Почвы. В пределах Челябинской обл. можно встретить практически все природные зоны или следы их существования в прошлом: от тундры и альпийских лугов (горно-лесная зона) до ферраллитных кор выветривания (см. Кора выветривания), остатки к-рых сохранились со времени влажных тропиков и субтропиков начала третичного периода. Почвообразующие породы формировались при участии горных пород различных возрастов, начиная с архея. В горно-лесной зоне и на территории Зауральского пенеплена, с его холмисто-увалистым рельефом на третичной равнине с котловинами древних озер, в зависимости от уровня залегания грунтовых вод, экспозиции и крутизны склонов создается мозаика сочетаний условий и процессов почвообразования. На участке в 300—500 м2 можно иногда встретить 3—4 подтипа и даже типа П. В Зауралье могут формироваться и совершенно оригинальные П., не встречающиеся в лесостепной и степной зонах Евразии. Помимо разнообразия природных зон и рельефа уникальность почв. покрова Зауралья обуславливают также геол. история и особенности формирования почвообразующих пород. В мантии Земли происходит конвекция расплавл. твердого вещества; восходящие потоки, оказавшись под материками, с силой разрывают их (это явление наз. спредингом). В расширяющейся трещине (рифте) образуется акватория — ложе будущего океана — и выдавливается магма, к-рая превращается в базальтовое океанич. дно. В районе подводных рифтовых расщелин выделяется и концентрируется комплекс соединений тяжелых металлов, серебра, золота, урана (такое рудное месторожд. формируется сейчас в Красном море: за неск. тысяч лет там накопились десятки миллионов тонн полужидкой руды, толщина залежей к-рой достигает 100 м). В докембрии, девоне, ордовике, позднеюрском, позднепермском и позднеэоценовом периодах повышение концентрации урана, поступающего в океанич. воду из рифтов, вызывало гибель большей части видов живых существ (т. п. великие вымирания). Когда мантийный поток охлаждается, он опускается вниз, а находящийся над ним материк, слож. из более легких пород, испытывает сжатие, коробится и сминается в складки — образуются горы. Океанич. осадки увлекаются мантийными потоками под континент, где под влиянием высокого давления и темп-ры превращаются в гранит, к-рый через трещины в материковой коре может проступать на поверхность в форме интрузий и эффузий. На территории Зауралья такие процессы происходили несколько раз. Формирование Урала, повидимому, началось ок. 2 млрд лет назад. Период с 1,8 до 0,57 млрд лет до н. э. (верх. протерозой) так и называют — рифеем, по древнему именованию Урала (Рифейские горы). В Башкирии и на Южном Урале до настоящего времени сохранились рифейские отложения; один из их слоев называют ашинским. В позднем рифее Урало-Охотский подвижный пояс раскололся, на его месте появился рифт, а затем Доурал. океанич. басс. 600—700 млн лет назад древние материки надвигались друг на друга; края их сминались, и возникали т. н. байкальские складчатые структуры (см. Байкальская складчатость). Доурал. океан закрылся, из его смятых берегов Урал. горы образовались во 2-й раз. 500 млн лет назад, в раннем ордовикском периоде, произошел еще один раскол по вост. краю Вост.-Европ. платформы и образовался Урал. палеоокеан, к-рый существовал ок. 200 млн лет, до середины кам.-уг. периода. В конце силурийского периода произошли еще одно небольшое сминание, относящееся к этапу каледонской складчатости, и вулканич. извержение базальтов. В пермском периоде дрейфующий Сиб. континент столкнулся с Восточной Европой и Казахстанским материком; образовался суперматерик Пангея-2 (Пангея распалась еще в рифее). При сближении материков Урал. океан окончательно закрылся, и в результате сминания земной коры (см. Герцинская складчатость) Урал. горы «появились на свет» в 4-й раз. Совр. Урал считается полностью герцинской структурой. В мезозойскую эру, начавшуюся с появлением первых рептилий и закончившуюся великим вымиранием мезозойской биоты, когда с Земли исчезло 18% семейств и 45% родов организмов, разломы в Урало-Охотском поясе были уже небольшими: образовалось только неск. грабенов, в т. ч. Челябинский грабен, заполнившийся со временем многочисл. пластами бурого угля общей толщ. 2—3 км. Мезозойская кора выветривания содержит большое кол-во железа и никеля. В юрском периоде началось опускание Зап.-Сиб. плиты, сопровождавшееся вулканич. деят-стью (на изверж. гранитных интрузиях расположен Чел.). В конце мелового периода на территории Зауралья разлилось континент. море. В середине др.-третичного периода (палеогена), 45—50 млн лет назад, оно достигло наибольшего развития, соединившись с Арало-Каспийской впадиной, поэтому его называют третичным морем, а терр., к-рую оно занимало,— третичной равниной. Третичное море омывало вост. склон Уральского хребта, сглаживало рассеч. рельеф. Абрадирующая деят-сть мор. волн и одноврем. водная эрозия горных склонов послужили формированию волнисто-увалистого, всхолмл. рельефа абразионно-эрозионной платформы, к-рая занимает широкую полосу, протянувшуюся с С. на Ю. Чел. обл. Море постепенно отступало на В., оставляя за собой пересыхающие соленые озера и мощные мор. отложения, обогащ. солями. Совр. почвообразующие породы — результат выветривания, происходившего в кайнозое. Климат в кайнозойскую эру был тропич., начиная с неогена (25 млн лет назад) — влажным субтропич.; позднее, в плиоцене (5 млн лет назад), влажность увеличивалась, а темп-ра понижалась, что завершилось началом оледенения. В четвертичном периоде на территории Европы было 6 периодов оледенений, на Сиб. платформе, где климат был более сухим,— 5. За последним из них, 10 тыс. лет назад, наступил голоцен, или послеледниковый период. На Ср. и Юж. Урале ледниковые отложения не встречаются (их юж. граница проходит через Тюмень), но влияние оледенений на формировавшиеся в то время П. очень велико. Ныне на этой терр. можно выделить след. геолого-почв. зоны.
Хребтовая полоса. Граница ее проходит рядом с В. Уфалеем, Кыштымом, Миассом. Вегетационный период (с темп-рой выше 10 °C) длится 103—120 дней, из к-рых без заморозков в воздухе насчитывается 39—70 дней. Сумма активных темп-р (выше 10 °C) — 1500...1800 °C. Год. кол-во осадков 600—800 мм, за период активной вегетации — 250—300 мм. При относительно низкой темп-ре и, соответственно, испаряемости, водный режим на автоморфных П., где глуб. залегания грунтовых вод более 6 м, промывной. На глуб. 4—5 км в западной части хребтовой полосы могут находиться протерозойские, рифейские и более поздние отложения. Центр. часть Уральского хребта занимают палеозойские отложения — глинистые и вулканогенные породы, кремнистые сланцы, известняки. Все эти породы подвергаются выветриванию, а затем водной эрозии на горных склонах. На элювиальных (неперемытых) и делювиальных (перемытых) отложениях образуются щебенчатые или пылевато-суглинистые П. небольшой мощности. Характер гумусового горизонта определяется климатом и растит. формацией. Хвойные леса горно-лесной зоны дают небольшое кол-во растит. опада, богатого органич. к-тами. В условиях повыш. влажности при промывном водном режиме из такого опада образуются легкорастворимые фульвокислоты. Накопление гумуса (3—6%) происходит в маломощном (6—15 см) слое. В горизонте вымывания мощностью 10—30 см содержание гумуса 1—1,5%. Это серые лесные почвы, местами подзолистые почвы и дерново-подзолистые. Они кислые (рН=4,5), малоплодородные, в высокой степ. подвержены водной эрозии.
Абразионно-эрозионная платформа. Зап. ее часть, на к-рой находится предгорная лесостепь (Аргаяш., Верхнеурал., Кунашак., Уйский, Чебаркул. р-ны), не была засолена третичным морем. П. здесь формировались на элювии и делювии местных кристаллич. пород, интрузиях гранита. Осадки третичного моря смывались, а на элювиально-делювиальных отложениях в условиях тропич. и субтропич. климата происходила сильная ферраллитизация — вымывание силикатов и накопление оксидов железа и алюминия. В окрестностях Чел. на поверхности или небольшой глубине встречаются малиново-розовые глины, красно-цветные латеритообразные остатки коры выветривания, жел. конкреции миоценового периода. Большая часть этих отложений тоже была смыта водно-эрозионными процессами. В северной части предгорной лесостепи сформировались серые лесные и оподзол. П. Растит. опад в осн. травянистый и листв., более обильный и менее кислый, чем в хвойных лесах. Содержание гумуса 4—8%. Южнее Чел. преобладают тучные черноземы с зернистой структурой и содержанием гумуса до 12—15%, не уступающие по плодородию лучшим П. страны. Оптим. кол-во осадков позволяет получать на этих землях богатые урожаи.
Восточная часть абразионно-эрозионной платформы и третичная равнина, зап. граница к-рой проходит по линии Чел.— Карталы, находится на территории Чел. грабена с юрскими угленосными пластами, на прилегающих отложениях мелового периода и третичных мор. осадочных породах. В доледниковую эпоху здесь, очевидно, существовали солончаковые П. Ледники оставляли флювиогляциальные отложения, к-рые перекрывали русла рек, текущих на С. Реки, разливаясь по третичной равнине, промывали засол. П. и оставляли аллювиальные и делювиальные желто-бурые глины и суглинки. Затем реки прорывали ледниковые заграждения и уносили в Сев. Ледовитый океан избыток солей. В межледниковые сухие периоды грунтовые воды, поднимаясь на поверхность и испаряясь, выносили из более глубоких слоев растворимые соли, после чего П. вновь промывались речными водами. В сев. лесостепной зоне вегетационный период продолжается 120—125 дней, сумма активных темп-р 1800...2000 °C. Осадков за период вегетации выпадает 200—250 мм. В зависимости от условий года водный режим на автоморфных П. может быть промывным или непромывным (периодически промывным). Постепенно на месте солончаков образовались солонцы, а затем солоди и осолоделые серые лесные П. В юж. лесостепной и степной зонах вегетационный период длится, соответственно, 125 и 135 дней, иногда более; сумма активных темп-р равна 2000...2300 °C; за вегетационный период выпадает 160—210 мм осадков, летом часты засухи (см. Засуха), суховеи; наиб. засушливый месяц — июнь. Водный режим непромывной. В этих условиях сформировались обычные карбонатные и солонцеватые черноземы разных подтипов. Черноземы третичной равнины образовались из реградировавших солонцов на глинистых мор. отложениях, поэтому имеют непрочную комковатую структуру, тяжелый механич. состав и повыш. содержание натрия. В солонцах и солонцеватых черноземах почв. коллоиды перемываются из верх. в нижележащие горизонты. Верх. горизонт беден гумусом, рыхлый, часто бесструктурный. Более низкий горизонт во влажном состоянии вязкий, липкий, с трудом обрабатывается с.-х. орудиями; высыхая, распадается на крупные агрегаты, что создает неблагоприятный для растений водно-возд. режим. В еще более низком горизонте встречаются кристаллы растворимых солей: карбонатов, сульфатов, хлоридов. В 1920—30-х гг. в степной зоне Чел. обл. еще сохранялись ковыльные степи и разнотравно-ковыльные степи. Для подъема земляного пласта 1-лемешным плугом была необходима упряжка из 5 пар волов и 2 лошадей. С появлением совхозов и МТС все целинные земли, за исключением солончаково-солонцовых, были распаханы. Не совсем обычное происхождение П. Южного Урала обусловило возникновение биогеохимических аномалий; к ним добавляется техногенное загрязнение. Большая часть пром. выбросов оседает на растениях и вместе с опадом переходит в П. (см. Загрязнение почв). До сих пор не разработаны способы защиты П. или очистки ее от пром. загрязнений. В особо опасных случаях верх., самый плодородный, слой П. снимают и вывозят на захоронение. Иногда П. глубоко перепахивают, перемещая загрязн. верх. слой на глуб. 40—50 см; такое перемешивание не уменьшает кол-во яда и ухудшает плодородие почв. В нек-рых случаях рекомендуется вносить большое кол-во органич. удобрений; образующийся в результате гумус прочно связывает металлы и радионуклиды (см. Радионуклиды в почве), однако при изменении условий (кислотности почв. раствора, его хим. состава и т. д.) загрязняющие вещества снова переходят в подвижную форму. Особенно активно переходят в почв. раствор под влиянием кислотных дождей алюминий, ртуть, свинец. Опасным процессом является водная и ветровая эрозия плодородного гумусового горизонта (см. Эрозия почв), лишенного защитного растит. покрова. Комковатые черноземы и бесструктурные солонцеватые П. третичной равнины сильно подвержены дефляции. В Челябинской обл. 1,2 млн га эродир. и эрозионно опасных земель, на к-рых находится ок. 38—40% всей пашни (напр., в Брединском районе 42% пашни — на эродир. П., 58% — на эрозионно опасных; в Варненском районе эродировано 75% П.). За последние 50 лет П., пригодные к возделыванию, потеряли 30% гумусного слоя; содержание гумуса также значит. уменьшилось. Кроме водной и ветровой эрозии П. третичной равнины угрожают последствия непродум. мелиорации: заболачивание и засоление орошаемых участков. В ср. по области 35% мелиорируемых земель находится в неудовлетворит. состоянии. Так же, как и эрозия, засоление орошаемых земель может привести к их опустыниванию. Серьезной проблемой становится деградация П. (см. Деградация почв). П. Зауралья имеют преим. нейтральную или слабощелочную реакцию, однако длит. применение кислых удобрений (калийной соли, сульфата аммония и т. п.) приводит к замещению кальция и магния водородом в почв. поглощающем комплексе. В результате ежегодного выноса с урожаем органич. веществ и элементов питания, а также эрозионных процессов и потери кальция при деградации снижается кол-во гумуса. За 20 лет содержание его в аккумулятивных горизонтах снизилось с 5,4—7,9 до 5,0—7,2%. Для сохранения и восстановления плодородия П. необходимо применять адаптивно-ландшафтную систему земледелия. Сущность ее заключается в формировании устойчивых агроэкосистем (за счет подбора адаптивных растений) и разработке методов поддержания в них баланса вещества и энергии (см. Агроэкосистем оптимизация). Для перехода на такую систему земледелия необходимо провести детальную инвентаризацию земельных ресурсов и с учетом конкретных агроэкол. условий каждого из них разработать схему севооборота, включающего адаптивные культуры и сорта с.-х. растений.
Гранулометрический (механический) состав почв — содержание и соотношение в почве минеральных и органоминеральных частиц различного размера (механич. элементов). Элементы определ. диаметра группируются во фракции: крупнее 1 мм — скелетная часть (почв. скелет), мельче 1 мм — мелкозем, от 1 до 0,01 мм — физ. песок, менее 0,01 мм — физ. глина, менее 0,0001 мм — коллоиды. По классификации Н. А. Качинского выделяют: камни (более 3 мм); гравий (1—3 мм); песок крупный (1—0,5 мм); ср. (0,5—0,25 мм); мелкий (0,25—0,05 мм); пыль крупная (0,05—0,01 мм); ср. (0,01 —0,005 мм); мелкая (0,005—0,001 мм); ил грубый (0,001—0,0005 мм); тонкий (0,0005—0,0001 мм); коллоиды (менее 0,0001 мм). В зависимости от содержания физ. песка и физ. глины, почвы классифицируют как песчаные (рыхло-песчаные и связно-песчаные), супесчаные, суглинистые (легко-, ср.-и тяжелосуглинистые), глинистые (легко-, ср.-и тяжелоглинистые). Дополнит. назв. определяется содержанием преобладающих фракций: каменистые (валунные, галечниковые, щебенчатые), гравелистые, скелетные, пылеватые, иловатые. В Челябинской обл. распространены лугово-болотные иловатые почвы. Песчаные и супесчаные почвы легко поддаются обработке, поэтому их называют легкими; они быстро прогреваются, обладают хорошей водо- и воздухопроницаемостью, но бедны гумусом и питат. элементами, имеют низкую влагоемкость и поглотит. способность, подвержены ветровой эрозии. Тяжелосуглинистые и глинистые структурные почвы содержат большое кол-во гумуса и элементов питания, хорошо удерживают воду, достаточно водо- и воздухопроницаемы. В степной зоне Чел. обл., где осн. лимитирующим фактором является увлажнение, такие почвы отличаются наилучшим плодородием, но их обработка требует больших энергетич. затрат и использования мощной техники (поэтому их называют тяжелыми). Тяжелые бесструктурные почвы при увлажнении заплывают, при подсыхании образуют корку, водо- и воздухопроницаемость у них миним. Они отличаются большой плотностью, липкостью, медленно прогреваются и даже при достаточном содержании элементов питания неблагоприятны для растений. Минералогич. состав механич. элементов и их соотношение зависят от особенностей формирования почвообразующей породы. В горно-лесной зоне на сортиров. делювиальных отложениях в верх. части шлейфа (на вершинах и верх. частях склонов) формируются грубые каменистые почвы, часто встречаются обнажения горных пород, на к-рых из-за сильной водной эрозии не задерживаются продукты выветривания. В понижениях, западинах склонов накапливаются песчаные и пылеватые частицы (образуются легкие и ср.-суглинистые почвы), в долинах и межгорьях — фракции мелкозема (ср.- и тяжелосуглинистые почвы). Распределение механич. элементов связано также с мезо- и микрорельефом. На абразионно-эрозионной платформе (Зауральский пенеплен) склоны более пологие, сортировка механич. элементов выражена слабее, хотя обычно на верх. части склонов почвы более легкие. На третичной равнине, где соленые глинистые отложения Третичного моря перекрыты пойм. либо русловым аллювием рек, разливавшихся в межледниковый период, механич. состав почвы зависит от типа аллювиальных отложений. Содержание в почве коллоидов обусловлено присутствием вторичных минералов (аморфных оксидов и гидроксидов алюминия, железа, кремния, марганца, глинистых минералов монтмориллонитовой группы) и наличием гумусовых веществ. Коллоиды не только «утяжеляют» почву, но, склеивая минеральные частицы в структурные агрегаты, препятствуют выносу глинистых частиц водой и ветром. Гумин и гуминовые к-ты, нерастворимые в воде и придающие структурным агрегатам водопрочность, образуются гл. обр. на автоморфных почвах при непромывном водном режиме и под травянистой растит. формацией. Поэтому тяжелые, богатые гумусом почвы характерны для степной зоны. Однако в Челябинской обл. степные почвы третичной равнины и восточной части абразионно-эрозионной платформы сформировались в результате реградации солонцов и имеют неводопрочную комковатую структуру. Поэтому они сильно распыляются во время механич. обработки и подвергаются ветровой эрозии, при к-рой выносятся легкие частицы. Ветровая эрозия в степной зоне приводит не только к потере гумуса, но и к изменению механич. состава почв. В лесной зоне при промывном водном режиме происходит вымывание илистой фракции вниз по профилю почвы (лессиваж). Под деревянистой растит. формацией образуются в осн. фульвокислоты, хорошо растворимые в воде и не препятствующие этому процессу. Дерновоподзолистые и светло-серые лесные почвы горно-лесной зоны и сев. лесостепи Чел. обл. обычно легко- и ср.-суглинистые, темно-серые лесные почвы и черноземы юж. лесостепи и степи — тяжелосуглинистые и глинистые. Наиб. тяжелый механич. состав имеют солонцеватые черноземы и солонцы, распростран. на третичной равнине в Окт. и Троицком р-нах и в юго-восточной части области. Тяжелоглинистые бесструктурные солонцы практически не поддаются обработке с.-х. орудиями. В целом для большей части терр. Чел. обл. характерны тяжелосуглинистые и глинистые почвы.
