Черноземные почвы расположены южнее серых лесных почв и простираются широкой полосой по линии Кишинев-Харьков-Саратов-Куйбышев-Кустанай-Барнаул и далее отдельными пятнами уходят в Забайкалье. Основные массивы этих почв распространены в лесостепной и степной зонах.
Климат. Климат зоны распространения черноземных почв изменяется от умеренно теплого и влажного в западных районах до умеренно холодного и сухого в восточных. Среднегодовая температура с запада на восток колеблется от +10 °С до 0 °С. Годовое количество осадков в Европейской части 500 мм, в восточной - 300 мм. Большая часть осадков выпадает во второй половине теплого периода. Интенсивное испарение влаги и недостаточное количество осадков обуславливает неглубокое (до 150-300 см) промачивание почвы (непромывной тип водного режима).
Рельеф. Рельеф зоны характеризуется плавной сменой равнинных форм слабоволнистыми. Слабоволнистые территории имеют хорошо развитую дренажную сеть в виде оврагов, балок и речных долин, чем и объясняется резкое понижение уровня грунтовых вод.
Почвообразующие породы - представлены преимущественно лессами, лессовидными суглинками и глинами. Особенность почвообразующих пород зоны - их карбонатность. Мелкоземистость большинства почвообразующих пород способствует интенсивному проявлению водной и ветровой эрозии.
Растительность. Формирование черноземов связано с лугово-степной растительностью. Растительные ассоциации луговых степей характеризуются обилием видов злаковых и бобовых трав, а также богатого разнотравья (ковыли, типчак, костры, желтая люцерна, клевер, шалфей и многие другие). Дефицит влаги способствовал развитию в этих степях эфемеров и эфемероидов, таких как, мортук, луковичный мятлик, тюльпаны, бурачок, полыни со степенью покрытия 40-60%. Естественная растительность сохранилась в основном лишь в балках и заповедных участках.
Черноземные почвы развиваются под степной и разнотравно-степной растительностью. Весь облик этих почв свидетельствует о богатстве их органическим веществом. В профиле черноземов выделяется мощный темно-окрашенный гумусовый или гумусово-аккумулятивный слой (35-150 см), содержащий большое количество гумуса (250-700 т/га).
Характерный признак черноземных почв - зернистая и комковатая структура гумусового слоя, отчетливо выраженная особенно в подпахотной части горизонта А.
Первые научные положения о происхождении чернозема имеются еще в трудах М.В Ломоносова (1763), который писал: «Итак, нет сомнения, что чернозем не первообразная и не первозданная материя, он произошел от согнития животных и растущих тел со временем».
По вопросу о происхождении черноземов были высказаны различные точки зрения, которые можно объединить в три группы: гипотезы о морском происхождении, теории болотного образования черноземов и теории растительно-наземного их происхождения.
Гипотезы о морском происхождении черноземов были высказаны Палласом (1799) и Петцольдом (1851). Они рассматривали чернозем как морской ил, оставшийся после отступления Каспийского и Черного морей.
Сторонники теорий болотного образования черноземов считали, что в прошлом черноземная зона представляла собой тундровые сильно заболоченные пространства. При последующем постепенном дренировании территории в условиях теплого климата шел процесс энергичного разложения болотной и тундровой растительности и поселения наземной растительности, что и обусловило формирование черноземных почв (Эйхвальд, 1850; Борисяк, 1852).
Теории растительно-наземного происхождения черноземов связывают их образование с поселением и развитием лугово-степной и степной травянистой растительности. Полное и завершающее развитие эта теория получила в работе В. Докучаева «Русский чернозем» (1883). Современные материалы по биологическому круговороту веществ под растительностью черноземных степей позволяют наиболее глубоко понять особенности черноземообразования.
Ведущим процессом почвообразования при формировании черноземов является гумусоаккумулятивный процесс или дерновый, обуславливающий развитие мощного гумусоаккумулятивного горизонта, накопление элементов питания растений и оструктуривание профиля.
Природная растительность черноземных степей характеризуется значительным ежегодным отчуждением в опад органической массы (100-200 ц/га или 40-60 % биомассы). При этом около 40-60 % опада составляют корни растений. Богатство опада растительности черноземных степей зольными элементами и азотом при большой общей массе ежегодного опада определяет максимальное поступление в почву азота и зольных элементов. Если под хвойными лесами ежегодно поступает с опадом 40 – 300 кг азота и зольных элементов, то в сухих степях (каштановые почвы) 200 – 250 кг, а под растительностью черноземов - 600-1400 кг на 1 га.
Следовательно, важнейшая особенность биологического круговорота веществ при черноземообразовании - ежегодное поступление в почву с опадом больших количеств азота и зольных элементов. Гидротермические условия зоны благоприятствуют разложению богатого основаниями и азотом опада по типу гумификации с возникновением сложных перегнойных соединений типа гуминовых кислот, закреплению которых в почве способствуют непрерывное образование в среде биогенного кальция и формирование карбонатного иллювиального горизонта.
Классификация черноземов. В зависимости от особенностей условий образования тип черноземных почв подразделяется на следующие подтипы: оподзоленные, выщелоченные, типичные (лесостепная зона), обыкновенные и южные (степная зона). Как видим тип черноземных почв распространен как в лесостепной так и в степной зонах.
Чернозёмы в степной зоне представлены обыкновенными южными черноземами. Вместе с солонцовыми комплексами они занимают площадь около 100 млн. га.
Черноземы обыкновенные. Эти почвы развиваются в умеренно засушливых степях. Имеют меньший по мощности, чем у типичных черноземов, гумусовый горизонт. Вскипают с поверхности или внизу гумусового горизонта, Скопление карбонатов отмечается под линией вскипания в форме белоглазки. А + В= 80-140 см. В подтипе обыкновенных черноземов преобладают виды среднемощных среднегумусных черноземов, обычные, карбонатные, солонцеватые и осолоделые роды.
Черноземы южные. Эти почвы формируются в условиях более ксеро-морфного климата под разреженной типчаково-ковыльной растительностью засушливой степи. Они занимают южную часть степной зоны и непосредственно граничат с темно-каштановыми почвами. В отличие от обыкновенных черноземов характеризующихся меньшим гумусонакоплением, повышением горизонта карбонатных выделений (на границе гумусового слоя или в нижней части горизонта В1). В ППК этих почв содержится до 5 % натрия.
В нижних горизонтах на глубине 1,5-2,5 м или глубже южные черноземы часто содержат гипс, а иногда повышенное содержание легкорастворимых солей. Карбонатностъ, солонцеватость и солончаковатость в южных черноземах проявляются чаще, чем в обыкновенных черноземах.
В пониженных элементах рельефа при близком залегании УГВ (6-3 м и выше) формируются почвы лугово-черноземного типа, близкие по свойствам к черноземам, но с заметным проявлением процессов оглеения.
По содержанию перегноя (гумуса) выделяют черноземы: малогумусные (< 6 %), среднегумусные (6-9 %), тучные (> 9 %).
По мощности горизонтов А + АВ: -маломощные (< 40 см), среднемощные (40-80 см), мощные (80-120 см), сверхмощные (> 120 см).
Состав и свойства черноземов. Черноземные почвы весьма разнообразны по гранулометрическому составу, что определяется составом почвообразующих пород. Общая особенность почв черноземного типа - отсутствие заметных изменений гранулометрического состава в процессе почвообразования. В минералогическом составе черноземов преобладают первичные минералы (кварц, слюда, полевые шпаты), из вторичных минералов доминируют монтмориллонит.
Черноземы богаты гумусом, в гумусовом слое отмечается аккумуляция элементов питания (N, P, S, микроэлементы). Черноземы обладают благоприятными физико-химическими свойствами: высокая емкость поглощения (30-70 м-экв), насыщенность ППК основаниями, рН близкая к нейтральной. В составе обменных катионов главная роль принадлежит Са++. Магний составляет 15-20 % от суммы. В оподзоленных и выщелоченных черноземах в ППК присутствует Н+ а в обыкновенных и южных черноземах в ППК находится небольшое количество Na+ и несколько возрастает доля Mg++ по сравнению с другими подтипами черноземов.
Все подтипы черноземов характеризуются благоприятными физическими и водно-физическими свойствами: рыхлым сложением в гумусовом слое, высокой влагоемкостью и хорошей водопроницаемостью. Благодаря хорошей оструктуренности плотность черноземов в гумусовых горизонтах невысокая и колеблется в пределах 1,0-1,22 г/см3 и лишь в подгумусовых возрастает до 1,4-1,45 г/см3. Черноземные почвы благодаря темной окраске хорошо поглощают лучистую энергию солнца, и длительное время сохраняют тепло.
Урожай сельскохозяйственных культур в черноземной зоне определяется прежде всего сохранением в почве доступной для растений влаги. Эта зона недостаточного увлажнения. Даже в лесостепи вероятность засушливых и полузасушливых лет составляет около 40 %. Все подтипы черноземов Восточно-Сибирской провинции имеют периодически промывной водный режим.
Черноземы степной зоны (Заволжская, Казахстанская, Предалтайская провинции) имеют непромывной водный режим. Водный режим обыкновенных и южных черноземов восточных провинций характеризуется полным физиологическим иссушением корнеобитаемого слоя под зерновыми культурами ко времени их уборки.
Черноземная зона - важнейший земледельческий район страны (зерновые, технические, масличные культуры, кукуруза, подсолнечник, сахарная свекла, садоводство и др.). Черноземы занимают следующую долю в общей структуре земельных угодий нашей страны: пахотные почвы - 50,2 %, сенокосы - 15,5 %, пастбища и выгоны - 5 %, леса и кустарники - 0,6 %. Важнейшая задача сельскохозяйственного производства на черноземных почвах - правильное использование их высокого потенциального плодородия, предохранение гумусового слоя от разрушения.
Основные пути в решении этой задачи следующие:
-рациональные приемы обработки:
- накопление, сохранение и правильное использование влаги;
- внесение органических и минеральных удобрений;
- улучшение структуры посевных площадей;
- введение высокоурожайных культур и сортов;
- посев многолетних трав;
- борьба с водной и ветровой эрозией (применение безотвальных орудий (плоскореза), с оставлением стерни на поверхности, полосное размещение культур, посев кулис, освоение противоэрозионных севооборотов, посадка полезащитных полос, залужение склонов, облесение вершин оврагов и балок и др.).
К л и м а т. Климат зоны сухих степей сухой и жаркий, с засушливым продолжительным летом, холодной малоснежной зимой. Высота снежного покрова колеблется от 15 до 40 см. Среднегодовая температура воздуха 7-9 оС в западной и 2-3 оС в восточной части зоны. Средняя температура января от -5 до -25 оС, июля от 25 до 20 °С; длина безморозного периода от 220 до 150-160 дней. Осадков выпадает в северной части зоны 350-400 мм, в центральной 300-350, в южной 250-300 мм в год.
В восточных районах осадков еще меньше – 200-З00 мм. Коэффициент увлажнения в разных частях зоны с юга на север колеблется от 0,25 до 0,45. Водный режим непромывной.
Рельеф и почвообразующие породы. Каштановые почвы формируются в условиях равнинного слабоволнистого рельефа с выраженным микрорельефом, представленным серией западин, бугорков и других микропонижений и микроповышений. Развиваются каштановые почвы преимущественно на четвертичных лёссовидных карбонатных суглинках, реже - на лёссах. В южной части Западно-Сибирской низменности (Кулундийские степи) каштановые почвы развиты на древнеаллювиальных отложениях, подстилаемых на небольшой глубине морскими соленосными осадками.
Грунтовые воды почти повсеместно залегают глубоко и не оказывают влияние на развитие каштановых почв.
Растительный покров. Он низкорослый, комплексный и изреженный. Проективное покрытие составляет 50—60 %. Характерна эфемерность растительного покрова. В северной части зоны (в подзоне темно-каштановых почв) растительность представлена типчаково-ковыльными степями, в состав которых входят различные виды злаков (ковыли, типчак, тонконог) с примесью разнотравья. В центральной части зоны (в подзоне каштановых почв) преобладают полынно-типчаковые степи, а в южной части (в подзоне светло-каштановых почв) — типчаково-полынные, со значительной примесью эфемеров и эфемероидов (мятлик луковичный, тюльпаны, ирисы и др.). На каштановых солонцеватых почвах в травостое встречаются различные виды полыней (белая, черная, австрийская), а также ромашник, прутняк и кермек. На поверхности появляются лишайники и водоросли.
Древесная и кустарниковая растительность приурочена к днищам и склонам балок, долинам рек и состоит преимущественно из дуба, клена татарского, бересклета бородавчатого, осины, степной вишни, бобовника.