Генезис, классификация, состав и свойства каштановых почв

Каштановые почвы исследовали С. С. Неуструев, Л. И. Иозифович, Л.И.Прасолов, И. Н. Антипов-Каратаев, Е.Н.Иванова, В. М. Фридланд, Б. А. Зимовец, И. В. Иванов, В. А. Демкин, М. Н. Першина и другие ученые.

Каштановые почвы образовались в условиях засушливого климата при непромывном водном режиме. Периоды активного почвообразования — весна, осень, иногда раннее лето. В почвы сухих степей поступает меньше органического вещества, чем в черноземы. Ежегодный растительный опад не превышает 4 т/га. Дерновый процесс ослаблен в связи с более жесткими климатическими условиями. Летом под влиянием аэробных микроорганизмов растительные остатки минерализуются, весной и осенью — гумифицируются, зимой происходит денатурация гумуса и его накопление. Гумусообразование идет медленными темпами.

В опаде содержится значительное количество зольных элементов (161 кг/га ежегодно). В подзонах темно-каштановых и каштановых почв в растительном опаде преобладают кремний, кальций, магний, калий, а в подзоне светло-каштановых почв имеется еще в значительном количестве натрий, входящий в поглощающий комплекс. Следовательно, наблюдается наложение на дерновый процесс солонцового процесса, особенно в связи с влиянием засоленных почвообразующих пород. Вследствие сорбирования катионов натрия высокодисперсными частицами разрушаются почвенные агрегаты, происходит диспергирование почвенной массы, а следовательно, потеря прочности структуры.

В связи с недостаточным промачиванием почв из корнеобитаемых горизонтов до глубины промачивания вымываются в основном легкорастворимые соли. Одновременно формируется гипсоносный горизонт в результате взаимодействия Na₂SО₄ с разными формами кальция и вымывания гипса сверху. Карбонаты кальция и магния, сульфаты кальция перемещаются на незначительную глубину, образуя иллювиально-карбонатный горизонт, в котором много конкреций, пропиточных (мучнистых) или миграционных (мицеллярных) образований в зависимости от провинций. С увеличением содержания солей повышается значение рН. Водорастворимые соединения перемещаются преимущественно во время таяния снега.

В сухих степях сильно выражена комплексность почвенного покрова в связи с наличием микрорельефа и засоленностью почвообразующих пород. Большую роль в возникновении неоднородности почвенного покрова играют слабая дренированность территории, аридность климата, эрозии и др.

Тип каштановых почв умеренного пояса впервые был выделен В. В. Докучаевым (1883) в качестве зонального для сухих степей. В данном типе выделяют три подтипа почв: темно-каштановые, каштановые и светло-каштановые почвы.

Выделяют фациальные термические группы или провинциальные подтипы: очень теплые периодически промерзающие, теплые кратковременно промерзающие, теплые промерзающие, умеренно теплые промерзающие, умеренно длительно промерзающие. В группе очень теплых почв не встречаются светло-каштановые, а для группы умеренно длительно промерзающих характерны только темно-каштановые почвы. Однако в практическом отношении более приемлемо деление почв на следующие фации: южноевропейская (теплая), восточноевропейская и казахстанская (умеренная), восточноевропейская (глубинно-холодная). В каждом подтипе различают роды: обычные, солонцеватые, солончаковатые, карбонатные, глубоковскипающие, карбонатные перерытые, глубокосолонцеватые, остаточно-солонцеватые, осолоделые, остаточно-луговые, контактно-луговатые, бескарбонатные, слитые, неполноразвитые.

На виды почвы подразделяют по мощности гумусового горизонта, по степени солонцеватости и по степени смытости. По мощности гумусового слоя (А + В1) выделяют мощные (более 50 см), среднемощные (30...50 см), маломощные (20...30 см), маломощные укороченные (менее 20 см) почвы. По степени солонцеватости почвы бывают несолонцеватые (содержание натрия менее 3 % емкости поглощения), слабосолонцеватые (3...5 %), среднесолонцеватые (5...10 %) и сильносолонцеватые (10...15 %). По степени смытости непахотные почвы подразделяют на слабосмытые (смыто не более половины горизонта А), среднесмытые (горизонт А смыт более чем наполовину или полностью), сильносмытые (горизонт В смыт частично или полностью). Пахотные почвы по степени смытости также бывают слабосмытые (смыто до 30 % первоначальной мощности горизонтов А + В₁ в пашню вовлекается самая верхняя часть горизонта В₁); среднесмытые (смыто 30...50 % мощности горизонтов А + В₁ в пашню вовлекается значительная часть или весь горизонт В₁); сильносмытые (смыта большая часть горизонтов А + В₁).

Темно-каштановые почвы (рис., а) расположены на равнинных территориях в северной подзоне сухих степей под ковыльно-типчаковой растительностью с примесью разнотравья. Профиль почв имеет следующее морфологическое строение: А — В₁ — В₂ — В_К(ВС_К) — С_к. Для этих почв характерен хорошо выраженный гумусовый горизонт А, он имеет темно-серую с коричневым оттенком или коричнево-темно-серую окраску, комковатую, комковато-зернистую или пороховато-мелкозернистую структуру на целине и пылевато-комковатую — в пахотных почвах. Мощность горизонта А колеблется от 25...40 см (южноевропейская фация) до 10...15 см (восточносибирская фация); вскипание наблюдается в нижней части горизонта; переход постепенный. Горизонт В₁ темно-бурый, серо-бурый или коричневатый, уплотненный, комковатый, а горизонт В₂ неравномерно прогумусированный с потеками гумуса, плотноватый, призмовидно-комковатый. Мощность гумусового слоя (А + В₁) в южноевропейской фации составляет 60...70 см, в восточноевропейской и казахстанской — 35...45 (60) см; переход постепенный. Иллювиально-карбонатный горизонт В_К(ВС_К) темно-бурый или желтый, с гумусовыми затеками, призматический, плотный, содержит много белоглазки, а иногда и псевдомицелия, мучнистых скоплений, пропиточных пятен, натечных корок (на щебне в межгорных котловинах в пределах фации умеренно длительнопромерзающих почв). С_к — почвообразующая желтоватая порода с выделениями легкорастворимых солей и гипса (в основном с глубины 1,5...2,0 м). В восточносибирской фации темно-каштановых почв выделения гипса и легкорастворимых солей отсутствуют (южный Алтай, Хакасия, Тува, Забайкалье).

Рис. Строение профиля каштановых почв: а — темно-каштановых; б— каштановых; в — светло-каштацовых; г — лугово-каштановых

Каштановые почвы (рис., б) распространены в средней подзоне сухих степей под полынно-типчаковой и полынно-типчаково-ковыльной растительностью на лёссовидных суглинках, сыртовых глинах, засоленных третичных отложениях. В отличие от темно-каштановых почв они имеют буровато- и коричнево-серую окраску горизонта А, меньшую мощность гумусового слоя (30...40 см), меньшую глубину вскипания (40...45 см), склонны к образованию призмовидно-крупнокомковатой структуры в подгоризонтах В₁ и В₂, сильнее уплотнен горизонт В_К(ВС_К) при высыхании. В них отмечается более высокое залегание гипса (90...150 см) и легкорастворимых солей. В восточносибирской фации выделения гипса и легкорастворимых солей отсутствуют, а карбонаты наблюдаются в виде пропиточных пятен, мучнистых накоплений или натечных корок на щебне.

Светло-каштановые почвы (рис., в) формируются в южной подзоне сухих степей под полынно-злаковой и полынной растительностью. Горизонт А почв (около 15 см) светловато-серо-коричневый, бесструктурный или чешуйчато-слоеватый непрочной структуры, рыхлый, а подгоризонт В₁ серовато-бурый, уплотненный, призмовидно-комковатый. Плотный иллювиально-карбонатный горизонт В_К(ВС_К) залегает ближе к поверхности, чем у каштановых почв. Горизонт гипсовый и легкорастворимых солей залегает на глубине 60...120 см. В профиле светло-каштановых почв выражена солонцеватость (блестящая буровато-коричневая корочка на структурных отдельностях, большое уплотнение).

С возрастанием степени континентальности верхняя граница иллювиально-карбонатного горизонта более резкая. Мицеллярно-карбонатные каштановые и светло-каштановые почвы распространены только в Восточном Предкавказье.

Лугово-каштановые почвы (рис., г) — полугидроморфные почвы зоны сухих степей суббореального пояса. Они развиваются среди каштановых почв при длительном поверхностном или грунтовом увлажнении по блюдцеобразным понижениям, потяжинам, в межсопочных долинах под разнотравно-кустарничково-злаковой растительностью. По морфологическому строению эти почвы близки к каштановым, отличаются от них большей мощностью гумусовых горизонтов (45...55 см), более высоким содержанием гуматного гумуса (4...6 %, а иногда и до 8 % в горизонте А).

Морфологическое строение лугово-каштановых почв следующее: Ад —дернина в целинных почвах; А — гумусово-аккумуля-тивный горизонт (20...30 см), рыхлый, темно-серый с коричневатым оттенком, зернисто-порошистый или мелкокомковатый; В₁ — переходный гумусовый горизонт (15...20 см), бурый с сероватостью, призмовидно-комковатый; В₂ — горизонт гумусовых затеков (30...40 см), на светло-буром фоне отмечаются бурые и серо-бурые потеки, комковато-призмовидный; В_к — карбонатный горизонт (50...70 см), уплотненный, светло-бурый, имеются карбонатные прожилки, пятна и белоглазка, плоско-крупнокомковатый; С_к — светло-бурый суглинок, бесструктурный, карбонатный, рыхлый.

Лугово-каштановые почвы подразделяют на подтипы: луговато-каштановые (признаки лугового процесса проявляются слабо) и лугово-каштановые.

Подтипы делят на роды: обычные (на легкосуглинистых, суглинистых и пылевато-супесчаных почвообразующих породах, вскипание в верхней части горизонта В₁); карбонатные; выщелоченные; осолоделые; солонцеватые (горизонт В₁ содержит более 3 % поглощенного натрия, под горизонтом В_к встречаются выделения гипса и легкорастворимых солей); солончаковатые; слитые; глееватые; промытые; малоразвитые (на плотных породах).

На виды почвы подразделяют по содержанию гумуса (темные — более 4 %, светлые — менее 4 %), по мощности гумусового горизонта, по степени солонцеватости аналогично каштановым почвам. Почвенный покров характеризуется комплексностью. В составе комплексов кроме обычных каштановых почв присутствуют солонцы, солонцеватые, осолоделые и солончаковатые каштановые, малоразвитые, щебнистые почвы.

В темно-каштановых почвах южноевропейской фации в горизонте А содержится 3...4 % гуматного гумуса. В верхних горизонтах отношение С_гк: С_фк > 1, а в нижних — снижается до 0,2...0,7. Гумусовые вещества высокодисперсны; растворяются в воде и способны мигрировать даже в карбонатной среде; в их составе почти отсутствуют агрессивные фульвокислоты и связанные с R₂O₃ гуминовые кислоты. По сравнению с черноземами каштановые почвы содержат меньше гуминовых кислот, связанных с кальцием. Каштановые и светло-каштановые почвы Восточного Предкавказья содержат меньше гумуса (1,5...3,0 %), более карбонатны (с 40...60 см) и гипсоносны (со 100... 150 см). В каштановых почвах низовий Дуная в Румынии содержится всего 2 % гумуса в горизонте А и 1,3 % гумуса на глубине 60 см.

В горизонте А темно-каштановых почв восточноевропейской и казахстанской фаций содержится 3,5...4,5 % гумуса, в каштановых — 2,5...3,5 %, а в светло-каштановых—1,5...2,5 %. В составе гумуса содержится повышенное количество фульвокислот. Средний запас гумуса в метровом слое каштановых почв около 200 т/га. Емкость поглощения в гумусовом горизонте колеблется от 15 до 40 мг · экв/100 г почвы для суглинистых разновидностей. Коллоидная часть темно-каштановых почв насыщена кальцием (70...80 %), магнием (20...25 %); присутствует натрий (менее 5 %). В каштановых и светло-каштановых почвах количество поглощенного натрия возрастает до 10... 15 % от емкости поглощения. Реакция темно-каштановых и каштановых почв преимущественно нейтральная или слабощелочная в верхних горизонтах и щелочная в нижних, а реакция светло-каштановых почв слабощелочная в верхних горизонтах и щелочная в нижних.

Лугово-каштановые почвы по сравнению с каштановыми почвами характеризуются более высоким содержанием гумуса (более 5 %). Их профиль в результате поверхностного весеннего стока промыт от легкорастворимых солей.

Содержание подвижных форм питательных элементов в каштановых почвах зависит от гранулометрического состава, степени карбонатности, солонцеватости и варьирует в пределах 5...20 мг фосфора и 10...40 мг и более калия на 100 г почвы.

Каштановые почвы по гранулометрическому составу по всему профилю довольно однородны. Водно-физические свойства наиболее благоприятны у темно-каштановых почв и наименее — у светло-каштановых (по общей, межагрегатной и внутриагрегатной пористости, влагоемкости).