Ґрунтознавство і географія ґрунтів - С.П. Позняк 2010

Розділ 7. Ґрунти степової зони

Степова зона розташована на південь від лісостепової зони і простягається суцільною смугою від придунайських низовинних рівнин Європи через Молдову, Україну, Центральні частини Руської рівнини, Північний Кавказ і Поволжя. Обширні площі чорноземів степової зони є в Західному Сибіру, Забайкаллі, передгір’ях Алтаю і виходять на територію Монголії та Китаю. В Північній Америці чорноземи здебільшого поширені на просторах великих рівнин.

На території України степова зона простягається від пониззя Дунаю до південних відрогів Середньоруської височини, досягаючи ширини від 100 км на заході до 300 км на сході. Ця зона займає також північну частину Кримського півострова.

Клімат степової зони помірно континентальний, помірно теплий і сухіший, ніж у лісостеповій зоні. Коефіцієнт зволоження 0,44-0,77. Річна сума опадів становить 350-450 мм. У зимовий період утворюється сніговий покрив завтовшки 15-20 см, часто менше. Порівняно однорідні температура зимового періоду і забезпеченість теплом періоду вегетації. Температура найхолоднішого місяця — січня — у степу від -2 до -10°С на заході і до (-24)-(-27)°С на сході.

Рельєф північної частини степу середньохвилястий, а південніше — рівнинний. Поширеним елементом рельєфу є поди, витягнуті у південно-східному напрямі. Поди — єдині водозбори в південному степу, в яких вода витрачається тільки шляхом випаровування.

Степова зона в минулому була покрита трав’янистою рослинністю. Рослинність представлена двома підзонами: різнотравно-дерновинно-злаковими і дерновинно-злаковими степами.

Різнотравно-дерновинно-злакові степи відрізняються ксерофітністю. У них переважають щільнодерновинні (ковила) і дрібнодерновинні (типчак) злаки. Ко

реневищних злаків, осок і різнотрав’я значно менше. У надґрунтовому покриві багато лишайників і синьо-зелених водоростей.

Дерновинно-злакові степи ще більш ксерофітні. Помітну роль тут відіграють ефемери й ефемероїди. У надґрунтовому покриві, як і в різнотравно-дерновинно — злакових степах, багато лишайників і синьо-зелених водоростей.

Видовий склад степової рослинності змінюється з заходу на схід. Понад 80% площі, зайнятої в минулому степами, розорано.

Біомаса степів становить 200-300 ц/га. У степу, порівняно з лісостепом, кількість надземної маси зменшується, а підземної — зростає. Щорічний опад, в якому переважає коріння, становить 45% всієї біомаси. Рослинні залишки розкладаються швидше, ніж у лучному степу, тому степова повсть накопичується у менших кількостях (30ц/га).

Природних лісів у степовій зоні майже нема, за винятком невеликих масивів байрачних лісів, приурочених до балок. На території степової зони є ліси і лісосмуги, насаджені людьми.

Ґрунтотворними породами в степовій зоні є леси і лесоподібні суглинки, які мають важчий гранулометричний склад, є більш в’язкими та щільними, багатші хімічними елементами, зокрема залізом. Значно більший у них вміст і CaCO₃(до 18-20% їхньої маси).

Загальними закономірностями ґрунтотворення у степовій зоні є непромив- ний тип водного режиму з помірним і неглибоким промочуванням, наявність сольових виділень у нижніх частинах ґрунтового профілю, менш інтенсивне гумусонакопичення з утворенням гумусових горизонтів середньої потужності, накладення процесів солонцюватості в автоморфних умовах занезначної засоленості порід.

Для степової зони характерне поширення чорноземів звичайних у підзоні різнотравно-типчаково-ковилових степів і чорноземів південних у підзоні типчаково-ковилових степів.

Чорноземи звичайні (Chernozems) приурочені до північної частини степової зони. Вони характеризуються добре вираженим гумусовим горизонтом з прекрасною мікро- і макроструктурою, відносно високим вмістом гумусу (5-8%), нейтральною реакцією ґрунтового розчину, високою ємністю вбирання (40-55 ммоль/100 г ґрунту) і повною насиченістю основами. Склад гумусу гуматно-кальцієвий, без ознак ілювіювання в горизонті НР. Силікатна маса стабільна і в профілі не спостерігається перерозподілу мулуватої фракції. У чорноземах звичайних обов’язково наявний карбонатний горизонт, карбонати переважно сегреговані у формі білозірки. Міграційні форми карбонатів ледь виражені і спостерігаються як над зоною білозірки, так і під нею. Наскрізне або глибоке промочування у чорноземах звичайних якщо й трапляється, то зрідка, і тому в профілі наявний сольовий горизонт на глибині 300 см і більше. Профіль чорнозему звичайного має таку будову:

Н — 0-35 см — гумусовий горизонт, рівномірного темно-сірого забарвлення; до глибини 20-25 см орний, зернисто —горохуватої структури, пухкий, а глибше, в підорній частині, зернистий, щільніший; перехід поступовий;

НР — 35-70 см — гумусовий перехідний, темно-сірий зі слабким буруватим відтінком, крупнозернистої структури, помітні ходи дощових черв’яків і рідко світлі кротовини, зрідка наявні гіфи карбонатної плісені;

Рhк — 70-90 см — перехід до материнської породи, палевий з сірими язиками, затьоками і плямами гумусу, нечітко грудкуватої структури, ходи черв’яків і кротовини, перехід поступовий;

Рк — 90 см і глибше — палевий лесоподібний суглинок (лес), нечітко виражена грудкувата структура; трапляються трубочки, заповнені СаСО₃, а також окремі скупчення білозірки.

За гранулометричним складом переважають важкосуглинкові відміни, рідше τ середньосуглинкові, легкосуглинкові і глинисті відміни. По профілю гранулометричний склад чорноземів звичайних однорідний. Описувані ґрунти характеризуються високою мікроагрегованістю, а в структурному складі переважають агрономічно цінні агрегати (0,25-10 мм), які є механічно міцні та водотривкі. У валовому хімічному складі по профілю переважає SiO₂ - 69-75%, Al₂O₃ — 11,2-14,2, Fe₂O₃ — 4,0-6,5, CaO — 1,6-2,7, MgO — 1,5-3,0, K₂O — 12,8-2,6%. Як по профілю ґрунту, так і в мулуватій фракції хімічні елементи розподіляються рівномірно. Чорноземи звичайні характеризуються сприятливим складом обмінно- вбирних катіонів. Перевагу в складі вбирних основ має кальцій - 78-84%, магній — 13-20%, калій — 1-2%, натрій — понад 1% від загального вмісту. Висока насиченість чорноземів звичайних кальцієм зумовлює нейтральну або близьку до неї реакцію ґрунтового розчину (рис. 7.1).

Чорноземи звичайні за будовою та властивостями поділяють на фаціальні підтипи: дуже теплих періодично промерзаючих, які поширені на півдні України (Задністер’я), Молдові, Передкавказзі, АР Крим, з вмістом гумусу в орному шарі 3-6%, закипають від НСI з поверхні, карбонати у вигляді нальотів, псевдо-міцелію; помірно теплих промерзаючих і помірних промерзаючих, які поширені в степах України, Руської рівнини, Західного Сибіру і Північного Казахстану, де вміст гумусу в орному горизонті становить 6-8%, карбонати спостерігаються на початку перехідного горизонту у вигляді білозірки; помірно тривало промерзаючих, що поширені в Середньому і Східному Сибіру, з вмістом гумусу 4-6%, характерною язикуватою формою межі гумусового горизонту, карбонати приурочені до верхньої межі карбонатного горизонту, а їхні виділення проявляються у формі борошнистих утворень. У складі гумусу переважають гумінові кислоти і передусім фракція, зв’язана з кальцієм.

Рис. 7.1. Будова профілю, склад і властивості чорнозему звичайного (за В. А. Ковдою, Б. Г Розановим, 1988).

І — фації теплих короткочасно промерзаючих, помірно теплих промерзаючих і помірно промерзаючих ґрунтів; ІІ — фація дуже теплих періодично промерзаючих ґрунтів; ІІІ — фації помірно тривало промерзаючих ґрунтів. Карбонатні виділення у профілі: 1 — прожилки; 2 — псевдоміцелій; 3 — білозірка; 4 — борошнисті скупчення; 5 — натіки на щебені

Чорноземи звичайні в умовах оранки зберігають задовільні фізичні та водно-фізичні властивості, однак у процесі тривалого сільськогосподар — ського використання ущільнюються, набувають здатності утворювати на поверхні кірку, тріщини, що утруднює нормальний розвиток вирощуваних культур.

В умовах розчленованого рельєфу на схилах розвиваються процеси водної ерозії, що спричиняє поділ чорноземів звичайних за ступенем змитості.

Чорноземи південні (Calcic Glossic Chernozems) поширені південніше ареалу чорноземів звичайних, у жорсткіших умовах атмосферного зволоження. Сума активних температур підвищується до 3400-3500°С, кількість опадів знижується до 350-400 мм. Рельєф рівнинний, зменшується кількість балок, ярів і подів. Ґрунтотворна порода — ліс і лісоподібні суглинки, щільніші і погано водопроникні. Рослинність типчаково-ковилово-полинна, рослинний покрив несуцільний.

Типовий профіль чорнозему південного має такі риси будови.

Нор — 0-23 см — гумусний горизонт, орний, темно-сірий, пухкий, пилувато- зерниста структура, багато коренів рослин, перехід поступовий.

Н — 23-30 см — гумусний, такого ж забарвлення, пухкий;зерниста структура з невеликою кількістю пилуватих частинок, нечисленні ходи черв’яків, ущільнений, перехід поступовий.

НР — 30-52 см — гумусний, перехідний, бурувато-сірий, що світлішає донизу, крупнозерниста структура, ущільнений, добре простежуються світлі й темні кротовини, нижня межа сірого забарвлення чітка.

Рк — 52-85 см — темно-палевий важкосуглинковий лес з темними ходами коріння і кротовин, на глибині 95-120 см залягає суцільний шар білозірки, а на глибині 150 см появляються кристали гіпсу.

Менша загальна продуктивність органічної речовини посушливих дерновинно-злакових степів і більш виражена аридність середовища сприяють інтенсифікації розкладення рослинних залишків з утворенням простих сполук.

За гранулометричним складом переважають важкосуглинкові і легкоглинисті відміни. Серед гранулометричних фракцій найбільші мулувата і грубопилува- та, які становлять понад 70%. Чорноземи південні характеризуються доброю мікроструктурою. У складі мікроагрегатів переважає фракція > 0,01 мм — 78-90%. Найбільшу кількість агрономічно цінних агрегатів містять міцелярно-карбонатні підтипи, найменше — солонцюваті.

Щільність чорноземів південних залежить від їхньої генетичної природи, гранулометричного складу, характеру використання тощо. Щільність твердої фази практично однакова для всіх підтипів. Описувані ґрунти характеризуються високою шпаруватістю. У мінералогічному складі мулуватої фракції переважають два компоненти: гідрослюдовий і смектитовий. Ґрунти характеризуються сприятливим складом обмінних основ з переважанням вбирного кальцію і незначним вмістом обмінного натрію.

Найсуттєвішою відмінністю чорноземів південних від чорноземів звичайних є менший вміст гумусу. Вони містять 3,5-5,0% органічної речовини, причому кількість її знижується у напрямі на захід від 4,0-4,2% до 3,5-3,8%. Південні чорноземи завжди належать до малогумусних, проте подекуди окремими ареалами трапляються навіть слабогумусовані з вмістом гумусу менше 3,5%.

Чорноземи південні характеризуються сприятливим складом вбирних основ і нейтральною реакцією ґрунтового розчину. Сума обмінних основ знижується з полегшенням гранулометричного складу, при цьому зменшується і відношення між вбирним кальцієм і магнієм. Кількість вбирного натрію незначна. Через малу кількість гумусу є незначним і вміст азоту, а близьке залягання до поверхні карбонатів кальцію зв’язує фосфор, через що він є малодоступним для рослин, і тільки калій є в достатніх кількостях (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Будова профілю, склад і властивості чорнозему південного (за В. А. Ковдою, Б. Г. Розановим, 1988).

І τ фації теплих короткочасно промерзаючих, теплих промерзаючих, помірно теплих промерзаючих і помірно промерзаючих ґрунтів; ІІ — фації дуже теплих періодично промерзаючих ґрунтів; ІІІ - фації помірно тривало промерзаючих ґрунтів. Карбонатні виділення у профілі: 1 — прожилки; 2 — псевдоміцелій; 3 — білозірка; 4 — борошнисті скупчення; 5 — кристали і друзи гіпсу

Родючість чорноземів південних помітно знижується в зв’язку зі зменшенням вмісту гумусу і, головно, внаслідок зростання посушливості. Поруч з іншими агротехнічними заходами, тут доводиться застосовувати зрошування. У чорноземах південних дуже часто проявляються ознаки солонцюватості.

Виділяють такі фаціальні підтипи чорноземів південних:

- теплі промерзаючі і короткочасно промерзаючі, помірно теплі промерзаючі, помірно промерзаючі, які поширені на півдні України і на Руській рівнині, Заураллі та Казахстані, у південних районах Західного і Східного Сибіру; характеризуються малою і середньою потужністю гумусових горизонтів, вмістом гумусу 3-6%, карбонатами у формі білозірки;

- дуже теплі періодично промерзаючі, поширені в Передкавказзі, Криму, Молдові і Задністер’ї України; характеризуються значною потужністю гумусових горизонтів, вмістом гумусу 3-5%,карбонатами у вигляді нальотів і псевдоміцелію;

- помірно тривало промерзаючі, поширені у степових передгірських котловинах Східного Сибіру, характеризуються малою потужністю гумусових горизонтів, вмістом гумусу 3,5-5,0%,карбонатами у формі борошнистих виділень СаСО₃.