Склад і властивості чорноземів

Чорноземи типові – найбільш поширений підтип в лісостеповій зоні. Їх склад і властивості пов'язані з розвитком чорноземного процесу ґрунтоутворення. Саме в чорноземах типових він набуває найбільшого розвитку особливо в модальних підтипах. Характеризується значним накопиченням гумусу, біофільних елементів у верхній півметровій товщі, неглибоким заляганням карбонатів, відсутністю перерозподілу колоїдів за профілем.

Формуються чорноземи типові на лесових породах. В цих ґрунтах збалансовані практично всі показники родючості. За механічним складом серед чорноземів типових переважають середньо суглинкові різновиди – 40,4%, важко суглинкових – 34,5%, легкосуглинкових – 25%, а супіщаних і легко глинистих, відповідно – 0,4 і 0,1%.

В смузі, яка прилягає до Полісся механічний склад чорноземів типових важчає від піщано- і грубопилувато легкосуглинкових. Стає грубопилувато середньоосуглинковим в центральній частині Лісостепу і пилувато важкосуглинковим та легкоглинистим на південній її границі.

Особливістю розподілу фракцій механічних елементів за профілем чорноземів типових є поступове зменшення мулу і фізичної глини зверху до низу (табл. 3.40).

Валовий хімічний склад окремих генетичних горизонтів практично не змінюється. Про це свідчить співвідношення SiО₂:R₂О₃, яке в чорноземі типовому середньосуглинковому становить 11,4-11,9 і 7,5-7,8 у важко- суглинковому.

За вмістом гумусу чорноземи типові розрізняють на слабогумусовані (гумусу 3%), малогумусні (3-6%) і середньогумусовані (6%).

Слабогумусовані поширені в смузі, що прилягає до Полісся. Малогумус овані переважають в центральних районах Лісостепу, а середньогумусовані складають основний фон ґрунтового покриву південної частини зони.

Характерною особливістю чорноземів типових є розподіл гумусу за профілем ґрунту. Максимальна його кількість спостерігається в верхньому гумусованому горизонті і поступово зменшується вниз за профілем (табл. 3.41).

Значний вміст гумусу і глибока гумусованість забезпечують відповідні його запаси. Так, в гумусованому профілі чорноземів типових

легкосуглинкових середньоглибоких вони змінюються від 260 до 295 т/га, в глибоких – 298-345 і дуже глибоких – від 340 до 360 т/га, в середньосуглинкових відповідно 385-420, 425-455 і 458-479 т/га; в

Таблиця 3.40 – Хімічний склад, вміст фізичної глини і мулу в чорнозема типових на лесах (Н.М.Бреус,1979)

Таблиця 3.41 – Вміст і ґрунтовий склад гумусу в чорноземах типових на лесах (Н.М.Бреус, 1979)

важкосуглинкових і легкоглинистих 460-485, 490-535 і 540-560 т/га (Н.М.Бреус, 1988).

В складі гумусу переважають гумінові кислоти, ступінь гуміфікації дуже високий, а тип гумусу – гуматний або фульватно-гуматний. Відношення Сгк:Сфк в чорноземі типовому середньосуглинковому коливається в межах 1,97-2,59, а в важкосуглинковому - 1,53-3,41.

В складі гумінових кислот переважають гумати зв'язані з кальцієм, а найбільша їх кількість нерідко міститься в середній і нижній частинах гумусового профілю.

На думку В.В.Пономарьової, Т.О.Плотнікової (1968), це пов'язано з переміщенням їх з верхніх шарів ґрунту. Фульвокислоти переважно представлені фракціями, зв'язаними з кальцієм та півтораоксидами.

Фізико-хімічні показники: реакція ґрунтового розчину, гідролітична кислотність, сумма обмінних катіонів і ступінь насиченості основами у чорноземів типових визначаються вмістом гумусу, глибиною залягання карбонатів і механічним складом. Так рН водний в чорноземах високо- і нормально скипаючих в орному шарі становить 6,8-7,3 одиниці, гідролітична кислотність 0,2-0,7 мг-екв на 100 г ґрунту, у глибокоскипаючих відповідно 5,9-6 і 2,3- 2,6 мг-екв (Н.М.Бреус, 1981).

Механічний склад також впливає на ці показники. В чорноземах типових середньо-суглинкових в гумусовому горизонті рН водний = 6,8-7,4, а у важкосуглинкових 6,7-6,8. В складі обмінних катіонів переважає обмінний кальцій. Залежно від механічного складу його в 5,3-5,8 разів більше ніж обмінного магнію (табл. 3.42).

Грунти мають високу ємність вбирання, величина якої визначається вмістом гумусу і механічним складом. В середньосуглинкових в верхньому гумусовому горизонті вона становить 37,0 мг-екв/100 г ґрунту і поступово знижується, складаючи в материнській породі 18,7 мг-екв. У важко суглинкових різновидів відмічається аналогічна закономірність – зниження вниз за профілем від 40,0 до 29,1 мг-екв/100 г ґрунту.

Вміст карбонатів, навпаки, маючи найменші показники в верхніх горизонтах поступово зростає вниз за профілем. Максимум їх міститься в ґрунтотворній породі. Залежно від механічного складу він становить 7 і 12%.

Маючи сприятливі фізико-хімічні показники чорноземи типові добре забеспечені елементами живлення рослин. Відповідно вмісту гумусу в них високий вміст загального азоту. За даними Н.М.Бреус (1979) він коливається в межах 0,17-0,30% (табл. 3.43), а нітрифікаційна здатність в 2-3 рази вища ніж в сірих лісових ґрунтах.

Грунти мають достатні запаси загального фосфору, максимальний вміст якого (0,14-0,15%) зосереджений в орному шарі, поступово зменшуючись вниз за профілем. Це свідчить про високу біологічну вбирну здатність чорноземів.

Таблиця 3.42 – Фізико-хімічні показники чорноземів типових на лесах

(Н.М.Бреус, 1979)

Таблиця 3.43 – Агрохімічні показники чорноземів типових на лесах

(Н.М.Бреус, 1979, А.І.Сірий, 1985)

Вміст загального калію залежить від механічного складу – у середньосуглинкових ґрунтах коливається в межах 0,19-0,21%, а у важкосуглинкових – 0,19-0,24%. Максимальна його кількість властива верхньому гумусованому горизонту і майже не змінюється вниз за профілем.

Чорноземи типові в орному шарі мають високу забезпеченість рухомими фосфатами та обмінним калієм, а в підорному – підвищену. За даними показниками важкосуглинкові ґрунти мають перевагу над середньосуглинковими.

Чорноземи типові мають добрі водно-фізичні властивості, які обумовлені їх механічним складом. Щільність твердої фази у середньосуглинкових різновидах в гумусовому горизонті становить 2,55 і поступово зростає до 2,62-2,63 г/см³ вниз за профілем (табл. 3.44). У важкосуглинкових ґрунтів відповідно 2,62 в орному шарі і підвищується до 2,68-2,70 г/см³ в перехідних до породи горизонтах. Це має позитивний вплив на пористість ґрунту.

Орний шар чорнозему типового середньосуглинкового за показниками щільності – середньопухкий, а решта нижче розташованих горизонтів – пухкі. В чорноземі важкосуглинковому пухким є тільки гумусовий горизонт, а перехідні до породи горизонти – ущільнені. Показники щільності є оптимальними для більшості с/г культур, які вирощуються в зоні. В чорноземах рівноважна щільність часто співпадає з оптимальною для вирощуваних культур, тому на даних ґрунтах можлива мінімалізація обробітку ґрунту.

Це обумовлено доброю агрегованістю і значною переробкою профілю землериями.

Невисока щільність, суглинковий механічний склад і значний вміст гумусу обумовлюють добрі і відмінні показники загальної пористості. В чорноземі типовому середньосуглинковому в орному та підорному шарах вона становить 52-57, а у важкосуглинковому 55-57%. На капілярну пористість припадає 60-65, а на некапілярну – 35-50%, тому створюються умови для сприятливого водно-повітряного режиму.

Максимальна гігроскопічність і вологість в'янення змінюються залежно від механічного складу: від 6,7-8,5 і 8,9-11,3 в середньосуглинкових різновидах, до 11,3-12,4 та 16,9-18,6% у важкосуглинкових.

Чорноземи типові мають добру водоутримуючу здатність, яка зростає в ґрунтах важкого механічного складу Так, найменша вологоємність в орному та підорному шарах в середньосуглинкових ґрунтах становить 24-27, а важкосуглинкових – 33-39%. Відповідно змінюється і діапазон активної вологи від 16-21 до 17-25%.

Даючи оцінку властивостям чорноземів, можна зазначити такі особливості:

Таблиця 3.44 – Водно-фізичні показники чорноземів типових на лесах

(Довідник агрогідрологічних властивостей ґрунтів Української РСР, 1965)

– в чорноземах типових найбільшого розвитку набуває дерновий процес ґрунтотворення, будь-яка елювіально-ілювіальна диференціація профілю відсутня;

– формується глибокий 1,5-2 до 3 м ґрунтовий профіль з генетичними горизонтами Н+Н/к+Нрк+Рhк+Р(h)к+Рк, в якому перехід від одного горизонта до нижче лежачого відбувається поступово;

– максимальний вміст гумусу (3-6%) залежно від гранулометричного складу спостерігається у верхньому гумусовому горизонті і поступово знижується вниз за профілем. Карбонатний профіль має обернений характер з максимумом у ґрунтотворній породі, на якій і формуються чорноземи типові;

– особливістю розподілу фракцій механічних елементів за профілем є незначне поступове зменшення мулу і фізичної глини від гумусового горизонту до материнської породи, або воно відсутнє;

– валовий хімічний склад окремих генетичних горизонтів майже не змінюється, про що свідчить стале відношення SiО₂:R₂О₃;

– в складі гумусу переважають гумінові кислоти зв’язані з кальцієм, ступінь гуміфікації дуже висока, тип гумусу гуматний або фульватно-гуматний;

– складі мікроорганізмів переважає бактеріальна мікрофлора; добре розвинута мікро- і мезофауна;

– за показниками реакції ґрунтового розчину ґрунти нейтральні або близькі до нейтральних;

– ґрунти мають високу ємність вбирання і ступінь насиченості основами. В складі обмінних катіонів переважає обмінний кальцій, вміст як в 5-8 разів більший ніж обмінного магнію;

– відповідно до вмісту гумусу ґрунти мають високий вміст загального азоту достатні запаси загального фосфору і калію, вміст останнього залежить від механічного складу і майже не змінюється за профілем ґрунту;

– вміст рухомих фосфатів і обмінного калію високий або підвищенений;.

– за рахунок значного вмісту гумусу, наявності карбонатів, добре розвинутої мезо- і мікрофауни ґрунти добре оструктурені, мають оптимальні або близькі до оптимальних показники щільності і пористості, володіють сприятливими водними властивостями.

Чорноземи вилуговані за ознаками займають проміжне положення між чорноземами типовими і опідзоленими. Характерною їх особливістю є глибока вилугованість від карбонатів, які вимиті з гумусового і більшої частини перехідного горизонтів. «Скипають» від соляної кислоти на глибині 80-100 см або в ґрунтотворній породі, що пояснюється доброю дренованістю чорноземів вилугованих і збільшенням кількості опадів, в районах їх поширення. Формуються чорноземи вилуговані при періодично промивному водному режимі, за деякою перевагою нисхідних токів ґрунтової вологи, які і обумовлюють вилуговування карбонатів. Ознаки опідзолення не проявляються відсутня присипка SiО₂, ущільнення середньої частини профілю і перерозподіл півтораоксидів за профілем.

Чорноземи вилуговані відрізняються від чорноземів типових. В них дещо підвищений вміст мулистої фракції у вилугованому горизонті, що обумовлено не переміщенням її з гумусового горизонту, а оглиненням породи.

В чорноземах вилугованих розвинений гумусовий горизонт глибиною 45-85, інколи до 100 см. Вони мають зернисто-грудкувату структуру у гумусовому та горіхувато-грудкувату в перехідному горизонті. Вміст гумусу у верхньому горизонті майже такий самий, як і в чорноземах типових відповідного механічного складу і становить (2-5%). З глибиною кількість його і поступово зменшується. Тип гумусу фульватно-гуматний (Сгк:Сфк=1,5-2). В складі гумусу переважають гумінові кислоти, інколи з максимумом їх вмісту в середній частині профілю. Ґрунтовий вбірний комплекс майже повністю насичений кальцієм, менше магнієм. Ємність вбирання, в залежності від механічного складу становить 26-35 мг-екв на 100 г ґрунту, а насиченість основами 93-98%. Реакція грунтового розчину близька до нейтральної (рН сольовий 6-6,8). Водно-фізичні властивості, загальні запаси і вміст рухомих форм поживних речовин майже такі самі, як у чорноземах типових.

Чорноземи вилуговані майже не відрізняються за природною родючістю від типових. Їх об'єднують в одну агрогрупу. Однак чорноземи вилуговані займають порівняно невеликі площі.

Оцінюючи родючість ґрунтів України професор А.І.Сірий (1988) прийшов до висновку, що найвищу природну родючість мають чорноземи типові глибокі середньогумусні легкоглинисті (табл. 3.45). Вони отримали найвищу оцінку. Їх бонітет становить 90 балів.

Ці ґрунти утворились під покривом потужного, добре розвинутого вологолюбивого різнотрав'я з густою і глибокорозгалудженою мичкуватою кореневою системою. Характеризуються глибоко гумусованим профілем (до 125-150 см і більше) при середньому вмісті гумусу (4-6%). Найменшу його кількість містять супіщані і піщано-легкосуглинкові різновиди (1,5-3,0%) і найвищу – глинисті (до 6%). Вниз за профілем вміст гумусу знижується поступово. Це визначило високі запаси гумусу у метровій товщі чорноземів типових, які коливаються від 280 у піщано-легкосуглинкових до 507-539 т/га у важкосуглинкових і легкоглинистих різновидах.

Чорноземи типові у цілому характеризуються підвищеною і високою забезпеченістю елементами живлення. Так, якщо малогумусні види легкого механічного складу помірно забезпечені рухомими фосфатами (8,3-8,9 мг/100 г ґрунту) і обмінним калієм (9,5-9,7 мг/100 г ґрунту), то важкі середньогумусні види характеризуються підвищеною забезпеченістю рухомими фосфатами (14,6 – 15,2 мг/100 г ґрунту) і високою – обмінним калієм – 18,6-19,4 мг/100 г ґрунту.

Чорноземи типові характеризуються сприятливими водно-фізичними властивостями, які тісно зв'язані з механічним складом, вмістом гумусу і складом обмінно-увібраних катіонів.

Піщано- і грубопилувато-легкосуглинкові різновиди, у складі яких переважають інертні фракції піску і грубого пилу, характеризуються низькою здатністю до структуроутворення, тому у їх складі мало водостійких агрегатів. При обробітку вони розпилюються, ущільнюються, утворюючи грубогрудочкувато-брилисту структуру Здатні до запливання і утворення кірки.

Глинисті, важко- і середньосуглинкові різновидності чорноземів типових мають добре виражену зернистість і дрібногрудочкувату структуру.

Однак за тривалого с/г використання структура значною мірою зруйнована, хоча кількість водостійких агрегатів ще залишається на досить високому рівні, обумовлюючи сприятливі водно-фізичні властивості. Для них характерні опгимальна щільність, висока пористість,

Таблица 3.45 – Якісна оцінка (бонітування) чорноземів типових і вилугуваних на лесових породах (А.І. Сірий, 1998)

сприятливі співвідношення капілярної і некапілярної пористості. Це забезпечує оптимальні повітря- і водопроникність та високу вологоємність.

Співвідношення вологості в'янення і найменшої вологоємності сприяє нагромадженню значних запасів продуктивної вологи, вміст якої залежно від механічного складу коливається в межах 170-214 мм у шарі 0-100 см, які в змозі повністю забезпечити потреби рослин у воді.

Сприятливі фізико-хімічні і агрофізичні властивості чорноземів типових, високі запаси гумусу і елементів живлення визначили їх високу природну родючість. Бонітет їх коливається від 60 балів у піщано-легкосуглинкових різновидностях до 90 балів у легкоглинистих.

Близькі до чорноземів типових бали бонітету мають чорноземи вилугувані. За запасами гумусу чорноземи вилуговані поступаються типовим у середньому на 11-15 т/га, то за вмістом рухомих фосфатів вони перевершують на 3-5 балів. Бонітет їх коливається в межах 59-73 бали.

Переважно легкий механічний склад чорноземів вилугованих з переважанням піску і грубого пилу, меншій вміст гумусу і насиченість основами обумовлюють недостатню міцність структурних агрегатів, які легко руйнуються при обробітку. Ґрунти схильні до запливання після дощу і утворення кірки і брилистої структури при висиханні. Разом з тим максимально можливі запаси продуктивної вологи у них високі (198-213 мм у шарі 0-100 см), на рівні чорноземів типових.

Близькість чорноземів типових і вилугованих за показниками природної родючості обумовлює об'єднання їх в одну агрогрупу і однакове їх сільськогосподарське використання.