Реакция почвенного раствора слабокислая или близкая к нейтральной в гумусовых горизонтах выщелоченных и оподзоленных черноземов или нейтральная и слабощелочная в других подтипах. В нижних горизонтах реакция почв слабощелочная, реже щелочная.

Почвы обладают высокой емкостью катионного обмена (45–70 мг-экв/100г почвы), насыщенностью ППК основаниями, высокой буферностью. В составе обменных катионов доминирует Са2+, затем Mg2+. В оподзоленных и выщелоченных черноземах в почвенном поглощающем комплексе присутствует Н+. В обыкновенных и южных черноземах в ППК, кроме Са2+, присутствует Na+, увеличивается содержание Mg2+. Почвы характеризуются значительным валовым содержанием питательных веществ. Так, в типичных тяжелосуглинистых черноземах количество азота достигает 0,4–0,5 % (10–15 т/га), фосфора – 0,15–0,35 %. Наиболее благоприятный пищевой режим для культурных растений создается в хорошо окультуренных черноземах.

6. Валовой состав и карбонатный профиль черноземов

Однородность гранулометрического состава черноземов по всему профилю адекватна однородности валового состава и обусловлена однотипным составом как первичных, так и вторичных глинистых минералов.

Во всех подтипах, кроме выщелоченных и оподзоленного, наблюдается равномерное распределение по генетическим горизонтам Si02, Fe203, Аl203 (табл. 48) и других элементов, повторяющее особенности материнской породы.

Элювиально-иллювиальный характер распределения карбонатов кальция и магния обусловлен особенностями водного и термического режима черноземов и динамики углекислоты в почвенном воздухе и почвенном растворе. Весной, в период наибольшего развития нисходящих токов, происходит вымывание карбонатов. Однако оно не достигает глубины максимального промачивания, как это отмечается для легкорастворимых солей, а задерживается из-за очень слабой растворимости карбонатов кальция и низких концентраций углекислоты в почвенном воздухе и почвенном растворе, поскольку в это время в почве еще не протекают активные биологические процессы. Последующее повышение температуры усиливает дыхание корней и активизирует деятельность микроорганизмов, что приводит к увеличению концентрации углекислоты в почвенном растворе и большему образованию бикарбонатов, которые с восходящими токами начинают передвигаться вверх по профиле. Расход воды на испарение ведет к осаждению карбонатов и образованию иллювиально-десуктив-ного горизонта.

В оподзоленных и выщелоченных черноземах восточноевропейской фации свойственно абсолютное преобладание в профиле миграционных форм выделении карбонатов: налетов, выпотов, трубочек, прожилок и т. д. Стабильные формы карбонатов представлены журавчиками и располагаются под зоной миграционных выделений.

В черноземах обыкновенных и южных карбонаты в основном сегрегированы в рыхлые стяжения - белоглазку. Миграционные формы представлены в меньшей степени, и зоны их выделении располагаются как над зоной устойчивых форм, так и под ней. В обыкновенных черноземах формы выделений карбонатов наиболее разнообразны. В них присутствует большинство форм, наблюдаемых как в типичных и выщелоченных, так и в южных черноземах, хотя степень выраженности их меньше.

В черноземах сибирских фаций карбонатный горизонт выражен повсеместно мицелярными формами выделений. Характерны пропиточные и мучнистые пятна, изредка - белоглазка.

При изучении карбонатов в почвах почти всегда оперируют содержанием СаС03. В действительности исследование карбонатного профиля черноземов южно-европейской фации до глубины 10 м, показало, что свободные карбонаты распределяются примерно так: СаС03 - 80% и MgC03 - 20% (рис. 3). Это коррелирует с распределением в черноземах обменных Са2+ и Mg2+.

Рис. 3 - Карбонатный профиль черноземов Предкавказья в 10-метровом слое (Вальков, Стокозов)

Содержание карбонатов в профиле черноземов отражает их фациальные, генетические, подтиповые и родовые различия. Например, в черноземах южно-европейской фации фациальным характером отличается миграция карбонатов в профиле черноземов, которая сопровождается образованием карбонатного горизонта ниже гумусового горизонта и выделением карбонатных новообразований миграционного типа (прожилки, мицелий, паутинка). Мягкая зима, слабое зимнее промерзание, глубокое промачивание почвы, длительный теплый период, чередование нисходящих и восходящих потоков влаги определяют значительную амплитуду миграции карбонатов по профилю и появление новообразований в форме мицелия, которые хорошо наблюдаются на срезе высыхающей почвы. Карбонатный мицелий четко выражен на 20-30 см ниже линии вскипания и до начала выделений белоглазки. Мицелярные выделения карбонатов наиболее характерны для подтипов карбонатного и типичного черноземов.

Генетическая специфика содержания карбонатов отражается типично черноземным карбонатным профилем: отсутствие или малое содержание СаС03 в верхних горизонтах, постепенное увеличение количества карбонатов до иллювиально-десуктивного горизонта карбонатных конкреций и затем уменьшение их количества в материнской породе. Обычно карбонатный профиль фиксируется следующим количеством СаСО3: начало вскипания от 10% НСl-0,3%, слабое вскипание - 0,3-2,0%), сильное вскипание и постепенное возрастание количества карбонатов - 2,0-8,0(10,0)%, иллювиально-десуктивный горизонт скопления извести - 8,0(10,0) - 10,0 (12,0)%, уменьшение количества карбонатов в материнской породе (лессовидных глинах и суглинках) до 8,0-10,0%. Особенности материнских пород могут вносить свои коррективы в приведенный идеальный профиль распределения карбонатов, например, в черноземах остаточно-карбонатных и бескарбонатных.

Это особенность таксономического родового отличия черноземов. В содержании свободных карбонатов четко прослеживается различие у подтипов чернозема. Эта неоднородность карбонатного профиля выявляется как в неодинаковой глубине начала появления карбонатов, так и в общем валовом содержании СаСО3 в двухметровой толще почвы. Подсчет показывает, что в слое 0-200 см содержится СаС03 в пересчете на 1 м2 у карбонатного - 260 кг, у типичного - 130 кг, у выщелоченного - 70 кг. Общие запасы карбоната кальция на гектар исчисляются тысячами тонн, достигая максимума в карбонатных черноземах.

Гумусовый профиль черноземов. Важнейшие свойство черноземов, их главнейшая генетическая черта - богатство гумусом особого биохимического состава.

Гумусовый профиль чернозема является продуктом степной и лугово степной растительности, произрастающей в условиях оптимального увлажнения. Первичным материалом, из которого образуется мощный гумусовый горизонт чернозема, служит не только корнеопад, но и прижизненные корневые выделения степных трав типа клеящих органических веществ и содержащие минеральные элементы. В химическом смысле черноземы можно считать наиболее совершенным почвенный органоминеральным новообразованием. Его компонент возможно приближается по своей химической структуре к индивидуальным химическим соединениям - настолько определенны его свойства, настолько однороден в пределах гумусового горизонта его состав и настолько резко он отличается от состава и структуры исходных растительных остатков. В составе гумуса чернозема преобладают черные гуминовые кислоты (ГК), связанные с кальцием.