Дерновый процесс почвообразования: как травы строят гумус

Дерновый процесс почвообразования отвечает на простой вопрос: почему под степью и лугом земля чёрная и плодородная, а под хвойным лесом тонкая и бедная. Под травами год за годом отмирает густая мочковатая корневая система, её остатки разлагаются прямо у поверхности и связываются с минеральными частицами в устойчивый гумус. Так формируется тёмный, рыхлый и насыщенный основаниями горизонт, который агрономы ценят выше всего. Ниже разберём механизм по шагам, сравним с подзолистым процессом и покажем, как опознать дерновый профиль на экзамене. А если нужно решить конкретную задачу по описанию горизонта или сравнению почв, соберите её в форме под статьёй.

Что такое дерновый процесс

Дерновый процесс это совокупность явлений, протекающих в почве под воздействием травянистой растительности, главным итогом которых становится накопление гумуса, элементов питания и формирование хорошо выраженной комковатой структуры в верхнем горизонте. Термин ввёл в научный оборот русское генетическое почвоведение, опираясь на наблюдения за луговыми и степными почвами. Ключевое слово здесь дернина, то есть верхний слой, густо пронизанный живыми и отмершими корнями злаков и разнотравья.

В отличие от древесной растительности, травы не выносят основную массу органики на поверхность в виде опада листьев, а оставляют её внутри почвы в виде корней. Ежегодно отмирает значительная доля корневой системы, и разложение идёт не сверху вниз, как лесная подстилка, а равномерно по всей толще корнеобитаемого слоя. Это и есть главная причина, по которой гумус под травами накапливается мощно и глубоко.

Рассчитать для своей задачи

Условия для дернового процесса

Дерновый процесс развивается там, где совпадает несколько условий. Во-первых, нужна сомкнутая травянистая растительность с мощной мочковатой корневой системой: луговые злаки, степное разнотравье, многолетние травы. Во-вторых, требуется достаточное, но не избыточное увлажнение, чтобы корни активно нарастали, а разложение шло без застоя воды. В-третьих, важна материнская порода, богатая основаниями, прежде всего кальцием: он связывает гумусовые кислоты в нерастворимые и устойчивые соединения.

Именно сочетание трав и карбонатной породы даёт самый яркий результат дернового процесса, чернозём. Эти условия удобно проверять через классические факторы почвообразования: климат, организмы, порода, рельеф и время работают вместе. Подробный разбор самих факторов есть в материале про факторы почвообразования по Докучаеву, а здесь нам важно, что дерновый процесс это частный, но мощный их сценарий.

Как накапливается гумус: цикл процесса

Механизм удобно представить как замкнутый цикл. Травы поглощают из почвы азот, фосфор, калий, кальций и строят надземную и подземную биомассу. Осенью значительная часть корней отмирает. Отмершие корни разлагаются микроорганизмами в той же зоне, где они росли, у поверхности и в верхних десятках сантиметров. Продукты разложения, прежде всего гуминовые кислоты, насыщаются кальцием и образуют устойчивые гумусово-кальциевые соединения. Высвободившиеся при минерализации элементы питания снова поступают новым поколениям трав.

Рассчитать для своей задачи

Поскольку органика поступает не разовым опадом сверху, а ежегодно по всей корнеобитаемой толще, гумус не вымывается, а закрепляется. Грубо баланс гумуса можно записать так:

$\Delta H = K_{\text{гум}} \cdot M_{\text{корни}} - k_{\text{мин}} \cdot H$

где $\Delta H$ изменение запаса гумуса за год, $M_{\text{корни}}$ масса ежегодно отмирающих корней, $K_{\text{гум}}$ коэффициент гумификации, а $k_{\text{мин}} \cdot H$ потери на минерализацию. Под травами на богатой основаниями породе приход устойчиво превышает расход, поэтому запас растёт до равновесия в десятки и сотни тонн гумуса на гектар.

Чем дерновый процесс отличается от подзолистого

Подзолистый процесс это во многом противоположность дерновому. Он идёт под хвойным лесом в условиях промывного режима и кислой подстилки. Там органические кислоты не закрепляются, а наоборот растворяют и выносят вниз полуторные оксиды железа и алюминия, оставляя у поверхности осветлённый, обеднённый кремнезёмистый слой. Гумуса при этом образуется мало, и он малоустойчив.

В дерновом процессе всё наоборот: органика связывается на месте, основания удерживаются, профиль обогащается сверху. Поэтому ключевой контраст звучит так: дерновый процесс это аккумуляция у поверхности, подзолистый процесс это вынос и обеднение. На многих реальных почвах оба процесса накладываются, например в дерново-подзолистых почвах под смешанным лесом с травяным покровом: сверху работает слабый дерновый процесс, ниже подзолистый.

Как опознать дерновый горизонт на профиле

Результат дернового процесса хорошо читается в строении почвенного профиля. Сверху лежит дернина, плотно прошитая корнями. Ниже идёт гумусовый горизонт, обозначаемый индексом $A$ или $A_1$: тёмно-серый или почти чёрный, рыхлый, комковатой или зернистой структуры, с постепенным переходом вниз. Чем мощнее и темнее этот горизонт, тем сильнее выражен дерновый процесс.

Чтобы уверенно описывать горизонты, полезно знать общую логику строения профиля, она разобрана в статье про генетические горизонты почвенного профиля. Применительно к дерновому процессу диагностические признаки такие: тёмная окраска гумусового горизонта, его значительная мощность, водопрочная зернистая структура, высокая насыщенность основаниями и нейтральная или близкая к ней реакция. Если же под тонким тёмным слоем лежит белёсый осветлённый горизонт, перед вами уже подзолистый или дерново-подзолистый профиль.

Где встречается дерновый процесс

Дерновый процесс в чистом и сильном виде характерен для луговых и степных территорий. Под степным разнотравьем на лёссах и карбонатных суглинках он формирует чернозёмы, эталон плодородия. Под луговой растительностью в поймах рек и понижениях образуются луговые и дерновые почвы. В лесной зоне дерновый процесс проявляется под травянистыми полянами, опушками и на участках с хорошим минеральным питанием, давая дерновые лесные почвы.

Сельское хозяйство по сути копирует дерновый процесс, когда вводит многолетние травы в севооборот: густые корни злаков и бобовых восстанавливают структуру и накапливают гумус так же, как в природной дернине. Поэтому понимание этого механизма важно не только для теории, но и для агрономической практики.

Частые ошибки

• Путают процесс и горизонт. Дерновый процесс это механизм накопления, а дерновый или гумусовый горизонт это его результат в профиле. На вопрос про процесс нужно описывать механизм, а не только окраску слоя.
• Считают, что гумус накапливается из листового опада. Под травами главный источник органики это отмирающие корни внутри почвы, а не опад сверху, как в лесу. Это и объясняет глубину и мощность гумусового слоя.
• Забывают про роль кальция. Без насыщения гумуса основаниями он не станет устойчивым. Поэтому самые мощные дерновые почвы формируются на карбонатных породах.
• Смешивают дерновый и подзолистый процессы. Это противоположные по направлению процессы: аккумуляция против выноса. Дерново-подзолистая почва это не один процесс, а их наложение.
• Игнорируют структуру. Зернистая водопрочная структура такой же диагностический признак дернового процесса, как и тёмный цвет.

FAQ

Чем дерновый процесс отличается от гумусонакопления? Гумусонакопление это более общее понятие, накопление гумуса любым путём. Дерновый процесс это конкретный сценарий гумусонакопления под травянистой растительностью за счёт отмирания корней и насыщения органики основаниями. То есть всякий дерновый процесс это гумусонакопление, но не наоборот.

Какая почва главный результат дернового процесса? В наиболее ярком виде это чернозём, сформированный под степным разнотравьем на богатых кальцием породах. Под луговой растительностью образуются дерновые и луговые почвы, а под травянистым лесом дерновые лесные.

Может ли дерновый процесс идти вместе с подзолистым? Да, в дерново-подзолистых почвах. Сверху под травяным покровом работает слабый дерновый процесс, накапливая тонкий гумусовый горизонт, а ниже под промывным режимом идёт подзолистый вынос. В профиле тогда видно и тёмный верх, и осветлённый слой под ним.

Коротко

Дерновый процесс почвообразования это накопление мощного, тёмного и насыщенного основаниями гумусового горизонта под травянистой растительностью. Его двигатель отмирание густой мочковатой корневой системы прямо в почве, а закрепитель кальций материнской породы. В отличие от подзолистого процесса, который выносит вещества вниз и обедняет верх, дерновый процесс обогащает поверхность, и его кульминация это чернозём. На профиле его опознают по тёмной окраске, большой мощности и зернистой структуре гумусового горизонта.