Zwarte Aarde / Chernozem

Donkere chernozem met dikke zwarte humushoudende laag in Rusland

Zwarte Aarde / Chernozem

Deze tekst is gebaseerd op teksten van de bodemkundigen A.J. Havinga en L. J. Pons

Chernozembodems zijn belangrijk voor de wereldvoedselvoorziening. Tarwe en mais zijn de belangrijkste producten.

Het is interessant om te zien waarom ze zo vruchtbaar zijn: de wortels en niet het blad van de steppegrassen zorgden voor de humus. Grassen zijn de basis voor de bodemvruchtbaarheid. De humus is zeer stabiel door het hoge koolstofgehalte. De bodems zijn niet zuur. Aan het adsorptiecomplex zijn vooral calcium en magnesium te vinden. Het zijn de regenwormen die essentieel zijn voor dikke humushoudende laag mede omdat ze voor de winter naar een diepere laag gaan en daarmee boven- en ondergrond mengen. 

Geografische verbreiding 
In Europa en Azië: Een brede gordel van zuidwest Hongarije / Noord-Bulgarije naar het noordoosten tot ver in Siberië. Verspreid ook in centraal Europa o.a. Oostenrijk, Tsjechoslowakije en Duitsland. In Noord-Amerika: Een gordel van noord (Noord-Dakota) naar zuid (Texas). Ten oosten van de chernozemen komt een gordel voor van prairie soils, van Minnesota tot in Texas. In Zuid-Amerika vooral in Argentinië in het gebied van de pampa's.

Klimaat
Gebieden met warme, droge zomers en koude winters. De neerslag, tussen 300 en 550 mm per jaar, valt voornamelijk ’s winters als sneeuw; 's zomers af en toe een (stort) bui. Er vindt weinig stroming van regenwater door het bodemprofiel naar de ondergrond plaats.

Moedermateriaal
Chernozemen kunnen zich ontwikkelen in zeer verschillende moedermaterialen. De meest voorkomende zijn Ioess, mergels en andere min of meer kleihoudende gronden. Ook op kalkrijk fijn zand kunnen ze ontstaan.

Natuurlijke vegetatie 
Steppegrassen: Stipa (vedergras) , Koeleria (fakkelgras), Festuca (zwenkgras). De beide laatste geslachten zijn ook in de flora van ons land vertegenwoordigd.Naast de grassen komen ook veel soorten kruiden voor. Naarmate de steppe in een drogere klimaatzone ligt loopt het aandeel der kruiden terug en gaan de steppegrassen zeer sterk overwegen.

Profielkenmerken

De zwarte chernozem met een dikke humuslaag

Een diep ontwikkelde chernozem heeft een 100 cm dikke humushoudende bovenlaag. De kleur is diepzwart en in droge toestand zeer donkergrijs van kleur. Van boven naar beneden neemt het gehalte aan organische stof geleidelijk af. Bijvoorbeeld van 8% bovenin tot 2 % op 100 cm. De organische stof is voornamelijk aanwezig in de vorm van mull humus en wel als kalkhumaten en kleihumusverbindingen. De humus is zeer resistent tegen biologische afbraak. Zijn adsorptiecapaciteit is zeer hoog.

De lutumfractie die vaak 15% van het gewicht is bestaat voor een belangrijk deel uit de kleimineralen illiet en montmorilloniet. Tezamen met de humus is er een hoge uitwisselingscapaciteit van 35 à 55 meq./100 g grond . Naar beneden daalt de waarde geleidelijk ten gevolge van de afname van humus.

De basenverzadiging is door Ca ingenomen, verder praktisch geheel door Mg . De pH is ongeveer neutraal (6,5 à 6 ,9).

De verweerbare primaire mineralen (veldspaten en glimmers) zijn in slechts geringe mate aangetast. De bij de aantasting vrijgekomen eenwaardige kationen zijn praktisch totaal uitgespoeld tot beneden de C horizont. De Ca en Mg ionen zijn vooral gebonden aan het adsorptiecomplex.

In de bovenlaag is er een zeer intensieve biologische menging door regenwormen. Zij dragen bij aan de kruimelige of sponsachtige structuur. Kenmerkend is de aanwezigheid van zogenaamde krotovinen (lett. mollengangen), gangen en holen van kleine zoogdieren (veelal hamsters) , die zich duidelijk in de profielwand aftekenen.

De poreuze structuur bezit een heterogeen poriënstelsel, dat ideale voorwaarden schept voor een goede lucht—waterhuishouding van de grond. Dank zij de aanwezigheid van hoog—polymere humusstoffen is de structuur zeer stabiel.

Onder de humushoudende bovengrond is er een kalkakrijke horizont (C). Deze is bovenin lichtgeel van kleur en neemt naar beneden geleidelijk de strogele kleur van het moedermateriaal aan.

De ondergrond is vaak verrijkt met gips (CaSO₄ ) .

De voornaamste bron voor de levering van de organische stof is het wortelstelsel van de steppevegetatie. Deze vormt een diep, zeer dicht en enorm fijn vertakt geheel. In tegenstelling tot een bosvegetatie, komt de afval der bovengrondse delen hier op de tweede plaats.

De klimatologische omstandigheden, de sterke temperatuurswisselingen, de langdurige zomerdroogte en de grote basenvoorraad van de grond geeft grote hoeveelheid van zeer stabiele (in hoge mate gepolymeriseerde en gecondenseerde) humus met een lage C : N verhouding (ca. 10).



De humusafbraak is gering, doordat in de natte periode (sneeuwsmeltwater) in het voorjaar, de temperatuur laag is en de bacteriële activiteit gering is. Daardoor zijn de koolzuur en organische zuurvorming beperkt. Zuren worden bovendien grotendeels geneutraliseerd. De verwering van de primaire mineralen blijft dan ook beperkt en daarmee tevens de vorming van secundaire kleimineralen. Gezien het ongeveer neutrale tot zwak alkalische milieu ontstaan voornamelijk kleimineralen van de typen illiet en montmorilloniet.

Andere typen chernozems

Het hiervoor beschreven diepe type wordt aangetroffen in dat deel van de steppegordel waar de klimaatomstandigheden voor de vorming van een diephumeuze laag optimaal zijn. Door het klimaat zijn er naast steppe ook aaneengesloten bossen.

Natuurlijk zijn binnen de zeer brede en lange steppegordel de klimaatomstandigheden niet overal gelijk. Ze kunnen nog vochtiger zijn dan geldig is voor het hiervoor besproken chernozemtype, maar ook veel droger en warmer. Daarmee gepaard gaat een verschillende ontwikkeling van de chernozem.

Men kan deze andere typen het best van de diepe tsjernozem afgeleid denken door de invloed van het waterregime in de grond te bekijken. Dit wordt eveneens in hoge mate door het klimaat maar ook door de topografie van de bodem bepaald. Bij de drogere chernozemtypen is ook de aanwezigheid van zoute bodemlagen beneden het bodemprofiel van grote betekenis.

Het bodemvocht in een diepe tsjernozem heeft geen verbinding met het grondwater. Tijdens de infiltratie van regenwater in het voorjaar, worden de zouten, kalk als CaHCO₃, opgelost en meegevoerd. Onder de humusrijke bovengrond vermindert de koolzuurspanning en slaat CaCO3 geleidelijk neer over een zeker traject. Daarbeneden precipiteren eerst gips en vervolgens de andere zouten. Zomers gaat de bodemoplossing ten gevolge van transpiratie en evaporatie in omgekeerde richting, zodat een deel der zouten weer naar boven wordt verplaatst. Ondanks het naar verhouding geringere opwaartse vochttransport is de verplaatsing van kalk niet onaanzienlijk. Daartoe draagt de hogere koolzuurspanning bij, in de tijd dat de plantenfysiologische processen goed op gang gekomen zijn. Als resultaat van de op- en neergaande beweging ontstaat een kalkrijke horizont, die bovenin een sterke concentratie aan CaCO₃ Iaat zien. Waar de infiltratie van regenwater sterker wordt dan de opwaartse vochtverplaatsing gaan kalkrijke en zoute horizont zich naar beneden verplaatsen en ontstaat er een kalkloze overgangshorizont. Ook gaat er een versterkte kleivorming optreden en onder meer extreme omstandigheden zelfs kleiverplaatsing, waardoor een kleiinspoelingshorizont ontstaat op de plaats van de kalkloze overgangshorizont (gedegradeerde chernozem of degraded chernozem) .

De beschreven ontwikkeling treft men in Europa in meer naar het noorden of westen gelegen streken aan, en in Noord-Amerika meer naar het oosten, waar het klimaat koeler en/ of regenrijker is. Maar ook lokaal in het meer centrale chernozemgebied, ter plaatse van hellingen op het noorden of onder bos, komt hij veel voor.

 De prairie soils van Noord-Amerika zijn gedegradeerde tsjernozems. Veelvuldig zijn ze ontstaan in keileem en treedt pseudogley op. De pH (5,5 à 6) is lager. Het organische stofgehalte ook.

In drogere (300-1450 mm regen) en warmere klimaatomstandigheden in Europa naar het zuiden en in Noord—Amerika in westelijke richting is de beworteling minder intensief. Daardoor ontstaat een ondieper profiel met een geringer organische stofgehalte. Gaat het organische stofgehaite ook bovenin het profiel dalen dan vermindert als gevolg daarvan tevens de adsorptiecapaciteit en wijzigt zich ook de kleur van deze horizont, die kastanjebruin wordt. De neergaande waterbeweging gaat minder diep en de opwaartse is relatief versterkt. De kalkrijke horizont verplaatst zich daardoor omhoog tot gedeeltelijk in de bovengrond wat schadelijk is voor diep wortelende gewassen. Men spreekt dan van een gewone chernozem bij een humusrijke laag van 50 cm dikte en bovenin 5% organische stof en kastanjebruine met minder dikke humusrijke laag en minder hoog organische stofgehalte. Onder nattere omstandigheden kunnen er ook gleyverschijnselen (roestvlekken) ontstaan. Deze vochtiger typen worden landbouwkundig hoog gewaardeerd. Voorwaarde is echter, dat het grondwater geen grotere hoeveelheid opgeloste zouten bevat. In dat geval kan er namelijk gemakkelijk een zeer sterk ontwikkelde zouthorizont op geringe diepte onder de A horizont ontstaan ofwel een meer of minder sterk verzilte A horizont.

Landbouwkundige waardering en gebruik

 De chernozemen hebben een uitzonderlijk goede fysische vruchtbaarheid. De chemische vruchtbaarheid is matig tot redelijk goed. Om een goede opbrengst te verkrijgen, moet in het algemeen met N, P en K worden bemest. Vele tsjernozemgronden bevatten echter van nature genoeg P en/of K. De fosfor is voornamelijk organisch gebonden , de kali aan de kleimineralen geadsorbeerd. De voorraadvorming is een gevolg van de weliswaar zwakke, doch gedurende bijzonder lange tijd plaats gehad hebbende ontleding van primaire mineralen, zonder dat er uitspoeling plaat vond.

Sporenelementen kunnen, zoals te verwachten bij hoge pH, in sterke mate zijn vastgelegd, waarom bijvoorbeeld Thomasslakkenmeel, ondanks zijn geringere oplosbaarheid, dikwijls gunstiger werkt dan superfosfaat. Indien voldoende neerslag valt (zoals b.v. veelal in Duitsland) is de geschiktheid van de tsjernozern voor akkerbouw moeilijk te overtreffen.

Ook veeleisende gewassen als tarwe en suikerbieten geven dan de hoogste opbrengsten. In typische chernozemgebieden, zoals bijvoorbeeld de Oekraïne, moet men vanwege vochttekort in de zomer met een geringere opbrengst genoegen nemen.

De vochthuishouding kan echter in belangrijke mate worden verbeterd, niet alleen door te bevloeien of te beregenen, maar ook door gedeeltelijke bebossing. Er worden dan smalle stroken bos van een zeer open structuur, op regelmatige, niet te grote afstanden van elkaar, aangelegd, terwijl daartussen nog weer smalle stroken hoge gewassen (zonnebloemen, mais) worden gezaaid, die men de winter over Iaat staan. Aldus vermindert de windsnelheid, hoopt de sneeuw zich op, zonder te verwaaien, vriest de grond minder diep door, ontstaat in het voorjaar een veel grotere vochtvoorraad in de grond, verdampt er ‘zomers meer vocht, vooral ook uit de diepere Lagen afkomstig (boomwortels reiken diep) , neemt ‘s zomers de luchtvochtigheid toe en zijn er meer buien .Het microklimaat van de bodem en het macroklimaat van een gehele streek kunnen daardoor dusdanig verbeteren, dat er een aanzienlijke productievergroting mogelijk is. Een bijkomende gunstige omstandigheid is, dat de erosie, die zeer ernstige vormen kan aannemen, wordt beteugeld.

Verwante bodemtypen

 Het semi-aride klimaat en de steppebegroeiing zijn van zo overwegende betekenis voor de bodemvorming dat ook in bodems met een extreme textuur (zand, zware klei) of een hoog gehalte aan venig materiaal profielen kunnen ontstaan die nauw verwant zijn aan de chernozem.

Parachernozem 
 In moedermateriaal bestaande uit kalkloos, niet te fijn zand (bijvoorbeeld rivierstuifzand) ontstaat een bodemprofieI met een slechts dunne humeuze laagvan 40 tot 45 cm dik die vrij weinig organische stof bevat (ca. 2%) en een betrekkelijk bruine kleur heeft. Hoewel mull als humusvorm voorkomt en de biologische activiteit matig tot vrij goed is, bezit de grond weinig structuur, is hij zeer waterdoorlatend en derhalve sterk verdrogend. Deze Landbouwkundig slechte, sterk voor winderosie gevoelige grond, beslaat hier en daar grote oppervlakten.

Smonitza 
Een bodem in zware klei met een diepe, zeer donkere bovengrond met een betrekkelijk laag organische stofgehalet ( < 3%). De uitwisselingscapaciteit van de grond is uiteraard hoog (b.v. 60 meq./IOO g grond), evenals de basenverzadiging met vooral calcium. Aangezien de kleifractie voornamelijk uit montmorilloniet bestaat, geeft het hoge tot zeer hoge kleigehalte aanleiding tot enorme zwel- en krimpverschijnselen in natte en droge perioden  ontstaat een meer of minder sterk ontwikkeld gilgayreliëf (polygonen omgeven door krimpscheuren). Onderin de humushoudende bovengrond horizont komen vaak gleyverschijnselen v oor (roestvlekken).

Het bodemtype is zeer algemeen in de Balkan (het Servische woord smoLa — pik), maar ook buiten Europa, waar het onder allerlei namen in de subtropen en tropen voorkomt (Black cotton soil in India). Op deze vertisoL (Amerikaanse classificatie) teelt men, vanwege zijn slappe consistentie in de natte tijd en zijn keiharde consistentie in de droge tijd, bij voorkeur gras. Waar in de droge tijd genoeg vocht beschikbaar is wordt echter ook tarwe en katoen geteeld.
   

Anmoorschwarzerde (Oostenrijkse benaming)

In Oostenrijk en Hongarije komen grote gebieden voor met kalkrijke venige gronden. Grondwaterstandsverlaging als gevolg van het reguleren van rivieren en het verbeteren van de afwatering door middel van sloten en kanalen had hier tot gevolg dat er een intens zwarte bovengrond ontstond met een vrij hoog gehalte aan organische stof boven een bijna organische stofloze ondergrond. De humus in de bovengrond bestaat voornamelijk uit mull humus, maar bezit onderin vaak nog een zeker anmoorig karakter, hetgeen soms te zien is aan het voorkomen van slakkenhuisjes. De bovengrond heeft vaak een hoog kalkgehalte, een zeer hoge basenverzadiging, voornamelijk calcium en er is een intensieve biologische menging. In depressies komen vaak verzilte typen voor.
In landbouwkundig opzicht is de Annoorschwarzerde een uitstekende grond en wel speciaal voor akkerbouw en groenteteelt (suikerbieten, tomaten, paprika). Hij bezit een gunstige vochthuishouding, maar is zeer gevoelig voor verstuiven. Windsingels kunnen dit tegengaan.Nieuwe alinea

Het ontstaan van de chernozems
 
 Chernozems kunnen op verschillende wijzen ontstaan. Reeds voor het holoceen zijn chernozems gevormd. Dit is aangenomen op grond van waarnemingen direct onder de humushoudende bovengrond. Op sommige plaatsen bleken spleetvormige verdiepingen van deze horizont in de C door te steken. Dit verschijnsel kan alleen onder periglaciale omstandigheden ontstaan.
In de Russische Literatuur worden laat glaciale humeuze gleygronden (meadow soils) vermeld, die in de loop van het oudere Holoceen tot echte  chernozems zijn omgevormd.

Voor een groot deel van het chernozemgebied (het bos-steppegebied), wordt op theoretische gronden verondersteld, dat er oorspronkelijk een meer of minder open bos voorkwam. De neerslag wordt daarvoor voldoende geacht. Het ligt voor de hand aan te nemen dat dit bos door menselijk toedoen (branden, kappen, veeweiden) is vernietigd, waarna de steppe het terrein veroverde. Door het verdwijnen van het bos werd het klimaat droger (zie hiervoor).

In de van nature droge streken zal vanaf het begin van het Holoceen de steppe vermoedelijk hebben bestaan.

Volgens recente Literatuurgegevens zou echter ook onder bos een chernozem kunnen ontstaan, indien het klimaat net niet te droog is voor de groei van het bos.