Общим для почв отдела является темногумусовый горизонт (AU, PU), который сочетается со срединными горизонтами разного строения и генезиса, дающими основание для выделения типов.

Дифференциация профиля по илу выражена слабо (К < 1,4) или отсутствует. Почвы формируются на рыхлых, в разной степени карбонатных или бескарбонатных отложениях суглинисто-глинистого, редко супесчаного гранулометрического состава.

Центральный в отделе это  тип черноземов, сформировавшийся под лугово-степной или степной растительностью, диагностируется по срединному аккумулятивно-карбонатному горизонту BCA,

который содержит педогенно преобразованные карбонаты в форме прожилок (карбонатного мицелия) или сегрегационных скоплений (белоглазки). Иногда карбонаты рассеяны в массе горизонта (карбонатная пропитка), сообщая горизонту более светлую, чем свойственная почвообразующей породе, окраску, относительно равномерную или в виде расплывчатых пятен. Допускается присутствие карбонатов в любой части поверхностного темногумусового горизонта, но они не рассматриваются как часть аккумулятивно-карбонатного горизонта. Карбонаты в темногумусовом горизонте морфологически не выражены или представлены лабильными паутиноподобными или плесневидными формами, а также в виде налетов. Количество карбонатов невелико, всегда меньше, чем в аккумулятивно-карбонатном горизонте.

Возможно смещение верхней границы аккумулятивно-карбонатного горизонта BCA на 10-15 см вниз относительно нижней границы темногумусового горизонта. Эта переходная по гумусу и не содержащая карбонатов часть профиля не имеет признаков иллювиирования глинистого вещества и не учитывается при диагностике типа.

ЧЕРНОЗЕМЫ

Черноземы стали объектом исследования с самого зарождения науки о почве. Еще М. В.Ломоносов (1763) сформулировал положение о происхождении чернозема «от согнития животных и растительных тел со временем». После М. В. Ломоносова шло постепенное накопление фактического материала о свойствах и распространении черноземов, был высказан ряд интересных гипотез об их происхождении.

Подлинно научное изучение черноземов началось с В. В. Докучаева, который собрал огромный материал о строении, свойствах, распространении и условиях образования чернозема России. Этот материал был обобщен им в монографии «Русский чернозем».

Большой вклад в изучение происхождения, состава и свойств черноземов внес П. А. Костычев. Он показал, что в образовании чернозема ведущую роль играют биологические процессы, что основным фактором гумусонакопления и структурообразования в черноземе является разложение корней травянистых растений.

В последующее время широко развернулись работы по глубокому изучению свойств, процессов и способов рационального использования черноземов. (Л. И. Прасолов, П. Г. Адерихин, И. А. Крупеников, Е. А. Афанасьева, А. Ф. Большаков, Ф. Я. Гаврилюк, К. П. Горшенин, Н. А. Ногина, Н. Н. Розов и др.). Плодороднейшие почвы Земли, житница человечества, — черноземы в наше время — один из наиболее хорошо изученных типов почв.

Экология черноземообразования

Черноземы развиваются в условиях суббореального слабоаридного климата с хорошо выраженной сезонной контрастностью. При большой широтной протяженности черноземной зоны различные фации черноземов существенно различаются между собой по климатическим показателям. Однако по условиям летнего периода — температуре и количеству осадков, а также по наличию зимнего промерзания все черноземы близки между собой.

Черноземы распространены преимущественно на платформенных равнинах, но встречаются также островами среди других почв в межгорных впадинах, котловинах и на слабо эродируемых склонах горных систем.

Почвообразующей породой для черноземов служат главным образом четвертичные лёссы и лёссовидные породы, карбонатные, пористые. Встречаются черноземы и на третичных глинах. Гранулометрический состав в большинстве случаев суглинистый или глинистый, в редких случаях более легкий. Небольшая часть черноземов развита и на элювии плотных горных пород — гранитов, базальтов, песчаников, мергелей, однако в этих случаях они весьма специфичны.

Черноземы — это почвы травянистых формаций, приуроченных к степной и лесостепной зонам. Характерный гумусовый профиль обязан воздействию травянистой растительности с ее мощной, быстро отмирающей и легко гумифицирующейся корневой системой.

В РФ в черноземной зоне по характеру растительности выделяют три подзоны; лесостепь с луговой степью и остепненными лугами, разнотравно-дерновинно-злаковую степь, дерновинно-злаковую степь.

Основные особенности биологического круговорота степных и лугово-степных травяных растительных сообществ заключаются в том, что: 1) ежегодно с отмирающими частями в почву возвращается практически то же количество питательных веществ, которое было использовано на прирост; 2) большая часть этих веществ возвращается не на поверхность почвы, а непосредственно в почву с корнями; 3) среди химических элементов, вовлекаемых в биологический круговорот, первое место принадлежит кремнию, далее следуют азот, калий и кальций. Количество растительной массы естественных травяных сообществ на черноземах высокое: в лесостепи Русской равнины 30—40 ц/га надземной фитомассы и 200 ц/га корней, в степи 8—24 ц/га надземной фитомассы и 150—300 ц/га корней. Ежегодный прирост надземной фитомассы на черноземах в 1,5—2 раза выше количества биомассы в период максимального развития. Прирост корней составляет 50—60% их общей массы. В среднем опад травяных сообществ черноземной зоны составляет 200 ц/(га в год).

Средняя зольность растительной массы степей 3,5—4,5%. Ежегодное вовлечение азота и зольных элементов в круговорот и поступление их в почву достигает 700—900 кг/га. Роль биологического круговорота в формировании свойств черноземов определяется не столько химическим составом растений степи, сколько его высокой интенсивностью (большим количеством ежегодно обращающихся химических элементов), поступлением основной массы опада внутрь почвы, активным участием в разложении бактерий, актиномицетов, беспозвоночных, для которых благоприятен биохимический состав опада и общая биоклиматическая обстановка.

Большую роль в формировании свойств черноземов играет мезофауна, особенно велика роль дождевых червей. Их численность в профиле типичных черноземов достигает 100 и более на 1 м² .  При таком количестве дождевые черви ежегодно выбрасывают на поверхность до 200 т почвы на 1 га и в результате суточных и сезонных миграций проделывают большое количество ходов. Вместе с отмершими частями растений дождевые черви захватывают частицы почвы и образуют в процессе переваривания прочные глино-гумусовые комплексы, выбрасываемые в форме копролитов. Черноземы в значительной степени обязаны дождевым червям своей зернистой структурой.

Целинная степь была местом обитания большого количества позвоночных. Наибольшую численность и значение имели землерои (суслики, слепыши, полевки и сурки), которые перемешивали и выбрасывали на поверхность большое количество земли.

Устраивая в почве норы, они образовывали кротовины - ходы, засыпанные массой верхнего гумусного слоя. Благодаря перемешиванию почвы грызуны постепенно обогащали гумусовые горизонты карбонатами, чем замедляли процессы выщелачивания, а глубокие горизонты - гумусом, что приводило к опусканию границы гумусового горизонта. Таким образом, их деятельность способствовала формированию наиболее характерных свойств черноземов. В настоящее время целинных черноземов практически не осталось. Большая часть их распахана: в лесостепной зоне РФ - 75% площади, в степной — 67%. Биологический фактор почвообразования при вовлечении черноземов в земледелие существенно изменился. Сельскохозяйственная растительность покрывает почву не более 4 мес в году, за исключением посева многолетних трав. Биологический круговорот стал разомкнутым. Количество ежегодно создаваемой фитомассы в агроценозах меньше, чем в целинной степи, особенно велика разница в количестве продуцируемой подземной биомассы. В биологический круговорот вовлекается меньше азота и минеральных элементов. В результате отчуждения урожая пахотные черноземы по сравнению с целиной получают в 4 раза меньше органического вещества, в 3 раза меньше азота, кальция, фосфора, калия, в 6—7 раз меньше кремния и таких важных структурообразователей, как железо и алюминий.  

На пашне значительно увеличивается численность микрофлоры, но при этом резко уменьшается численность и особенно биомасса беспозвоночных, прежде всего дождевых червей Позвоночные землерои на пашне не обитают.

Систематика черноземов

Разнообразие черноземов, связанное с подзонально-фациальными особенностями климата и различиями в современных гидротермических режимах, отражено в серии подтипов, диагностируемых по характеру карбонатного профиля, прежде всего по формам карбонатных новообразований. Соответственно выделяются:

1. Миграционно-мицелярные черноземы – нитевидные выпоты, плесень и налеты в нижней части темногумусового горизонта, мицелярные прожилки в аккумулятивно-карбонатном горизонте; глубина вскипания сильно варьирует (от поверхности до 100-120 см), а потому не может служить диагностическим признаком подтипа. Формируются в лесостепной зоне центра Русской равнины, в предгорьях Кавказа; в Заволжье – на древних террасах крупных рек, за Уралом – в предгорьях Северного Алтая.

2. Сегрегационные черноземы – отсутствие миграционных форм карбонатов в темногумусовом горизонте и сегрегационные формы (белоглазка) в аккумулятивно-карбонатном. Граница вскипания резкая, ровная, стабильная. Формируются в степной зоне Русской равнины. К востоку от Волги ареалы постепенно сокращаются. Не характерны для континентальных условий Сибири.

3. Миграционно-сегрегационные сочетают признаки двух предыдущих подтипов: миграционные формы карбонатных новообразований в темногумусовом горизонте и сегрегационные – в аккумулятивно-карбонатном. Обильно представлены копролиты, часто создающие почвенную структуру не только в гумусовом, но и в аккумулятивно-карбонатном горизонте. Основной ареал – степное Предкавказье и Приазовье.

4. Криогенно-мицелярные – мицелярные формы в аккумулятивно-карбонатном горизонте при отсутствии карбонатных новообразований в темногумусовом горизонте. Граница вскипания ровная и расположена у границы гумусового горизонта или ниже. Эти особенности связаны с длительно-сезонной льдистой мерзлотой, обусловливающей надмерзлотное оглеение в нижней части профиля. Основной ареал – лесостепь Средней Сибири.

5. Дисперсно-карбонатные – карбонатные новообразования отсутствуют в связи с недостатком влаги. Карбонаты осаждаются на месте растворения или передвигаются на очень короткие расстояния, образуя общую пропитку, местами более сильную в виде пропиточных пятен. Характерна ровная устойчивая граница вскипания непосредственно под темногумусовым горизонтом (20-30 см). Формируются в засушливых степных ландшафтах Сибири.

Перечисленные подтипы часто бывают сложными: на профили, отражающие особенности современных режимов, накладываются признаки солонцеватости, засоления и др.

Свойства черноземов

В черноземах слабо развиты процессы разрушения, перемещения и превращения минералов тонких фракций. Оглинивание заметно проявляется только в черноземах теплых фаций, где оно приводит к накоплению ила в верхней и средней частях профиля. Такие черноземы описаны в Молдавии и Предкавказье. Элювиально-иллювиальная дифференциация почвенной толщи по гранулометрическому, минералогическому и химическому составу или не проявляется, или развита слабо. В типичных черноземах распределение ила, кремния, алюминия, железа равномерное или почти равномерное. Существенны различия лишь в распределении гумуса и связанных с ним биофильных элементов, а также кальция и магния карбонатов.

Минералогический состав черноземов определяется прежде всего составом почвообразующих пород. В черноземах, сформированных на лёссах и лёссовидных суглинках, основная масса приходится на карбонаты кальция и магния. В составе ила преобладают гидрослюды и монтмориллонит.

Черноземы относятся к числу почв, наиболее богатых гумусом.

Содержание его в поверхностном слое достигает 10—12%, а запас гумуса в метровом слое мощного чернозема может быть 600—700 т/га. В составе гумуса черноземов преобладают гуминовые кислоты, а среди них фракция, связанная с кальцием.. Гумус отличается высокой степенью полимеризации и конденсированности и прочной связью с глиной. Он обладает слабой способностью к миграции и устойчив к микробному разложению, что приводит к его накоплению в почве.

Черноземы обладают высокой емкостью катионного обмена, особенно в гумусовом горизонте, богатом органическими коллоидами.  В составе поглощенных оснований преобладает кальций, содержание магния в 5—8 раз меньше. Реакция почвенного раствора близка к нейтральной. Северные черноземы черноземы отличаются слабокислой реакцией верхней части профиля, а обыкновенные и южные — слабощелочной реакцией всего профиля.

Кроме cобственно черноземов, в отделе аккумулятивногумусовых почв выделяются следующие типы почв: Черноземы глинисто-иллювиальные, диагностику которых определяет срединный глинисто-иллювиальный горизонт BI. Ниже глинисто-иллювиального горизонта могут, но не обязательно, присутствовать педогенные карбонатные аккумуляции преимущественно в виде мицелия, иногда в виде конкреций (горизонт ВСА).

Черноземы глинисто-илювиальные формируются в лесостепи под луговыми степями или под лесами паркового типа.

Черноземы текстурно-карбонатные имеют в качестве срединного текстурно-карбонатный горизонт. Почвы формируются под сухостепной растительностью в континентальных условиях юго-востока Русской равнины, в Заволжье и Зауралье.

Темные слитые почвы характеризуются присутствием в профиле слитого горизонта V. Почвы формируются под луговостепной и степной растительностью на глинах, часто засоленных, с содержанием илистой фракции не менее 40%, образуют локальные ареалы в лесостепи и степи Предкавказья.

Перечисленные типы имеют гидроморфные аналоги, в профиле которых ниже срединного горизонта присутствует квазиглеевый горизонт Q. В черноземах глинисто-иллювиальных, сформированных на бескарбонатных или мало карбонатных породах, вместо квазиглеевого возможно формирование глеевого горизонта G.

Особое место в отделе занимают типы черноземовидных почв с гумусово-криометаморфическим горизонтом CRH, залегающим под темногумусовым горизонтом. Горизонт CRH постоянно влажный, с пороховидной, творожистой или икряной структурой. Весь профиль имеет признаки оглеения в виде ржавых и сизых пятен и Fe-Mn-конкреции с максимумом в темногумусовом горизонте. Характерно отсутствие карбонатов и наличие гнезд светлых кремнеземистых новообразований в нижней части профиля. Черноземовидные почвы формируются под остепненными  лугами, а их глеевые варианты – под осоковыми лугами на юге Дальнего Востока и в межгорных котловинах Забайкалья. Высокое увлажнение почв в основном связано с глубоким промерзанием, вследствие которого мерзлота сохраняется в профиле и служит водоупором.

Переувлажнению способствуют слаборасчлененный равнинный рельеф, тяжелый гранулометрический состав почвообразующих пород и сезонное распределение атмосферных осадков с летним максимумом.