Существует две точки зрения на генезис серо-бурых пустынных почв. По одной из них свойства серо-бурых почв соответствуют комплексу современных факторов почвообразования, прежде всего характеру климата и растительности. Согласно другой точке зрения, многие свойства серо-бурых пустынных почв не объяснимы современными факторами и процессами и связаны с предшествовавшими эпохами более влажного климата.

Плювиальные эпохи обусловили более активную геохимическую миграцию веществ, мощную эрозионную деятельность и интенсивную гидрогенную аккумуляцию. С влажным климатом было связано приближение к поверхности почвенно-грунтовых вод, развитие процессов гидроморфной аккумуляции карбонатов, гипса, легкорастворимых солей, а также проявление таких процессов, как оглинивание и ожелезнение. Согласно этой точке зрения аккумуляции в серо-бурых почвах карбонатов и особенно гипса, часто достигающие многих сотен тонн на 1 га, являются реликтовыми признаками, не связанными с современными почвенными процессами. К таким же признакам относят и дифференциацию профиля серо-бурых почв по содержанию ила, наличие оглиненного В_са горизонта.

Аридизация климата, последовавшая за периодом увлажнения, привела к замедлению процессов превращения и миграции минеральных веществ (Ковда).

1.6 Выветривание

Незначительное увлажнение и слабое проявление биологических процессов обусловливают в пустынной зоне охват почвообразованием небольшого по мощности слоя породы (40--50 см) и, как следствие, малую мощность почвенных горизонтов и профиля в целом. В зоне в связи с биоклиматическими условиями наблюдаются слабое проявление гумусообразования, его прерывистость и кратковременность. Поэтому в серо-бурых почвах в верхнем слое отмечается лишь незначительное содержание гумуса (< 0,5 %) с упрощенной структурой входящих в его состав гумусовых веществ.

Более активно изменение верхней части породы при почвообразовании происходит под влиянием различных физических (промораживание, иссушение), химических (химическое выветривание, образование осадков карбонатов и других солей и цементация частиц) и физико-химических процессов (осолонцевание). Они проявляются в форме образования поверхностного пористого коркового карбонатного горизонта, слабоожелезненного подкоркового, пожелтения поверхности почвенных частиц, обогащения нижних горизонтов водорастворимыми солями и гипсом (Ковриго).

2. Морфологические признаки почв

В профиле серо-бурых почв выделяются следующие генетические горизонты:

К -- палево-серая плотная крупно-пористая корка (2--3 см).

Е -- палево-светло-серый рыхлый слоеватый подкорковый горизонт (3--5 см).

В_са -- бурый или коричневый, плотный, призмовидно-комковатый, оглиненный, часто с белоглазкой в нижней части (10--25 см).

BC_sa -- буровато-желтый, более рыхлый, с выделениями легкорастворимых солей и гипса (Ковда).

Наиболее четко дифференциация профиля на горизонты выражена у солонцеватых серо-бурых почв. Часто нижняя часть профиля сильно обогащена скоплениями гипса. Тип серо-бурых почв разделяется на три фациальных подтипа: серо-бурые пустынные очень теплые промерзающие, серо-бурые пустынные субтропические кратковременно промерзающие и серо-бурые пустынные субтропические жаркие непромерзающие. Выделяют следующие роды: обычные (солончаковатые), гипсоносные, солончаковые, такырно-солонцеватые, промытые (приуроченные к понижениям, профиль промыт от солей и гипса). Деление на виды не разработано (Ковриго).

2.2 Мощность почвы и отдельных горизонтов

Серо-бурые почвы имеют следующее строение профиля: К -- корковый горизонт (2--3 см); Е -- 3--5 см; B_Ca, --10--25 см; ВС -- буровато-желтый, более рыхлый горизонт, с выделениями карбонатов, гипса и легкораствормых солей (Ковриго).

2.3 Окраска

В профиле серо-бурой почвы сверху выделяется пористая корочка палево-серого цвета мощностью 3--5 см. Далее идет более темный, обычно коричневатый, уплотненный, иногда слабо ожелезненный и оглиненный горизонт с пятнами карбонатов (белоглазки). В нижней части профиля, на глубине 40--50 см, отмечаются выделения гипса и легкорастворимых солей. Серо-бурые почвы в отличие от бурых пустынно-степных и сероземов характеризуются повышенным содержанием карбонатов в самом верхнем горизонте (Кауричев).

И. П. Герасимов указывает на следующие морфологические признаки этих почв:

1)на поверхности корка, обычно серого цвета, пористая;

2)далее слоеватый горизонт рыхлого сложения, плитчатого или чешуйчатого строения;

под ним бурый с серым или коричневым оттенком комковатый горизонт обычно с пятнами или глазками карбонатов;

еще ниже буро-серый, плотноватый горизонт с выделениями гипса;

элювий материнской породы, гипсоносный (Макаров).

2.4 Структура

В профиле серо-бурой почвы сверху выделяется пористая корочка мощностью 3--5 см. Под ней слоеватый горизонт мощностью 5--7 см. Далее идет горизонт призмовидно-комковатой структуры с пятнами карбонатов (белоглазки) (Кауричев).

2.5 Сложение

Серо-бурые почвы пустынь имеют плохо выраженный светлый гумусовый горизонт с содержанием 0,5...1% гумуса и довольно высоко поднятый гипсовый слой (0,5... 0,8 м) с 5...10% гипса. Горизонт В буроватой окраски из-за накопившихся в нем полуторных окислов, начинается обычно с глубины 10 см. В этом отношении серо-бурые почвы резко отличаются от сероземов предгорий, что и дало основание к их выделению (Голубев).

2.7 Гранулометрический состав

Среди серо-бурых пустынных почв преобладают супесчаные и легкосуглинистые, хрящевато-щебневатые или галечниковые. В гранулометрическом составе главная роль принадлежит тонкопесчаной и крупнопылеватой фракциям. Характерны опесчаненность корки, наличие щебенки на поверхности и увеличение содержания илистой фракции в горизонте В_са.

Минералогический состав серо-бурых почв отличается высоким содержанием первичных минералов, поскольку выветривание здесь происходит очень медленно. В илистой фракции большая часть приходится на гидрослюды, затем идут минералы смектитовой группы, типичен палыгорскит. Другие минералы встречаются в качестве сопутствующих (Ковда).

3. Свойства почвы

Содержание гумуса низкое (до 1%), в его составе преобладают фульвокислоты. В составе поглощенных катионов -- Са²⁺, Mg²⁺, иногда Na⁺. Реакция среды щелочная (рН 8-8,5) (Ганжара).

Емкость катионного обмена низкая -- около 10 мг-экв/100 г в составе обменных катионов преобладают кальций и магний.

Серо-бурые пустынные почвы карбонатны с поверхности. Содержание карбонатов в корочке достигает 7--11% и постепенно убывает вниз по профилю. Это важный диагностический признак отличающий серо-бурые почвы от бурых полупустынных и сероземов.

Серо-бурые пустынные почвы гипсоносны и в типичном проявлении засолены легкорастворимыми солями. Они содержат соли в количестве, превышающем 0,3%, на глубине 30--80 см. Таким образом, род обычных почв является в то же время солончаковатым.

Состав солей хлоридно-сульфатный. Особого внимания зacлуживает гипс, который часто образует самостоятельный горизонт на контакте с породой, содержащий 30--60% CaSО₄ * 2Н₂О мощностью от 30 до 100 см. Гипсовый горизонт распространен очень широко и всегда связан с самыми древними почвами. Молодые почвы не имеют этого горизонта (Ковда).

3.2 Физические

Для серо-бурых почв характерны слабая оструктуренность, неблагоприятное сложение профиля. Более плотное сложение отмечается в корковом слое и солонцеватом горизонте. Эти горизонты отличаются и более низкой водопроницаемостью.

Серо-бурые почвы испытывают резкий дефицит влаги. Даже весной запасы продуктивной влаги очень невелики. Летом полевая влажность ниже коэффициента завядания растений.

Свойства серо-бурых почв в значительной мере определяются провинциальными особенностями зоны.

Почвенный покров Арало- Каспийской провинции чрезвычайно комплексный. В состав комплексов входят серо-бурые почвы, развитые под полынной и боялычевой растительностью, серо-бурые солонцеватые и солончаковатые почвы, формирующиеся под биюргунниками.

В Арало-Балхашской провинции преобладают серо-бурые и серо-бурые такыровидные почвы, развитые под солянковой растительностью, а также обширные массивы бугристо-грядовых карбонатных песков (Северные Каракумы, Муюнкумы, Прибалхашские), среди которых значительное распространение имеют такыры. В западной части Бетпак-Дала характерен комплекс серо-бурых почв с солонцами (А. М. Петелина).

Для серо-бурых почв Северотуранской и Южнотуранской провинций, расположенных в южной части пустынной зоны с субтропическим умеренно теплым климатом, характерны высокая карбонатность, более сильная солончаковатость и слабое проявление солонцеватости (Кауричев).

3.3 Биологические

В феврале -- марте кончается короткая малоснежная зима и верхний слой почвы пропитывается снеговой и дождевой водой. Нисходящий ток ее может лишь на небольшую глубину вынести растворимые в ней карбонаты и другие минеральные соли. Быстрое нагревание почвы пробуждает к жизнедеятельности микробы. Находящиеся в это время в значительном количестве в почве нитраты, фосфаты кальция, магния и калия создают благоприятные условия для быстрого развития эфемеров и эфемероидов.

В первой половине лета (май -- июль) эфемеры и крупнотравье засыхают, цветет верблюжья колючка и вегетирует гиргензония.

Осенью (вторая половина октября -- ноябрь) усыхает верблюжья колючка. Если выпадают дожди, начинают снова развиваться эфемеры, в первую очередь осоки песчаная и пустынная. Зимой (декабрь -- февраль) при теплой погоде эфемеры зеленеют, цветет безвременник (крокус), гусиный лук.

По мере высыхания почвы деятельность микробов ослабевает в верхних слоях и усиливается в нижних. Как только талые воды пропитают почву, влага под действием тепла начинает подниматься вверх и испаряться. До глубины 50 см пустынные почвы могут увлажняться лишь парообразной влагой и водой, проникающей по ходам червей, насекомых, отмерших корней растений.

Массовая вегетация растений продолжается 2...3 месяца, затем они засыхают. Летом в глинистой пустыне развиваются только одиночные глубоко укореняющиеся растения. Эфемеры и эфемероиды после отмирания оставляют в почве мало органического вещества, а высыхающая их надземная часть поедается скотом или разрушается и разносится ветром. Остатки растений в пустынях минерализуются под влиянием аэробных микробов, в результате чего появляются окисленные соли. Реакция почвенной среды нейтральная или слабощелочная. Почвы насыщаются основаниями.. Образовавшиеся соли или сохраняются до осени, или частично используются растениями с глубоко проникающей корневой системой.

Таким образом, в пустынной зоне круговорот веществ интенсивно происходит только в поверхностном слое почвы. Глубокие слои почвообразованием затрагиваются мало, поэтому профиль почвы почта не дифференцирован. В нем наблюдается передвижение лишь карбоната кальция и сульфата кальция в результате уменьшения растворимости этих солей с повышением температуры. Холодные талые и дождевые воды будут опускать эти соли в нижние слои почвы. При капиллярном же поднятии воды лишь часть солей поднимается в верхние, более нагретые слои почвы. Этим объясняется то, что на сероземах при слабой увлажненности и большой испаряемости в 45...50 сантиметровом слое в виде про« жилок и плесени накопляются соли кальция (Голубев).

3.4 Почвенные режимы

Для серо-бурых пустынных почв характерен непромерзающий тип теплового режима. Он наблюдается в почвах, у которых отсутствует промерзание профиля, а положительные значения имеют не только среднегодовые температуры, но и температура самого холодного месяца. Такой тип теплового режима присущ почвам теплой европейской фации умеренного пояса, а также областям субтропического и тропического поясов (Мамонтов).

3.4.2 Воздушный режим

В начальный период вегетации в автоморфных почвах с благоприятными физическими свойствами почвенный воздух, как правило, насыщен О₂ и обеднен СО₂. Это обусловлено сравнительно низкими температурами воздуха и почвы, тормозящими биологические процессы, в результате чего образующийся диоксид углерода практически полностью выделяется в атмосферу.

По мере повышения температуры живая фаза почвы функционирует интенсивнее, и в начале -- середине лета (в период максимальной биологической активности) почвенный воздух наиболее обогащен СО₂. В этот период состав почвенного воздуха особенно существенно изменяется при достаточной влажности почвы. В дальнейшем по мере замедления развития растений, иссушения почвы и снижения микробиологической активности происходит постепенный отток избытка диоксида углерода за пределы почвенного профиля и обогащение его кислородом.

В начале осени при благоприятных температурах в связи с увеличением влажности почвы и активизацией микрофлоры содержание СО₂ в почвенном воздухе ненамного увеличивается. В середине -- конце осени и зимой биологическая деятельность лимитируется низкими температурами и почвенный воздух по составу приближается к атмосферному.

Во влажные годы по сравнению с обычными СО₂ накапливается в почвенном профиле в большем количестве, при этом содержание его в течение вегетационного периода подвержено менее резким колебаниям. В засушливые годы продуцирование СО₂ ограничено и почвенный воздух по составу мало чем отличается от атмосферного. При неустойчивом увлажнении в течение вегетационного периода изменения в составе почвенного воздуха носят пульсирующий характер с несколькими чередующимися максимумами и минимумами содержания СО₂ в зависимости от выпадающих осадков.

Наиболее благоприятным воздушным режимом характеризуются хорошо оструктуренные суглинистые и глинистые почвы, а также почвы легкого гранулометрического состава. Имея рыхлое сложение и хорошо развитую систему некапиллярных пор, такие почвы способны быстро пропускать и перераспределять воду и воздух, поступающие в них. Благодаря этому содержание воздуха в корнеобитаемом слое почвы в течение вегетационного периода растений поддерживается на достаточно высоком уровне -- 20...25 % от объема почвы (Мамонтов).

3.4.3 Водный режим

Образование корки у серо-бурых пустынных почв связано с высокой дисперсностью органической и минеральной части и контрастностью гидротермического режима почв. Причина высокой дисперсности почв -- щелочная реакция почвенного раствора. Щелочность обусловлена бикарбонатами и карбонатами натрия, образующимися при минерализации полынно-солянковой растительности. Прочность корки определяется переходом бикарбонатов натрия и кальция в карбонаты, которые цементируют диспергированную массу почвы (Кауричев).

почвообразование морфологический эрозионный пустынный

3.4.4 Питательный режим

В биомассе пустынной флоры на серо-бурых почвах накапливается до 200 кг на 1 га различных химических элементов. Наряду с кальцием и магнием отмечается заметная аккумуляция натрия. Повышенная концентрация его способствует увеличению щелочности почвенного раствора и развитию процессов осолонцовывания почв. В золе солянок содержится, кроме натрия, много хлора и серы (Кауричев).

3.5 Степень подверженности эрозионным процессам