Его величество курский чернозем

На этом почвенном разрезе вы видите курский чернозем — одну из самых плодородных почв мира. Рассказывают, что всемирно известный австрийский почвовед Вальтер Кубиена (Walter Kubiëna), увидев в 1964 году курский чернозем, снял перед ним шляпу. Курский чернозем — эталон чернозема, его изучают в созданном еще в 1935 году Центрально-Черноземном заповеднике.

Как следует из названия, курский чернозем встречается только в Курской области. В целом же ареал черноземов простирается от Венгрии на западе до Большого и Малого Хингана в Китае. На севере черноземы переходят в серые лесные почвы под широколиственными лесами, на юге — в каштановые почвы под сухими степями.

Почвовед, сидящий в разрезе чернозема. У почвенного разреза есть отвесная передняя стенка шириной около полуметра, по завершении выкапывания разреза почвовед фотографирует ее и описывает. Глубина разреза обычно не превышает 1,5–2 м. Это связано с тем, что почва редко имеет большую мощность, а разрезы глубиной более двух метров необходимо укреплять, чтобы их стенки не обвалились на исследователя. В задней стенке для удобства делают ступеньки через каждые 20–30 см, чтобы было удобно спускаться в разрез. Изъятый плодородный (гумусовый) горизонт складывается с одной стороны (в данном случае слева), а неплодородный — с другой стороны, чтобы после обязательного закапывания разреза сложить горизонты в нужном порядке. В центре передней стенки разреза, на глубине 30–40 см, вбита металлическая трубка. Это так называемый бур Качинского, предназначенный для отбора проб почвы определенного объема. Фото © Иван Семенков, юго-восток Курганской области

В курском черноземе на главном фото видно два основных почвенных горизонта: верхний темный гумусовый (A) и более светлый (B). Между ними лежит переходный горизонт (AB). Использовать для обозначения горизонтов буквы латинского алфавита (и арабские цифры) предложил основатель генетического (от слова генезис — происхождение) почвоведения Василий Васильевич Докучаев.

Темно-бурый, практически черный горизонт A простирается от самого верха почвы до глубины 90 см. Его темная окраска связана с наличием большого количества соединений высокомолекулярных органических кислот (в случае чернозема — преимущественно гуминовых) с кальцием и магнием. В гумусовом горизонте большинства других почв мира преобладают соединения иных органических кислот — фульвокислот — с тем же кальцием и магнием или с натрием, алюминием, железом или водородом.

Соединения гуминовых кислот (гуматы) кальция и магния образуются в больших количествах только под травянистой растительностью луговых степей, где количество выпадающих осадков примерно равно количеству влаги, способной испариться. К северу от луговых степей осадков выпадает больше, а испаряется меньше, поэтому достаточно подвижные соединения кальция и магния вымываются из почвы в грунтовые воды, и гуматы начинают взаимодействовать с алюминием и водородом, образуя менее прочные соединения, чем гуматы кальция или магния. На юге иная картина: осадков выпадает меньше, чем могло бы испариться, поэтому почвы не так хорошо промываются от легко подвижных соединений. В частности, это способствует тому, что в почве остается натрий. Его гуматы тоже не являются устойчивыми в пространстве соединениями, поэтому не образуется прочная, особенная структура гумусового горизонта чернозема.

Вид гумусового горизонта чернозема в оптическом микроскопе. Бурое вещество — органо-минеральные соединения. Поры — светлые. Мировым классиком и основоположником микроморфлогических (с помощью оптического микроскопа) исследований почв считается Вальтер Кубиена. Фото © М. И. Герасимова

Гуматы формируются из отмерших тонких травянистых корней, которые были съедены дождевыми червями. Тонкие сочные корни травянистых растений — излюбленная пища дождевых червей. Прошедшие через пищеварительную систему червя мелкие корешки возвращаются в почву в виде хорошо склеенных округлых микроскопических комочков (агрегатов), которые обеспечивают благоприятные для растений перемещение воздуха и воды. Это еще одна причина, почему именно черноземы богаты гуминовыми кислотами: в остальных почвах живет меньше дождевых червей и содержится меньше корней трав.

Третье важное условие для образования гуматов кальция и магния — летнее иссушение и зимнее промерзание почв, когда органические вещества безвозвратно теряют влагу и приобретают более прочную структуру.

Кроме черноземов есть еще несколько почв с черным горизонтом. При разработке международной систематики почв — World Reference Base for Soil Resources (своего рода латыни, позволяющей почвоведам из разных стран понимать друг друга) — российские почвоведы развернули широкомасштабную кампанию по поиску и обоснованию количественных критериев для отделения гумусового горизонта черноземов с уникальными агрохимическими свойствами от других черных горизонтов, богатых органическим веществом, которые люди зачастую и называют «черноземом». Настоящий чернозем — это почва, состоящая из трех горизонтов: A, B и C (C — это почвообразующая, или материнская, порода). Было предложено называть гумусовый горизонт чернозема Voronic («вороной»), но всё же прижилось название Chernic.

Докучаев писал: «чернозем для России дороже всякой нефти, всякого каменного угля, дороже золотых и железных руд; в нем — вековечное, неистощимое русское богатство». А на Парижской всемирной выставке 1889 года кубическая сажень (около 9,7 м³) чернозема из Воронежской губернии была удостоена золотой медали!

В курском черноземе мы не видим четкой границы между горизонтом A и B: гумусовый горизонт (A) постепенно, без клиньев переходит в срединный (B), поэтому можно выделить переходный горизонт AB или даже два переходных горизонта — AB и BA (с преобладанием темного или бурого цвета). Наличие горизонта AB связано с проникновением отдельных корней в глубь почвы и миграцией червей (и других беспозвоночных и мелких роющих животных) из иссушающейся летом или промерзающей зимой верхней части почвы в нижнюю. По образующимся ходам-полостям червей, кротов, землероек и других животных в глубь почвы под действием силы тяжести перемещается и гумусированный материал.

Слева — чернозем на севере Курганской области (несколько километров южнее города Шадринск). На глубине 34–37 см видна резкая граница между черным горизонтом A и бурым горизонтом B. Справа — чернозем на юго-востоке Курганской области (несколько километров восточнее города Петухово). Черные клинья гумусового горизонта A проникают в бурый горизонт B. Здесь мы также видим два горизонта: гумусовый (на глубине 0–20 см), переходный AB (20–40 см, где видны клинья горизонта A), более темный верхний горизонт B1 и более светлый горизонт B2. Фото © Иван Семенков

Горизонт B курского чернозема простирается на глубину от 110 до 170 см. Он состоит из бурых комочков (агрегатов) призматической или ореховатой формы. Про ореховатые агрегаты почвоведы любят рассказывать такую байку: когда в конце XIX–начале XX века на лошадиной подводе в деревянных ящиках везли образцы из горизонта B, их бряцание было похоже на перестукивание орехов. В действительности же ореховатые агрегаты называют так потому, что они имеют размер и цвет, напоминающие лесной орех, и из передней стенки почвенного разреза они зачастую высыпаются как орехи из мешка. Ореховатая и призматическая структура горизонта В черноземов наследуется от почвообразующих пород — карбонатных лёссовидных суглинков.

На главном фото почвообразующий карбонатный лёссовидный суглинок не виден, так как залегает глубже. О происхождении этих пород ученые спорят до сих пор. Одна из распространенных теорий связывает формирование лёссовидных суглинков с деятельностью ветра. Дело в том, что несколько десятков тысяч лет назад, когда современные степи Курской области не были покрыты луговой растительностью, а находились относительно недалеко от ледника, ветер приносил сюда множество мелких частичек диаметром 0,001–0,05 мм. Преобладание именно этих частичек в составе чернозема определяет благоприятные условия для перемещения воздуха и влаги и крайнюю неустойчивость к водной эрозии. Именно поэтому в местах распашки черноземов так много оврагов.

Черноземы — одни из самых плодородных почв. На них с одинаковым успехом, часто без внесения удобрений, выращивают зерновые (пшеницу и кукурузу) и технические культуры (подсолнечник, сахарную свеклу, рыжик, лен-кудряш и другие). Черноземные регионы — это житница мирового масштаба, поэтому в районах старого сельскохозяйственного освоения (например, в Курской области) распахано до 95% черноземов. Оборотной стороной освоения этих почв является водная эрозия (образование оврагов) и деградация структуры гумусового горизонта чернозема, что в конечном итоге ведет к потере плодородия этих благодатных почв и снижению урожайности культур. Для предотвращения деградации и исчезновения наиболее ценных и плодородных почв ученые со всего мира по инициативе ФАО и ЮНЕСКО объединились в комиссию по изучению черных почв (International Network of Black Soils), среди которых черноземы занимают особое место.

Black soils («черные почвы») — более широкий термин, чем черноземы, в России он почти не используется, поскольку не решено, какие именно почвы надо относить к «черным». Важный признак «черных почв» — черный или очень темный цвет у поверхностного горизонта A с определенными количественными значениями цвета по специальной цветовой шкале; мощность этого черного или очень темного цвета должна быть не менее 25 см; содержание органического вещества в слое 0–25 см этой почвы должно лежать в пределах 1,2–20% (в тропиках — 0,6–20%). В России к black soils можно отнести, например, темно-серые почвы, которые встречаются в степях и широколиственных лесах. Кроме того, black soils можно встретить в североамериканских прериях и аргентинской пампе (их почвы можно называть черноземами, но правильнее — черноземовидными, так как эти почвы не промерзают).

Темно-серая почва, обнаруженная на распахиваемом поле на юге Тюменской области (в нескольких километрах к северу от села Омутинское). Темный гумусовый горизонт A простирается до глубины 26 (36) см и резко переходит в бурый горизонт B. Фото © Иван Семенков

Но что бы ни подразумевалось под этим термином, важно, что в научных журналах стали появляться целые выпуски, посвященные black soils. Так что будем надеяться, что ученые смогут придумать, как восстановить черноземы, пострадавшие от многовековой хищнической эксплуатации. Пусть черноземы не исчезнут безвозвратно с лика Земли, а пройдут все стадии, озвученные в заглавии книги И. А. Крупеникова «Черноземы (возникновение, совершенство, трагедия деградации, пути охраны и возрождения)». Надо помнить, что на восстановление любого чернозема, возраст которого не меньше десяти тысяч лет, могут понадобиться столетия и даже тысячелетия!

Фото © М. И. Герасимова. Фотография этого типичного чернозема сделана во время полевой экскурсии в рамках составления World Reference Base for Soil Resources в 1996 году перед воротами Курского биосферного стационара Института географии РАН.

Иван Семенков