По днищам балок распространены аллювиально-делювиальные отложения, сложенные материалом, смытым со склонов, а также вынесенным из оврагов временными водотоками.
Лессы по гранулометрическому составу относятся к классу крупно пылеватых средних суглинков с резким преобладанием фракции 0,05 - 0,01 мм, на долю которой приходится более половины всей массы породы. Иловатая фракция занимает второе место (20 - 28%). Физические свойства лессов хорошие. Плотность сложения составляет 1,29 - 1,31 г/см3, удельная масса 2,67-2,70, общая порозность превышает 50%.
Лессы содержат 80% SiO2, 13% R2Оз, 1,5% окислов кальция и магния и 4% окислов калия и натрия в пересчете на прокаленную бескарбонатную навеску.
Лессы карбонатны (содержат 10 - 12% СаСОз), имеют слабощелочную реакцию (рН 7,6 - 8,2). Почвенный поглощающий комплекс их насыщен кальцием и магнием, сумма которых колеблется от 15 до 20 мг - экв/100г.
3. Биоценозы чернозёмных степей
Высокое плодородие черноземов было создано почти 10-тысячелетней предшествующей послеледниковой историей развития. Многие столетия они развивались в тесном экологическом единстве с буйной лугово-степной и степной растительностью.
Прошлый облик растительности степей представляется следующим образом. Наиболее красочна луговая степь со значительной долей разнотравья и бобовых. Широко распространены: пырей, мятлики, ковыли, степные овсы, костры, лядвенец, клевер, люцерна, вьюнки, и многие другие. Растительность разнотравно-ковыльных степей составляли узколистные дерновинные злаки - ковыли, типчак, тонконог и другие с широким участием разнотравья. Характерны для степей однолетние эфемеры, отцветающие и отмирающие весной и многолетние эфемероиды, у которых после отмирания наземных частей остаются клубни, луковицы, корневища. Типчаково-ковыльные степи формировались в более засушливых условиях и характеризовались менее мощной и разнообразной растительностью, основными представителями которой являлись ковыли, типчак, тонконог, житняки, а из бобовых и разнотравья: донники, люцерны, шалфеи, зверобой, полынь австрийская и др. Меньшая фитомасса и проективное покрытие растительности типчаково-ковыльных степей, широкое участие в травостое эфемеров и эфемероидов, а также полыни - следствие заметного здесь дефицита влаги. Некоторые особенности растительности как фактора почвообразования:
Степная растительность образует сплошной травянистый покров, полностью скрывающий почвенную поверхность. Травы создают значительный объем биомассы, превышающий ежегодный прирост таежного леса в 3-5 раз. Основная биомасса сосредоточена в корневых системах растений (около 60-80%). Образно говоря, травы живут в основном в почвенной массе. Ежегодно синтезируемая биомасса от мирает на 95% в этом же году, т. е. практически полностью превращается в растительные остатки и поступает в биологический круговорот, подвергаясь минерализации и гумификации.
Примечателен химический состав травянистой растительности. Характерно высокое содержание белковых и других питательных веществ для травоядных животных веществ (углеводы, жиры и др.), что создает предпосылки для успешного существования первичных консументов.
Травянистая растительность накапливает в своей биомассе значительные количества зольных элементов (Са, Mg, К, Na, P и др.). Высокая зольность обеспечивает полную нейтрализацию всех кислот, образующихся при минерализации и гумификации, что наряду с климатическими особенностями, создает нейтральную и слабощелочную реакцию почв, почвообразующих пород и грунтовых вод.
Высокое содержание протеина в растительных остатках и нейтральная реакция среды благоприятствуют жизнедеятельности микробных форм микроорганизмов.
4. Генезис и строение чернозёмов
Все существующие гипотезы о происхождении русского чернозема можно разбить на следующие три группы: одни ученые допускают водное происхождение рассматриваемой нами почвы, другие - болотное, третьи - растительно-наземное. Паллас и Петцгольдт говорят, что чернозем образовался главным образом за счет прибрежных морских отложений, причем первый представлял себе эти отложения в виде болотного соленого ила, а второй - в форме продуктов разрушения третичных и меловых песчаников. Мурчисон же, напротив, полагает, что четвертичный период наша черноземная Россия была почти сплошь покрыта морем, по которому и разносились во взмученном состоянии те черные юрские глины, которые, по словам автора, довольно широко распространены к северу от северной черноземной границы; впоследствии этот ил осел как раз в районе черноземной полосы и преобразовался здесь в современный чернозем.
В.В. Докучаев считал образование черноземов результатом накопления в горной породе перегноя от согнивания травянистой степной, а не лесной растительности, при взаимодействии климата, возраста страны, растительности, рельефа и материнских пород.
В настоящее время утвердилась точка зрения, согласно которой черноземы являются почвами, развивающимися под многолетней травянистой растительностью лесостепи и степи в условиях непромывного или периодически промывного водного режима. Чернозем как тип почвообразования формируется в результате следующих ведущих процессов: дерновый процесс; образование и накопление гумусовых веществ (гумификация); выщелачивание и миграция простых солей; оглинивание почвенной массы.
Дерновый процесс наблюдается во многих почвах, однако наиболее ярко он проявляется в черноземах, особенно в типичных и обыкновенных, где охватывает мощную толщу почвы.
Злаки и разнотравье с мощной корневой системой ежегодно дают 20 - 30 т/га органических остатков, причем большая их часть (65 - 75 %) приходится на корневую массу. Растительные остатки богаты белковым азотом, кальцием, магнием. Зольность опада составляет 7 - 8%. Опад разлагается при достаточном доступе кислорода, оптимальном увлажнении, без интенсивного выщелачивания в нейтральной среде.
Весной, когда в почве достаточно влаги, происходит быстрое разложение органического вещества. В летний засушливый период приостанавливается минерализация органических остатков, вследствие чего образуется и накапливается гумус. Питательные элементы аккумулируются в верхних горизонтах. Закреплению гумуса способствует кальций. Зимнее охлаждение и замораживание почв также способствуют накоплению гумуса, усложнению гумусовых веществ. В составе их доминируют гуминовые кислоты и гуматы кальция, что приводит к образованию водопрочной зернистой структуры. Большую роль в оструктуривании играют карбонатные почвообразующие породы, высокая зольность растительных остатков, насыщенность золы основаниями. Наиболее благоприятные условия черноземообразования характерны для южной части лесостепи.
Здесь создается максимальное количество растительной массы и в почвах складывается оптимальный гидротермический режим для интенсивной гумификации растительного опада и гумусонакопления (подзона типичных черноземов).
К югу от типичных черноземов постепенно нарастает дефицит влаги и уменьшается глубина проникновения корней в почву, уменьшается количество опада. Процесс гумусонакопления становится менее интенсивным, а углекислый кальций выносится на меньшую глубину (подзоны обыкновенных и южных черноземов).
К северу от типичных черноземов выпадает больше осадков, сильнее выносятся основания опада и СаСО3. Образуются более кислые продукты превращения растительных остатков, которые участвуют в разложении минералов. В этих условиях возможно проявление некоторого оподзоливания почв (подзона выщелоченных и оподзоленных черноземов).
В черноземах процесс выщелачивания обязательно сопровождается явлениями вертикальной восходящей миграции солей в сухие периоды года. Это приводит к новообразованиям конкреций СаСО3, CaS04 и легкорастворимых солей. Выщелачивание и миграция солей при непромывном водном режиме являются условиями формирования солевых иллювиальных горизонтов (белоглазка, гипс, легкорастворимые соли). Подобные условия характерны для каштановых почв, обыкновенных и южных черноземов. При периодически промывном водном режиме (черноземы оподзоленные, выщелоченные, типичные) складываются следующие условия: легкорастворимые соли и гипс вымываются за пределы почвы и коры выветривания, т. е. в грунтовые воды, а труднорастворимые карбонаты кальция остаются в профиле почвы и формируют иллювиально-десуктивный горизонт карбонатных новообразований (белоглазка, журавчики).
Главный генетический почвообразующий результат выщелачивания - формирование карбонатного профиля чернозема. Это карбонатный иллювиально десуктивный горизонт ВСа (ССа), образующийся ниже гумусовых горизонтов А+АВ. Процессы выщелачивания сопровождаются растворением СаС03, переходом карбоната кальция в бикарбонат Са(НС03)2 и дальнейшим осаждением извести в форме мучнистых скоплений СаС03 (белоглазки) и твердых конкреций (журавчиков). Содержание СаС03 здесь достигает 12 - 15%. Выше этого горизонта и глубже количество СаС03 снижается.
Следовательно, черноземы отличаются высокой карбонатностью, богатством извести в нижних горизонтах профиля. Почвенные растворы всегда насыщены Са(НС03)2. Для растений-ацидофилов условия неблагоприятные.
Карбонатность профиля черноземов генетически связана с карбонатностью материнских пород. Широко распространенные лессовидные глины и суглинки всегда карбонатны, содержание в них СаСО3 достигает 6 - 7%.