Согласно современной классификации принято следующее разделение почв черноземного типа на подтипы и роды с учетом фациальных особенностей черноземообразования, свойств и режимов черноземных почв (И.С. Кауричев, 1989).
Классификация черноземов
| Подтипы | Роды |
| ОподзоленныеВыщелоченныеТипичныеОбыкновенныеЮжные | Обычные, слабо дифференцированныеГлубоковскипающие, бескарбонатныеКарбонатные, солонцеватыеОсолоделые, глубинно-глееватыеСлитые, неполноразвитые |
На виды все черноземы делятся по следующим признакам:
- по мощности гумусового слоя – сверхмощные (>120 см), мощные (120-80 см), среднемощные (80-40 см), маломощные (40-25 см) и очень маломощные (<25 см);
- по содержанию гумуса – тучные (>9 %), среднегумусные (9-6 %), малогумусные (6-4 %), слабогумусированные (2-4 %) и очень слабогумусированные (<2 %).
Кроме того, черноземы делятся на виды по степени выраженности сопутствующего процесса (слабо-, средне-, сильновыщелоченные, слабо-, средне-, сильносолонцеватые и т. п.).
В географическом распределении подтипов черноземов наблюдается четкая зональная закономерность. Поэтому зона черноземных почв с севера на юг подразделяется на подзоны: черноземов оподзоленных и выщелоченных, черноземов типичных, черноземов обыкновенных и южных.
Под мониторингом понимают систему наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей природной среды (А.Г. Банников и другие, 1999).
Почвенному мониторингу в ней принадлежит важнейшая роль, так как почва представляет собой производную геологического и биологического круговорота веществ.
В зависимости от территориального охвата осуществляется федеральный (фоновый), региональный (природно-хозяйственный), локальный (биологический) мониторинг.
Мониторинг земель сельскохозяйственного назначения, в частности черноземов, в Челябинской области проводится по программе природно-хозяйственного и фонового мониторингов и носит комплексный характер. Его цель – раннее обнаружение развития неблагоприятных свойств почв и почвенного покрова при сельскохозяйственном использовании. Мониторинг осуществляется на стационарных пунктах, размещенных в различных почвенно-климатических зонах. Разрезы для отбора почвенных образцов закладываются на целине и пашне; пробы почвы на химические анализы отбираются по всем генетическим горизонтам (А.П.Козаченко, 1997).
Таким образом, основными задачами мониторинга земель являются:
1. своевременное выявление изменений состояния земельного фонда, их оценка, прогноз и выработка рекомендаций по предупреждению и устранению последствий деградационных процессов;
2. информационное обеспечение государственного земельного кадастра, рационального землепользования и землеустройства, контроля над использованием и охраной земель.
На черноземных почвах выращивают зерновые, технические, масличные, плодовые культуры. Сельскохозяйственное использование почв существенно изменяет природный процесс почвообразования. Прежде всего, изменяется характер биологического круговорота веществ, условия формирования водного и термического режимов (И.С. Кауричев, 1982). При возделывании сельскохозяйственных культур с пахотных угодий ежегодно отчуждается большая часть создаваемой биомассы, в почву поступает значительно меньше органических остатков. Дозы разового внесения удобрений ограничиваются не только их дефицитом и эффективностью использования, но и экологическими последствиями, например, избыток нитратов.
Снижение количества источников гумуса приводит к снижению содержания и запасов гумуса в пахотных черноземах (Н.Ф. Ганжара, 2001). При этом ухудшаются санитарно-защитные свойства, снижается биологическая активность почвы. Потери и недостаток легкоразлагаемых органических веществ неизбежно приводит к усилению процессов выпахивания: к ухудшению структуры, физических и водно-физических свойств, ухудшению питательного режима почв.
При сельскохозяйственном использовании на свойства черноземов влияют также приемы обработки почвы, минеральные и органические удобрения, сельскохозяйственная техника, режим орошения.
Влияние обработки на свойства черноземов
По мнению Г.Ф. Манторовой (2003), почва является саморегулирующейся системой, обеспечивающей в известных границах в течение многих лет естественное воспроизводство плодородия. Это свойство почвы не гарантирует сохранения постоянного уровня продуктивности пашни, тем более - ее повышения. В естественных условиях на целинных и залежных землях плодородие почвы увеличивается за счет использования энергии солнца зелеными растениями, оставляющими в почве энергетического материала больше, чем потребляют его для жизни.
Но естественное пополнение плодородия прекращается при отчуждении человеком продукции зеленых растений. Равновесие нарушается и вступает в силу закон возврата: надо вернуть земле, как минимум, то количество питательных веществ, которое отчуждено с урожаем.
Как известно, основная масса корней культурных растений размещается в верхнем слое почвы, послеуборочные остатки сохраняются на поверхности, что способствует гетерогенному строению пахотного слоя почвы и является причиной более мелкого размещения корней последующих культур. В районах с недостатком влаги верхний десятисантиметровый слой менее чем за две недели в условиях жаркой погоды пересыхает до мертвого запаса влаги. В нижних же слоях влага сохраняется в почве до середины июня. То есть имеет место противоречие: небольшие запасы доступных форм питательных веществ – в верхнем слое, а более благоприятный водный режим – в нижнем. Такое состояние приводит к резкой дифференциации слоев по плодородию.
В.И. Торжевский (1983) отмечал, что при длительном применении безотвальных способов обработки почвы происходит дифференциация пахотного слоя по плодородию. В.М. Холзаков (2001) наблюдал это явление на почве, обработанной как отвально, так и безотвально, и не только в конце вегетационного периода, но и в периоды между обработками. Кроме того, разные виды обработок оказывают неодинаковое воздействие на биогенную активность, агрофизические, водные свойства почвы.
В зависимости от характера и интенсивности обработок агрофизические свойства черноземов изменяются следующим образом. В опытах и производственных условиях длительная обработка почв оказывает незначительное влияние на механический и микроагрегатный состав. Напротив, структурно–агрегатный состав черноземов претерпевает значительные качественные и количественные изменения. Глыбистость почвы возрастает на 4-11 % от веса. На 10-18 % снижается содержание агрегатов агрономически ценного размера (10-0,25 мм), на 15-19 % – водоустойчивость почвенной структуры, на 18-26 % - механическая прочность и на 2-4 % - пористость агрегатов размером от 5 до 0,25 мм. Средние показатели на целине (залежи) составляют соответственно 8, 15, 77, 55, 90 и 42 %. Плотность сложения пашни сразу же после обработки снижается на 0,2 г/см3, после самоуплотнения возрастает на 0,08-0,21 г/см3 по сравнению с залежью. Водопроницаемость в максимально взрыхленном состоянии составляет 120-142 мм/г, при равновесной плотности – 53-62 мм/г (В.В. Медведев, 1979).
При распашке целинных черноземов происходит снижение гумуса и азота в пахотном слое и ухудшение других свойств почвы как под влиянием механических обработок и усиления минерализации гумуса, так и при воздействии эрозии.
Негативное воздействие тракторов на почву
Тяжелая техника отрицательно влияет на почву. Так, в результате воздействия колес и гусениц тракторов в слое 0–10 см плотность сложения почвы может превысить 1,3 г/см3, содержание воздуха опуститься ниже критического (15 %), твердость достигнуть 20 кг/см2, а водопроницаемость уменьшиться до 10-15 мм/час. Отрицательные изменения прослеживаются до глубины 50-60 см (И.С. Кауричев, 1982).
Обработка уплотненной почвы снижает ее плотность до 0,9-1,0 г/см3, но сопровождается образованием глыб даже в состоянии физической спелости. Способность такой почвы уменьшать плотность под действием переменного увлажнения и высушивания прослеживается до плотности 1,25 г/см3 Уплотненная весной почва наиболее разуплотняется к весне будущего года (но только в слое 0-10 см), менее всего – в течение лета. При более высокой исходной плотности способность почвы к разуплотнению заметно ослабевает (Проблемы почвоведения, 1982).
Влияние удобрений на водно-физические свойства черноземов
Исследования влияния удобрений на свойства черноземов проводились многими учеными. Отмечено (И.С. Кауричев, 1982): структурно-агрегатный анализ черноземов на удобренных (NPK по 60-90, 120-180 и 1200 кг д.в. на 1 га, а также отдельные виды удобрений в тех же дозах) и неудобренных вариантах показывает, что содержание глыб и пыли различается в них незначительно. В первые два года после внесения повышенных доз удобрений, особенно на фоне азотного удобрения, отмечается снижение содержания агрономически ценных агрегатов (с 70 до 60 %), их водостойкости (с 49 до36 %). Но через два-три года происходит восстановление исходного уровня оструктуренности.
На фоне полного минерального удобрения структурный состав (сухое просеивание) чернозема обыкновенного несколько улучшается, водоустойчивость снижается, вследствие чего на 10 % снижается и водопроницаемость. Почвенно-гидрологические константы, плотность почвы и дифференциальная пористость изменяются незначительно.
При внесении в чернозем (мощный) 20-30 т/га навоза один раз в 4-5 лет повышаются водоустойчивость и водопроницаемость, но снижается равновесная плотность почв и отдельных агрегатов (с 1,26 до 1,20 г/см3 и с 1,55-1,60 до 1,49-1,51 г/см3). Обнаруживается некоторое увеличение содержания микроагрегатов крупнее 0,05 мм.