Черноземы, формирующиеся в степной и лесостепной зонах, считаются самыми плодородными почвами на планете: все остальные типы почв уступают им и по количеству гумуса, и по важным структурным показателям, влияющим на урожайность. Но почему черноземы такие плодородные, и с чем связан их цвет? Почему, например, в тропиках, где такой чудесный теплый климат, почвы не черные, а зачастую красного цвета, а их плодородие сильно уступает куда более северным черноземам? Сегодня, во Всемирный день почв, призванный напомнить миру о важной роли почвенных ресурсов для населения планеты и продовольственной безопасности, поговорим о наших русских черноземах и других почвах планеты: как они формируются и от каких факторов зависит их плодородие?
Почему чернозем черного цвета и что такое почвенный профиль
Уже в названии этой почвы — чернозем — отражен характерный окрас почвенного профиля: черноземные почвы имеют насыщенный черный или темно серый цвет верхнего почвенного горизонта.
Почвенный профиль — это своеобразный паспорт почвы, сочетание почвенных горизонтов, по которому можно судить о составе почвы, о ее строении и происхождении. И опытный почвовед по одному только взгляду на профиль почвы без труда определит ее тип и место на земном шаре, где она встречается.
Толщина темноокрашенного горизонта, самого верхнего и плодородного, в природных не распаханных черноземах может достигать 120 сантиметров и даже больше.
А причина их характерного цвета — высокое содержание гумуса, которое превышает 5-6 %. В зависимости от природно-климатических условий формируется 5 основных разновидностей черноземов, и почвенный профиль у них тоже разный. При продвижении с севера на юг мы можем наблюдать, как одни черноземы сменяют другие: оподзоленные, выщелоченные, типичные, обыкновенные и южные. Самое высокое содержание гумуса в типичных черноземах — до 10-15 %.
Гумус — это целый комплекс сложных органических соединений, основу которых составляют гуминовые вещества: гуминовые кислоты, гумин, фульвокислоты. Все эти вещества образуются из отмершей органики в процессе ее разложения под воздействием климатических факторов и при участии почвенных микроорганизмов. В состав гумуса как раз и входят те самые элементы, которые так необходимы для жизни растений и напрямую связаны с плодородием почвы и урожайностью сельскохозяйственных культур: азот, фосфор, кальций, сера и другие.
Помимо черноземов в России широко распространены и другие типы почв:
- глеевые почвы — в зоне тундры и лесотундры;
- подзолы и подзолистые почвы — под тайгой;
- серые лесные почвы — под лиственными лесами;
- каштановые почвы в сухих степях и полупустынях и т.д.
Если же брать нашу планету в целом, то на ней насчитывается более 25 основных типов почв, в каждом из которых существуют свои подтипы. Кроме этого, есть еще азональные типы почв — то есть такие, которые встречаются в разных природных зонах: например, разные типы болотных почв формируются везде, где создаются локальные условия переувлажнения, от тундры до экваториальных лесов. Почему же на Земле так много разных почв?
Какие еще бывают почвы и почему они все такие разные?
Разные типы и подтипы почв распределены по поверхности Земли не хаотично, а в соответствии с законами широтной зональности: каждой природной зоне соответствуют свои типы почв. Например, в степях будут разного типа черноземы, под сосновыми лесами — подзолистые почвы, а под амазонской сельвой — разные типы красных ферраллитных почв. При этом в одной природной зоне: степи, лесостепи, тропических лесах и т.д. — могут встречаться разные подтипы почв. Это связано с тем, что помимо климата и обусловленной им растительности на процессы почвообразования влияет также структура и химический состав подстилающей горной породы — того самого основания, на котором формируется почва.
Состав и свойства подстилающей породы влияют и на геохимию почвенного профиля, и на его структурные свойства, например, на водопроницаемость, способность удерживать влагу или, наоборот, быстро пропускать осадки в нижние горизонты и выносить питательные элементы из почвенного профиля. Таким образом, есть минимум три основных фактора, от которых зависит, какая в итоге образуется почва в том или ином регионе земного шара:
- климат;
- растительный покров;
- подстилающая горная порода — материнская порода.
И все многообразие сочетаний этих факторов складывается в удивительную мозаику почв на земном шаре. Давайте посмотрим на примеры некоторых характерных типов почв и содержание в них гумуса, влияющего на плодородие.
Почему в тропиках почвы часто имеют красноватый оттенок?
В тропических широтах в основном формируются различные типы ферраллитных почв, которые имеют яркий красно-бурый или желто-красный оттенок. Этот цвет им придают малорастворимые в воде соединения алюминия и железа, которых достаточно много в материнских породах — ферраллитных корах выветривания. А вот фосфора, калия, магния и гумуса, придающего черный цвет нашим черноземам, в ферраллитных почвах крайне мало. Поэтому плантации сельскохозяйственных культур, таких как кофе, какао, кукуруза, сахарный тростник, расположенные в тропических странах, требуют регулярного внесения большого количества минеральных удобрений.
Содержание гумуса в почвах под влажными тропическими лесами может достигать 10 %, но только в самом верхнем горизонте, до глубины 5 сантиметров. Далее оно резко снижается до 2 %, в то время как в самых богатых гумусом типичных черноземах даже на глубине 1 метра содержание гумуса около 5%. Почему такая разница? И если гумус образуется из отмершей органики, то почему тогда во влажном лесу, где буйство жизни и невероятно большое количество растительных и животных остатков, почвы не такие плодородные, как наши черноземы?
Почему тропические почвы влажных лесов беднее гумусом, чем черноземы
Все мы знаем, что экваториальные и тропические леса — это рекордсмены по биоразнообразию и продуктивности. Например, средняя биомасса растений на 1 гектаре амазонской сельвы — около 356 тонн, в то время как в степном разнотравье, под которым находятся те самые плодородные черноземы, этот показатель достигает лишь 8,5 тонн на 1 гектар. То есть органики во влажных лесах в разы больше, зеленая масса регулярно отмирает, микроорганизмы в теплых условиях среды активны круглый год и постоянно все это перерабатывают. Почему же тогда гумуса там меньше?
Ответить на этот вопрос мы сможем, если обратим внимание на несколько важных отличий, влияющих на процесс образования степных черноземов и ферраллитных почв влажных тропических лесов.
- Дожди. Не просто дожди, а очень большое количество осадков, которое в экваториальных и тропических широтах достигает 1000-3000 мм в год против 300-500 мм в степных зонах со слабоаридным климатом. Гумус в тропиках образуется, но накапливаться не успевает — дожди постоянно вымывают его из верхних горизонтов в нижние. Это так называемый промывной водный режим осадков, при котором вымывается и гумус, и большинство водорастворимых солей и других соединений — остаются лишь те самые нерастворимые соединения алюминия и железа красного цвета. В черноземах же процесс вымывания замедлен: накопление преобладает над вымыванием.
- Разница температурного режима. В тропиках круглый год положительные температуры воздуха, и это обстоятельство способствует хорошему растворению и высокой подвижности минеральных и органических веществ: гумус снова разрушается и вымывается. В зонах степей, в умеренных широтах есть холодный сезон, благодаря которому замедляются процессы выноса гумуса и происходит отмирание биомассы, надземной и подземной. Отмирание корней особенно важно, потому что они привносят больше органики, чем травянистая часть, и улучшают структуру почвы. Удивительно, но именно русская зима с отрицательными температурами — это тот фактор, без которого не было бы черноземов.
- Количество потребителей отмершей органики. В тропиках жизнь кипит — здесь велико разнообразие организмов, поедающих отмершую органику: она просто не успевает аккумулироваться в подстилке и в почве, большая ее часть циркулирует по пищевым цепям. В степных биоценозах биоразнообразие меньше, но вместе с тем его хватает, чтобы переработать отмершую органику. А благодаря холоду и ежегодному отмиранию в почву возвращается все, что из нее было изъято за лето.
- Обилие фульвокислот. В составе гумуса в красноземах тропиков повышено содержание фульвокислот. По сравнению с гуминовыми кислотами они более агрессивны с химической точки зрения: за счет кислой реакции и высокой растворимости в воде они разрушают и минеральную часть почвы, и гуминовые кислоты. И все это активно вымывается из верхних почвенных горизонтов в нижние. В черноземах же такого не наблюдается.
Даже на этом примере мы наглядно видим, что процесс образования определенного типа почвы очень сложен, и свою роль в нем играют очень многие факторы. Однако до определенного момента развития науки почвы изучались в рамках геологии как часть четвертичных отложений. Первым, кто понял, что почва — это самостоятельное природное тело, объяснил вклад основных факторов в процесс почвообразования и в итоге стал основателем почвоведения как отдельной науки, был наш российский ученый Василий Васильевич Докучаев (1846-1903).
Почему Василия Докучаева считают основателем науки почвоведения
Конечно, попытки объяснить и понять, что такое почва, почему она везде разная и как образуется, предпринимались и ранее. Еще Михаил Ломоносов в своем труде "О слоях земных", изданном в 1763 году, высказывал свои мысли на тему происхождения почв и выделял особую роль растений в этом процессе. Но до Докучаева почва изучалась в разделе геологии, да и сам Василий Васильевич, будучи геологом и минералогом, изначально исследовал почвы Русской равнины как часть геологической среды.
В 1875-1879 годах Докучаев принимает участие в работе над картой «Картография Русских почв», изданной в 1875-1879 годах. А в 1877 году он становится руководителем так называемой «черноземной комиссии» — группы специалистов, которая занималась изучением черноземов, исследуя в том числе и причины масштабной засухи и неурожаев 1876 года. Результатом многолетних полевых экспедиций и комплексного исследования черноземов Русской равнины стала защита докторской диссертации и монография «Русский чернозем», где Докучаев уже рассматривал почвы как самостоятельный объект исследования в рамках новой научной дисциплины — почвоведения.
Сегодня Василий Васильевич Докучаев признан во всем мире как основоположник почвоведения и географии почв. При непосредственном участии Докучаева и на основании почвенных образцов, собранных им во время экспедиций, в 1904 году в Санкт-Петербурге был открыт первый в мире музей, посвященный почвам. Сегодня это Центральный музей почвоведения имени В. В. Докучаева — грандиозное собрание уникальных архивных документов и почвенных монолитов: в основном фонде музея хранится более 400 образцов почв, привезенных из разных уголков земного шара.
Василий Васильевич Докучаев полагал, что русский чернозем — это коренное, ни с чем не сравнимое богатство России. И до сих пор благодаря этому богатству Россия остается в числе мировых лидеров по экспорту пшеницы.
Почему русские черноземы называют национальным достоянием
Черноземы есть не только в России: эти почвы встречаются и в Китае, и в Казахстане, и в США, и в Канаде, и в других странах мира. В России черноземы занимают 6,8 % от площади страны — то есть у нас около 115 миллионов гектар этих плодороднейших земель.
Правда, после распашки целины плодородие черноземов снижается и приходится прибегать к помощи минеральных удобрений, но их требуется меньше, чем на других типах почв, в том числе и за счет хороших влагоудерживающих свойств черноземов.
Черноземы формируются в умеренном климатическом поясе, в природных зонах лесостепей и степей под травянистыми растительными сообществами в условиях недостаточного увлажнения или умеренного увлажнения. В лесостепях черноземы могут формироваться под участками широколиственных лесов — например, под светлыми дубравами паркового типа, где распространены оподзоленные черноземы.
Известно, что южные окраины Древней Руси, лежащие в зонах лесостепи с плодородными черноземами, активно распахивались с начала основания государства, т.е. с IX века. В более северных регионах, например, в Новгородских и Смоленских землях, лесостепей с черноземами уже не было, и здесь практиковали подсечное земледелие: под пашни вырубали участки с широколиственными и смешанными лесами, под которыми преобладали довольно плодородные серые лесные почвы и не очень благоприятные для земледелия подзолистые почвы. Что качается южных степных регионов с большими площадями черноземов, то они вошли в состав Российского государства лишь к концу XVI века и начали активно осваиваться с XVII века. Большая часть черноземов России расположена в нескольких федеральных округах страны:
- Центральный федеральный округ: Белгородская, Воронежская, Курская, Липецкая, Тамбовская области;
- Приволжский федеральный округ: Саратовская, Самарская, Оренбургская, Ульяновская области, Республика Татарстан, Республика Чувашия;
- Южный федеральный округ: Краснодарский край, Ростовская и Волгоградская области;
- Северо-Кавказский федеральный округ: Ставропольский край;
- Уральский федеральный округ: Челябинская и Курганская области;
- Сибирский федеральный округ: Омская и Кемеровская области, Алтайский край, Республика Хакасия;
- Черноземы есть также в Новороссии: Донецкая Народная республика, Луганская Народная республика, Запорожская и Херсонская области.
На сегодняшний день площади с черноземами в нашей стране распаханы более чем на 70 %.
Экспорт зерна, и прежде всего пшеницы, всегда был важной статьей дохода отечественного бюджета: и во времена Российской империи, и в период СССР, и в истории современной России. В 1908-1912 годах на долю российской империи приходилось около 35 % мирового экспорта по основным зерновым культурам — рожь, овес, ячмень и кукуруза, а общие поставки составляли около 11 млн тонн ежегодно. Активно экспортировали зерновые и в СССР. В 1950-1960-х на первое место среди экспортных культур вышла пшеница: в 1960 году страна реализовала на мировом рынке более 5,6 млн тонн пшеницы и более 1 тонны других зерновых.
Эта тенденция сохраняется и в XXI веке. Например, с июля 2024 года по июнь 2025 года экспорт пшеницы из России составил 44 млн тонн, а общие поставки зерновых культур — около 53 млн тонн. И если сравнивать с другими крупными экспортерами — странами ЕС, США, Канадой, то доля России на мировом рынке экспорта зерна в последние годы составляет 20-25 %.
Конечно, Россия занимает лидирующие позиции среди мировых экспортеров пшеницы не только благодаря чернозему: здесь важны и правильная агротехника, и целенаправленная селекционная работа, и общий уровень развития сельского хозяйства. Но успешное выращивание пшеницы и развитие этого экспортного направления в России стало возможным именно благодаря благоприятным климатическим условиям и наличию в нашей стране уникальных высокопродуктивных почв — черноземов.
Автор текста Ольга Фролова
Изображение на обложке: Freepik
.jpg){kind=link}