Почвенно-климатические условия

Челябинская область в силу географического расположения вдоль Уральского хребта обладает четко выраженной природной зональностью. Более 75% территории области находится в лесостепном и степном Зауралье и около 25% - в горном Урале.

Климат на территории области континентальный, характеризуется холодной и продолжительной зимой с частыми метелями, теплым летом с периодически повторяющимися засушливыми периодами. По основным агроклиматическим показателям на территории Челябинской области выделяют четыре зоны: горно-лесная увлажненная, северная и южная лесостепи и степная засушливая.

Северная лесостепная зона Челябинской области – это Зауральская холмистая равнина, куда входят Аргаяшский, Каслинский, Красноармейский, Кунашакский, Сосновский, Уйский и Чебаркульский административные районы.

Климат характеризуется умеренно теплым вегетационным периодом. Сумма эффективных температур выше десятиградусного уровня составляет, в среднем 1800-2000 С. Этот период продолжается 120-125 дней – с 9-10 мая до 15-12 сентября. Однако безморозный период заметно короче – 50-70 дней, а на почве температура без заморозков бывает 90-105 дней.

Осадков за период вегетации растений выпадает в пределах 200-250 мм. Влагозапасы в метровом слое к моменту посева зерновых культур бывают, как правило, достаточны-140-170 мм. Гидротермический коэффициент (по Селянинову) в весенне-летний период составляет 1,0-1,4. Поэтому северная лесостепь Челябинской области – одна из наиболее благоприятных для развития земледелия. Все сорта основных зерновых кормовых и овощных культур здесь обеспечены теплом и влагой, что дает возможность иметь высокопродуктивное полевое и кормовое производство.

Устойчивый снежный покров устанавливается в середине ноября, достигает 30-40 см и сохраняется 100-150 дней. Он обеспечивает благоприятные условия перезимовки озимых культур.

Почвенный покров территории северной лесостепи Челябинской области определяется развитием дернового, солончаково-солонцового и подзолистого процессов почвообразования, поэтому для зоны характерно разнообразие почв. На всей территории преобладают черноземы выщелоченные. На них приходится 30,8 % пахотнопригодных земель, в том числе 54,8% пашни северной лесостепной зоны. Значительные площади почвенного покрова занимают лесные осолоделые почвы (соответственно 6%; 4,7 и 18,85%), меньшее распространение имеют черноземы обыкновенные и солонцеватые.

Черноземы выщелоченные - лучшие пахотные земли не только зоны, но и области. Они обладают достаточно мощным перегнойным горизонтом (30-50 см) с содержанием гумуса 6-9%. Реакция почвенного раствора слабокислая или близкая к нейтральной. Содержание доступного растениям фосфора в черноземах выщелоченных бывает, как правило, недостаточным для получения высоких урожаев (Козаченко А.П.,1999)

Черноземы выщелоченные являются преобладающими почвами северной и южной лесостепи Челябинской области, встречаются также в горнолесной и степной зонах. Поэтому у черноземов выщелоченных прослеживается различная степень развития иллювиального горизонта и глубина залегания карбонатов. Сильно выщелоченные черноземы по морфологическим признакам близки к темно-серым лесным и оподзоленным черноземам: четко видна кремнеземистая присыпка на границе гумусового и иллювиального горизонтов, хорошо обозначен иллювиальный горизонт, вскипание от соляной кислоты происходит на глубине 90-110 см.

Сильно выщелоченные черноземы встречаются на остепненных пространствах горно-лесной зоны и на облесенной северо-западной части лесостепи. Для большинства же северных и южных лесостепных районов области характерны черноземы средней и слабой степени вышелоченности, а на границе лесостепной и степной зон выщелоченные черноземы по морфологическим признакам приближаются к черноземам обыкновенным. Вскипание карбонатов от соляной кислоты постепенно приближается к гумусовому горизонту (В.Е. Абрамова, Л.К. Агафонов, В.В. Бледных и др., 1996).

Механический состав черноземов выщелоченных зависит от их генезиса, состава почвообразующих и подстилающих пород. На большей части территории Челябинской области они имеют суглинистый и глинистый механический состав, причем преобладают среднии и тяжелые суглинки, легкая и средняя глина, встречаются черноземы выщелоченные и легкого механического состава.

Лучшими физическими, физико-механическими и даже агрохимическими свойствами обладает суглинистая почва, хотя оптимальный механический состав для различных групп и видов неодинаков. Легкии по механическому составу почвы хорошо аэрируются, но обладают малой водоудерживающей способностью, Хуже противостоят засухе, водной эрозии и дефляции.

Черноземы выщелоченные Челябинской области характеризуются достаточно высоким содержанием пылеватой и илистой фракций, то есть частиц размером 0,01-0,001 мм и менее 0,001 мм, поэтому имеют преимущественно мелкопылевато-иловатый и иловато-пылеватый тяжелосуглинистый состав, но встречаются и разновидности иного гранулометрического состава. Например, в АОЗТ «Черноборское» Чесменского района почва (чернозем выщелоченный) в пахотном слое имеет крупнопылевато-мелкопесчанный тяжелосуглинистый состав, который в горизонте В сменялся на илавато-крупнопесчанный легкий суглинок и в горизонте СД и Д на среднепесчаную супесь. Естественно, что эти почвы имеют различные агрофизические и физико-химические характеристики.

Наиболее благоприятное для сельскохозяйственных культур сложение имеют тяжелосуглинистые и глинистые почвы. Равновесная объемная масса пахотного слоя этих почв колеблется в пределах 1,00-1,10 г/см³, что обеспечивает общую порозность биологически активного слоя 57-60%, следовательно, оптимальный водно-воздушный режим. Устойчивость сложения обусловлена высоким содержанием агрегатов более 0,25 мм.

Для выщелоченных черноземах характерна слабокислая реакция в пахотном горизонте. В черноземах северной лесостепной зоны на этом уровне она сохраняется до материнской породы или становится нейтральной в горизонтах ВС и С. В районах южной лесостепи черноземы выщелоченные даже в пахотном горизонте имеют значение рН водной и солевой вытяжки близкое к нейтральному, а в иллювиальном горизонте – нейтральное и даже слабощелочное из-за скопления там карбонатов.

Гидролитическая кислотность относительно емкости поглощения и суммы поглощенных оснований невелика. При емкости поглощения катионов 30-50 мг-экв/100 г гидролитическая кислотность в пахотном слое колеблется в пределах 3,0-3,8 мг-экв/100 г, поэтому степень насыщенности, как правило, превышает 85%. Вглубь по профилю она возрастает до 95-99%.

В составе поглощенных оснований преобладает кальций и магний. Соотношение катионов Са²⁺ и Мg²⁺ в пахотном слое колеблется от 4,9 до 5,1, то есть на кальций в составе поглощенных оснований приходится 80-85%. В абсолютных величинах это составляет 22,8-43,1 мг-экв/100 г почвы обменного кальция и 5,2-8,4 мг-экв/100 г почвы обменного магния. Резервы кальция как элемента питания у черноземов выщелоченных достаточно большое, содержание магния достаточное.

Отличительной особенностью черноземов Челябинской области является сравнительно высокое содержание гумуса. Оно в большинстве случаев превышает 6% в относительном исчислении и 150 т/га при определении запаса в пахотном слое 0-20 см.

Определение содержания и запаса азота подтверждает известную связь между количеством в почвах этого элемента и гумуса. Самое высокое содержание азота как и гумуса установлено в черноземах выщелоченных и черноземах обыкновенных. Со снижением содержания гумуса вниз по профилю почв следует соответственное снижение содержания азота.

В пахотном слое азота содержится 0,15–0,354%, или 5,08-9,56 т/га, одноко только 3,1-4,3 % этого количества приходится на легкогидролизуемую фракцию. Низкая гидролизуемость почвенного азота обусловлена особенностями его органических соединений в составе гумуса. В черноземах выщелоченных гумус имеет широкое соотношение С:N, которое характеризует качество гумуса и биологическую активность почв.

В пахотном слое глинистых, средне- и тяжелолосуглинистых выщелоченных черноземов соотношение С : N колеблется в пределах 11,6-22,9, что (по Гришиной и Орлову) свидетельствует об очень низкой обогащенности азотом.

С глубиной содержание гумуса снижается до нуля в материнской породе. Содержание азота также уменьшается вниз по профилю, но в меньшей степени, чем гумуса, поэтому соотношение С:N с глубиной уменьшается (снижается) до 7 и даже 3,7. Это объясняется миграцией наиболее азотистых фракций гумуса и накоплением необменно-фиксированного аммония. Поэтому гумус и азот в пахотном слое черноземов выщелоченных имеет очень низкую лабильность, малодоступны почвенным микроорганизмам и слабо влияют на режим минерального питания растений азотом. Однако, низколабильный гумус обеспечивает водопрочность почвенной структуры, более высокую устойчивость к эрозионным процессам.

Содержание валового фосфора отражает наличие в почве всех форм фосфатов, их минеральных и органических соединений различной степени подвижности – от легкорастворимых солей щелочных металлов и аммония до фосфатов кальция (магния) ,полуторных окислов, фитина, фосфатидов, нуклеинов, гумусовых кислоты выветрившихся минералов материнской породы. Содержание фосфора в почве зависит от содержания его в почвообразующей породе и процессов биологической аккумуляции в биологочески активных слоях почвы.

Запасы валового фосфора весьма велики – в пахотном слое 0,15-0,27 %, или 3,98-6,61 т/га. В тоже время содержание подвижного фосфора невелико. По отношению к валовому фосфору подвижные его фракции составляют 0,5-4,2%. Лишь маломощный выщелоченный чернозем АОЗТ «Черноборское» Чесменского района, развитый на обогащенной фосфором породе, имеет в пахотном слое повышенное содержание подвижных фосфатов.

Черноземы выщелоченные имеют среднюю и повышенную обеспеченность калием, если судить по содержанию его обменной фракции. В пахотном слое ее содержится от 93 до 155, в подпахотном 75- 138 мг на 1кг почвы. В поглощающем комплексе на долю обменного калия приходится 0,54-0,90%.

Основным поставщиком калия являются илистые фракции (Адерихин П. Т., Беляев А. В.), поэтому наиболее обеспечены калием черноземы выщелоченные тяжелосуглинистые и глинистые.