почвы, т. е. именно в тех горизонтах, где сосредоточено 75—80% массы корней травянистой растительности. Так, по сравнению с почвообразующей породой в верхних горизонтах дерновых почв возрастает содержание азота в сотни раз, фосфора валового — на 20—30 и 100%, калия и фосфора подвижного — в несколько раз, марганца, цинка, меди, никеля — на 10—30—50%, йода — в тысячи раз.
Все эти свойства в совокупности создают то высокое естественное плодородие, которое характерно для луговых почв, черноземов, брюниземов.